Определение электромагнитного излучения методом гигагерцовой радиометрии

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Электромагнитное излучение представляет собой распространяющиеся в пространстве переменные электрическое и магнитное поля. Электромагнитный спектр включает спектральные диапазоны от гамма-излучения до радиодиапазона, в котором выделяют несколько диапазонов от ультракоротких до сверхдлинных волн от 30 кГц до 300 ГГц.

Параметром, используемым для установления свойства лекарственного средства к излучению вторичной электромагнитной волны (вторичному электромагнитному излучению) под действием электромагнитного излучения в коротком и среднем радиодиапазонах (от 0,5 ГГц до 3 ГГц), является мощность электромагнитного излучения. Повышение мощности электромагнитного излучения характеризует изменение подвижности заряженных (излучающих) частиц испытуемого вещества, что может быть связано, например, с изменением диэлектрической проницаемости.

1. ПРИНЦИП

Электромагнитные волны, излучаемые электрически заряженными частицами, могут взаимодействовать с другими заряженными частицами, оказывая на них силовое воздействие. Электромагнитные волны переносят энергию, импульс и момент импульса от источника, а также могут передавать их веществу, с которым они взаимодействуют. В результате воздействия возбуждающего электромагнитного излучения в ГГц диапазоне образец приобретает способность к электромагнитному излучению вторичной волны (вторичное электромагнитное излучение) на сравнимой частоте.

Интенсивность вторичного электромагнитного излучения зависит от частоты первичного (направленного) излучения, от природы частиц изучаемого образца и определяется углом, под которым установлены излучающая и принимающая антенны относительно поверхности образца.

Максимальной величины интенсивность излучения достигает на определённом расстоянии от поверхности облучаемого вещества, затем падает по мере ослабления интенсивности первичного излучения, а также при отдалении антенны детектора от облучаемого вещества.

Мощность электромагнитного излучения (P) является отношением излучаемой электромагнитной энергии ко времени:

Плотность потока мощности излучения (I) является мощностью излучения, отнесённой к площади поверхности, перпендикулярную лучам:

2. ОБОРУДОВАНИЕ

Измерения проводят в условиях экранирования внешних электромагнитных помех с использованием, например, клетки Фарадея или безэховой камеры (Рисунок 1). Внутри размещают источник возбуждающего электромагнитного воздействия с подходящей частотой и мощностью, а также антенну, принимающую вторичную электромагнитную волну от образца.

Рисунок 1 – Схема установки для выполнения радиометрии

1 – штатив; 2 – антенна, излучающая электромагнитную волну, подключённая к генератору (7); 3 – подставка, при необходимости поддерживающая температуру; 4 – ёмкость с образцом; 5 – антенна, принимающая электромагнитную волну, подключённая к детектору (8);
6 – камера, экранирующая внешние электромагнитные волны (клетка Фарадея или безэховая камера).

В нижней части по центру клетки (камеры) располагают подставку под образец, при необходимости обеспечивающую нагрев образца.

Образец нагревают, например, с использованием термостата, до требуемой температуры. Для генерации возбуждающей электромагнитной волны используют генератор сигналов с направленной антенной. Антенну, излучающую возбуждающий электромагнитный сигнал, располагают в верхней части клетки (камеры), выбирая угол и расстояние таким образом, чтобы обеспечить минимальное воздействие возбуждающего электромагнитного излучения непосредственно на антенну, принимающую вторичную электромагнитную волну.

Для измерения мощности используют детектор электромагнитного излучения с подключенной к нему приёмной антенной, способной измерять в установленном диапазоне частот. Детектор электромагнитного излучения настраивают на измерение максимального значения мощности электромагнитного излучения за все время измерения образца (обычно 10 минут).

Антенну, принимающую вторичное электромагнитное излучение, располагают над образцом на определённом расстоянии от его поверхности.

3. ПРОЦЕДУРА

Помещают образец в ёмкость для измерения; если образец в виде порошка, его выравнивают до формирования ровной горизонтальной поверхности. Включают генератор, устанавливают параметры возбуждающего излучения. Устанавливают режим измерения мощности (или плотности потока мощности). Если применимо, выбирают ось измерения вторичной волны таким образом, чтобы возбуждающее излучение минимально влияло на антенну детектора (т.к. излучаемые и детектируемые частоты могут быть близки по спектральному положению, выбор оси измерения (поляризации детектируемой волны) может уменьшить прямое воздействие возбуждающего сигнала на детектор). Если применимо, образец нагревают до подходящей температуры (учитывают  температуру поверхности образца). Ёмкость с образцом размещают внутри клетки (камеры) на подставку, при необходимости поддерживающую установленную температуру образца. Проводят измерение мощности электромагнитного излучения образцом вторичной волны и фиксируют данные. Используют режим фиксации максимального значения, измеряемого на протяжении подходящего интервала времени, обычно в течение 10 мин.