8].
Висока діелектрична проникність води обумовлена ??тим, що осі О - Н в молекулі мають кут, близький до 105 ° [8]. Ця особливість призводить до того, що навіть за відсутності зовнішнього електричного поля молекула води володіє власним дипольним моментом.
У критичному (резонансному) діапазоні (3 - 30 ГГц) води наближається до 40 (рис. 1.3) [17]. У цьому ж діапазоні довжин хвиль має місце резонансне поглинання водяної пари в атмосфері [17].
З графіків, представлених на рис. 1.3, видно, що в діапазоні сантиметрових і міліметрових хвиль спостерігається максимум частотної залежності. Важливо, що в цій області частот спостерігається мінімум температурної залежності розглянутих параметрів [6].
Рис. 1.2. Залежність дрейфовой швидкості носіїв заряду в кремнії від напруженості електричного поля
Рис. 1.3. Залежність реальної та уявної частин діелектричної проникності води (суцільна лінія -) від частоти електричного поля
В СВЧ влагометрии прийнято розділяти вільну і зв'язану воду [6]. Перша з них - вода, яка розглядається як частина складної сполуки, а друга - вільна, здатна утворювати нові зв'язки. Комплексна діелектрична проникність вільної води має дисперсійну залежність аналогічну показаною на рис. 1.3. Пов'язана вода характеризується більш низьким значенням дійсної частини діелектричної проникності. Ця відмінність сильно залежить від влагосодержащих матеріалу, його складу, структури, дисперсності і т. п.
Концентрація розчинених у воді солей незначно впливає на і. Її збільшення призводить до підвищення за рахунок зростання провідності розчину, так як, де - провідність розчину, а - узагальнене значення, обумовлене релаксацією і провідністю [10].
Зі сказаного вище випливає, що найбільш вигідним частотним діапазоном, в рамках якого доцільно здійснювати вимірювання вологості, є діапазон в межах 1 - 10 ГГц. При цьому оцінка зміни при нагріванні під впливом СВЧ коливання з частотою 2 ГГц, потужністю 10 мВт становить (рис.1.2 і дані з [6]). Оціночні розрахунки (1.2), аналогічні проведеним для твердих діелектриків, показують, що температурні зміни води при дії електромагнітних полів з щільністю потоку потужності в 100 мВт/см2 не перевищують 0С.
Огляд робіт [10 - 19] по впливу електромагнітних полів на біологічні об'єкти показав, що в діапазоні СВЧ резонансна взаємодія підМожливiсть запозичити для довжин хвиль від 5,6 до 7,2 мм (інформаційну взаємодію). В інших частинах СВЧ діапазону немає яскраво вираженого резонансного поглинання ЕМП. При обумовлених вище потужностях ЕМП надає нетепловое вплив, без зміни характеристик біооб'єктів.
Таким чином, проведена вище оцінка можливого впливу електромагнітного поля в рамках використовуваних потужностей при СВЧ діагностиці показує, що застосовувані потужності СВЧ випромінювання не впливають на диференціальні й інтегральні характеристики передбачуваних об'єктів вимірювань.
1.2 Методи СВЧ вимірювань параметрів матеріалів
Властивості діелектрика в синусоидальном електромагнітному полі характеризуються величинами комплексної діелектричної та магнітної проникності [17]. У слабких змінних електромагнітних полях електричні властивості матеріалів, що не містять ферромагнетиков, можна повністю описати електрофізичнимипараметрами: комплексної діелектричної проникністю:, де - речова, - уявна складові, при цьому тангенс кута діелектричних ...
