История неестественных источников электромагнитного излучения и полей относительно коротка и охватывает только последние сто лет. Неестественные источники электромагнитного излучения или полей относятся к двум группам.Первая группа включает ионизирующее излучение, характеризующееся относительно высокой энергией, которое может приводить к ионизации частиц вещества. Присутствие этого вида излучения имеет в первую очередь естественные причины (статистическая годовая доза облучения составляет около 2,4 мЗв). Однако неприродные источники ионизирующего излучения, такие как технические устройства, в которых используются различные радиоактивные изотопы, в настоящее время считаются наиболее важными проблемами в охране здоровья населения. Вторая группа — это неионизирующее излучение с энергией, которая слишком мала для ионизации частиц вещества.Обычными источниками этого вида излучения являются все средства, используемые для производства, передачи и использования электроэнергии (высоковольтные линии электропередач, подстанции, двигатели, генераторы, промышленные и бытовые приборы, домашняя электропроводка и т. Д.). Очень важные источники электромагнитного излучения включают телекоммуникационные системы (радио, телевидение, Интернет и Wi-Fi), а также медицинские устройства, используемые для диагностики или терапии.

Согласно Европейской комиссии, неионизирующее излучение можно разделить на несколько уровней [7]: (i) статические поля, (ii) поля крайне низкой частоты (поля СНЧ), (iii) поля промежуточной частоты (поля ПЧ), ( iv) радиочастотные поля (радиочастотные поля).Чтобы проиллюстрировать соображения авторов, типичные источники электромагнитных полей / излучения, влияющих на живые организмы и упомянутые выше, перечислены и описаны в таблице 1.

4.Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на суточный ритм секреции мелатонина

Мелатонин является основным гормоном системы циркадного ритма у всех позвоночных, включая человека [8]. Суточный ритм его секреции в шишковидной железе млекопитающих управляется супрахиазматическим ядром — центральным эндогенным осциллятором, непосредственно связанным с сетчаткой [8–10]. В физиологических условиях регуляторные механизмы обеспечивают правильное включение этого ритма в цикл свет-темнота, и, следовательно, повышенная секреция мелатонина в ночное время может служить для всех клеток организма часами и календарем [8, 11, 12].Мелатонин играет ключевую роль в контроле многих физиологических процессов, происходящих в суточных или сезонных ритмах, таких как сон, метаболизм и размножение [13]. Более того, мелатонин также участвует в регуляции иммунной системы [14], сердечно-сосудистой системы [15] и развития рака [13, 16, 17]. Это также очень мощный поглотитель свободных радикалов [18].

Следует отметить, что уровень секреции мелатонина заметно различается у разных людей, как у людей [19, 20], так и у животных [21, 22].Основываясь на измерениях мелатонина в моче, человеческая популяция может быть разделена на выделителей мелатонина с низким и высоким содержанием мелатонина [19, 20]. Исследование на овцах продемонстрировало, что индивидуальная изменчивость уровня мелатонина в плазме находится под строгим генетическим контролем и связана с массой шишковидной железы и секрецией мелатонина, но не с катаболизмом гормонов [21]. Индивидуальные суточные профили мелатонина плазмы хорошо воспроизводятся в последовательные дни, недели и месяцы как у людей, так и у животных [20, 22].Уровень ночной секреции мелатонина снижается с возрастом [23].

Несколько факторов, например световое загрязнение в ночное время или перемещение по часовым поясам, могут привести к нарушению ритма секреции мелатонина и циркадной дезорганизации, что, несомненно, оказывает негативное влияние на различные аспекты здоровья [13, 14, 16, 24, 25].

Секреция мелатонина шишковидной железой обычно считается особенно чувствительной к воздействиям электрического, магнитного и электромагнитного поля.Влияние этих полей на активность пинеальной железы было проанализировано в эпидемиологических исследованиях [26–41] и экспериментальных исследованиях, проведенных с использованием различных моделей in vivo, [42–94] и in vitro, [95–100].

