Monitoring of brightness temperature fluctuation of water in SHF range

Abstract

Цель исследования - в мониторинге флуктуаций Т воды в процессе ее испарения при температуре t = 42°С, критической для человека, с помощью СВЧ-радиометрии. Методика: проводился мониторинг изменения яркостной температуры Т воды в СВЧ-диапазоне частот 3,8-4,2 ГГц в процессе ее испарения при температуре в измерительной конусной полипропиленовой кювете t = 42°С. Измерения яркостной температуры проводились при помощи радиотермометра. Результаты. Обнаружено появление скачка яркостной температуры Т при температуре в измерительной конусной полипропиленовой кювете = 42°С. Скачок Т характеризовался фронтом нарастания яркостной температуры в этом диапазоне частот в диапазоне ~4°С с градиентом ~0,05°С/мин - 15°С/мин в зависимости от условий организации процесса испарения и резким спадом в течение 10 с, после чего наблюдалась следующая серия менее интенсивных флуктуаций. При этом температура воды оставалась постоянной. Заключение. Выявлены существенные изменения яркостной температуры воды в СВЧ-диапазоне при ее испарении при температуре воды в конусной измерительной кювете t = 42°С, наблюдается флуктуация в виде скачка Т порядка DТ ~4°C в исследуемой области температуры флуктуаций. При этом термодинамическая температура практически не изменяется. Наблюдаемые эффекты должны учитываться при разработке диагностических систем патологического состояния человека и при создании аналитических устройств. The purpose of the research consisted in detection of fluctuation of brightness temperature (T) of water in the area of the temperature Т = 42°С (that is critical for human) during its evaporation by SHF radiometry. Methods: Monitoring of the changes in brightness temperature of water in superhigh frequency (SHF) range (3.8-4.2 GHz) near the phase transition temperature of water Т = 42°С during its evaporation in the cone dielectric cell. The brightness temperature measurements were carried out using radiometer. Results: Fluctuation with maximum of brightness temperature was detected in 3.8-4.2 GHz frequency range near at the temperature of water Т = 42°С. It was characteristic for these T fluctuations that brightness temperature rise time in this range of frequencies in ~4°С temperature range with 0.05-15°С/min gradient and a sharp decrease during 10 s connected with measuring vapor conditions. Then nonintensive fluctuation series was observed. At that, the environment temperature remained constant. Conclusion: The significant increasing in brightness temperature of water during its evaporation in SHF range near the temperature of Т ~42°С were detected. It was shown that for water, Т pull with the amplitude DТ ~4°C are observed. At the same time, thermodynamic temperature virtually does not change. The observed effects can be used in the development of the systems for diadnostics of pathologies in human and analytical system.