4.1. Эпидемиологические исследования

Эпидемиологические исследования предоставили интересные и очень важные данные о влиянии электромагнитных полей на мелатонин и его метаболит — 6-сульфатоксимелатонин — у людей. Многие из этих исследований касались эффектов чрезвычайно низкочастотного магнитного поля (ELF-MF), которое генерируется внешними линиями электропередачи высокого и среднего напряжения, внутренним источником электропитания и электрическими приборами [25].

Связь между воздействием магнитных полей с частотой 16,7 Гц и здоровьем человека интенсивно изучалась у железнодорожников [26, 101, 102]. Pfluger и Minder [26] сравнили, используя план повторных измерений, экскрецию 6-сульфатоксимелатонина с мочой у 108 швейцарских железнодорожников мужского пола между периодами отдыха и днями после начала работы на двигателях с электрическим приводом или выполнения других задач. Исследование показало, что экскреция 6-сульфатоксимелатонина с мочой была ниже в рабочие дни, чем в дни отдыха у водителей двигателей, подвергавшихся воздействию 16.Магнитное поле 7 Гц со средней напряженностью 20 мк Тл, но не среди других рабочих. Следует отметить, что эпидемиологические исследования швейцарских железнодорожников продемонстрировали значительно повышенную (0,9% на μ T-год кумулятивного воздействия) смертность от лейкозов [101]. Статистические данные также предполагают связь между профессиональным воздействием магнитного поля с частотой 16,7 Гц и риском болезни Альцгеймера [102].

Люди широко подвергаются воздействию магнитных полей с частотой 50 Гц (в Европе) или 60 Гц (в Северной Америке), создаваемых источниками электропитания и электрическими устройствами, обычно используемыми в домах и на рабочих местах.Уменьшение экскреции 6-сульфатоксимелатонина с мочой наблюдалось у электриков, подвергавшихся воздействию магнитных полей с частотой 60 Гц [27–29]. Значительные изменения были отмечены после второго дня рабочей недели, и эффект воздействия магнитного поля был наиболее заметным у субъектов с низким уровнем освещенности на рабочем месте [28]. Кроме того, было продемонстрировано, что уменьшение экскреции 6-сульфатоксимелатонина происходило у рабочих, подвергавшихся воздействию более двух часов и в трехфазной среде [29].У людей, работающих в однофазной среде, изменений не обнаружено. Слабое влияние профессионального воздействия низкоинтенсивного магнитного поля на экскрецию 6-сульфатоксимелатонина также наблюдалось у работающих женщин [30].

Davis et al. [31] предположили, что домашнее воздействие магнитного поля 60 Гц снижает активность пинеальной железы у женщин, в первую очередь у женщин, принимающих лекарства. Уровень экскреции 6-сульфатоксимелатонина был ниже у младенцев, содержащихся в инкубаторах, и повышался, когда их переводили в место, свободное от электрических устройств [103].Анализ, проведенный Юутилайненом и Кумлином [32], предполагает, что воздействие магнитного поля с частотой 50 Гц может усиливать эффекты воздействия ночного света на выработку мелатонина; однако исследование проводилось на относительно небольшой группе субъектов.

Следует подчеркнуть, что небольшое количество эпидемиологических исследований не выявило влияния воздействия КНЧ-МФ на секрецию мелатонина [33–37]. Gobba et al. [33] отметили схожие уровни экскреции 6-сульфатоксимелатонина в двух группах рабочих, подвергавшихся воздействию полей ≤0.2 μ T и> 0,2 μ T. Никакой связи между воздействием магнитного поля 60 Гц в жилых помещениях и экскрецией 6-сульфатоксимелатонина не наблюдалось у взрослых в возрасте 50–81 лет [34]. Touitou et al. [35] показали, что длительное воздействие КНЧ-МФ не изменяет уровень и суточную секрецию мелатонина. Эти данные предполагают, что магнитные поля не обладают кумулятивным действием на секрецию мелатонина у людей.

В отличие от ELF-MF, в эпидемиологических исследованиях гораздо меньше внимания уделялось влиянию электромагнитных полей промежуточного диапазона частот (от 300 Гц до <10 МГц) и радиочастотного диапазона (от 10 МГц до 300 ГГц).Не было обнаружено изменений в экскреции 6-сульфатоксимелатонина с мочой у женщин, проживающих рядом с передатчиками радио- и телевещания [38]. Использование мобильного телефона более 25 минут в день снижает уровень секреции мелатонина [39]. Радиовещательные передатчики с коротковолновыми электромагнитными полями (6–22 МГц) снижали секрецию мелатонина на 10% [40]. Исследование, проведенное с участием 50 техников по обслуживанию электронного оборудования, подвергшихся воздействию различных видов полей, выявило значительно более низкие уровни мелатонина в сыворотке крови по сравнению с контрольной группой [41].

4.2. Экспериментальные исследования на добровольцах

В отличие от эпидемиологических исследований, большинство исследований, проведенных на добровольцах, не выявило влияния КНЧ-МФ на уровни мелатонина и / или 6-сульфатоксимелатонина [42–51]. В исследовании Warman et al. [42], 2-часовое воздействие поля 50 Гц с интенсивностью 200–300 μ Тл не вызывало значительных изменений в повышении уровня мелатонина в ночное время. Точно так же воздействие на добровольцев в течение одной ночи полем 50 Гц с интенсивностью 20 мк Тл не оказывало влияния на уровень мелатонина в плазме [43].Selmaoui et al. [44] продемонстрировали, что острое ночное воздействие либо непрерывного, либо прерывистого 50 Гц линейно поляризованного магнитного поля силой 10 мк Тл не влияет на секрецию мелатонина у людей. В серии экспериментов, проведенных Graham et al. [45–49], ночная секреция и метаболизм мелатонина не изменились у людей при воздействии КНЧ-МП с интенсивностью в пределах профессионального диапазона воздействия в течение одной или нескольких ночей. Не было обнаружено изменений мелатонина в слюне после воздействия на добровольцев 16.Электромагнитное поле 7 Гц [50, 51]. В отличие от данных, представленных выше, Davis et al. [52] продемонстрировали, что воздействие магнитного поля от 0,5 до 1 мкм на Тл, превышающего уровни окружающей среды в течение 5 ночей подряд, снижает выведение 6-сульфатоксимелатонина у женщин.

4.3. Экспериментальные исследования на животных

Большинство из экспериментов in vivo , посвященных влиянию воздействия магнитного поля на активность пинеальной железы, было проведено на лабораторных грызунах [53–85].

В исследованиях эффектов СНЧ-МФ были получены весьма изменчивые результаты. Непрерывное воздействие магнитного поля 10 μ Тл 50 Гц на крыс Sprague-Dawley в течение 91 дня снижало уровень мелатонина в крови [53]. Однако в другом исследовании той же группы не удалось продемонстрировать стойкий эффект воздействия магнитного поля 100 μ Тл 50 Гц на уровень мелатонина у крыс, поскольку не наблюдалось его снижения или отсутствия изменений [54]. Снижение активности пинеальной железы в ответ на КНЧ-МФ было отмечено и в нескольких других экспериментах, проведенных на лабораторных крысах [55–63] и джунгарских хомячках [64, 65].С другой стороны, повышенная экскреция 6-сульфатоксимелатонина наблюдалась у крыс Sprague-Dawley, подвергшихся воздействию магнитного поля с частотой 50 Гц и интенсивностью 100 мк Тл в течение 24 часов [66]. Аналогичным образом Dyche et al. [67] продемонстрировали, что у крыс-самцов, подвергнутых воздействию магнитного поля 100 μ Тл в течение 1 месяца, наблюдается несколько повышенная экскреция 6-сульфатоксимелатонина. Повышенная секреция мелатонина после воздействия слабого магнитного поля также была обнаружена у джунгарского хомяка Niehaus et al.[68]. В других исследованиях, проведенных на крысах и хомяках, изменений секреции мелатонина в ответ на магнитное поле с частотой 50/60 Гц не наблюдалось [69–77]. Об отсутствии влияния ELF-MF на активность пинеальной железы также сообщалось у мышей [78].

Исследования на грызунах предоставили интересные данные о влиянии радиочастотного диапазона электромагнитного поля на активность пинеальной железы. Воздействие на крыс электромагнитного поля частотой 900 МГц и удельной адсорбцией 0.9 Вт · кг ^-1 (мобильный телефон) в течение 2 часов в день и повторения в течение 45 дней приводили к статистически значимому снижению содержания мелатонина в пинеальной железе [81]. Кроме того, поле с частотой 1800 МГц и мощностью 200 Вт · см ⁻² (2 часа в сутки в течение 32 дней; 0,5762 Вт · кг ⁻¹ ) нарушало ритм секреции мелатонина у крыс [82]. Однако в другом эксперименте животных подвергали аналогичному воздействию в течение 30 минут в день, 5 дней в неделю в течение 4 недель, и никаких изменений уровня мелатонина в сыворотке крови крыс не было отмечено [83].Точно так же воздействие на джунгарских хомяков электромагнитным полем с частотами 383, 900 и 1800 МГц (80 мВт · кг ^-1 ) в течение 60 дней (24 часа в сутки) не приводило к изменениям секреции мелатонина. [84].

Исследования воздействия электрических и магнитных полей на негрызуны проводились лишь от случая к случаю [86–94]. Воздействие на молочный скот вертикального электрического поля 10 кВ / м и однородного горизонтального магнитного поля 30 мк Тл в течение 28 дней не изменяло ночной уровень мелатонина в крови [86].Аналогичным образом не наблюдалось изменений секреции мелатонина в других экспериментах, проведенных на дойных коровах [87, 88] и ягнятах [89, 90]. Исследования американских пустельг показали, что длительное воздействие электромагнитных полей (60 Гц, 30 мк Тл, 10 кВ · м ^-1 ) вызывает изменения секреции мелатонина [91]. Магнитное поле увеличивало уровень мелатонина в шишковидной железе и сыворотке крови форели в ночное время [92].

4.4.

Исследования in vitro , посвященные влиянию электромагнитных полей на секрецию мелатонина, были проведены на шишковидной железе джунгарских хомяков [95, 100] и крыс [96–99].Результаты экспериментов с шишковидной железой хомяка в культуре суперфузионных органов показали, что КНЧ-МФ с интенсивностью 86 мк Тл и частотой 16,67 или 50 Гц вызывают снижение секреции мелатонина, активируемое изопротеренолом [95]. Снижение стимулируемой изопротеренолом секреции мелатонина и активности арилалкиламин-N-ацетилтрансферазы также было обнаружено в исследованиях пинеалоцитов крыс после воздействия КНЧ-МФ [96, 97]. Напротив, Lewy et al. [98] отметили повышенную активность ферментов, синтезирующих мелатонин, в то время как Tripp et al.[99] не обнаружили изменений секреции мелатонина в пинеалоцитах крыс в ответ на КНЧ-МФ.

Влияние воздействия электромагнитного поля с частотой 1800 МГц на секрецию мелатонина шишковидной железой джунгарского хомячка было исследовано [100] на той же экспериментальной установке, которая использовалась в экспериментах с КНЧ-МФ [95]. Это исследование продемонстрировало, что как непрерывные, так и импульсные сигналы при определенном уровне адсорбции 800 мВт · кг ^-1 , продолжительностью семь часов, увеличивают уровень секреции мелатонина, стимулированной изопротеренолом [100].

5. Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на суточный ритм секреции кортизола

Кортизол является важным стероидным гормоном, вырабатываемым надпочечниками. Подобно мелатонину, он демонстрирует постоянный и воспроизводимый суточный ритм в физиологических условиях [104–107]. Debono et al. [105] в исследовании 33 здоровых людей с 20-минутным интервалом профилирования кортизола в течение 24 часов показали, что концентрация кортизола достигает самых низких уровней около полуночи.Затем он начал расти в 02: 00–03: 00, а пик пришелся примерно на 08:30. Затем уровень кортизола медленно снизился до надира. Максимальный уровень кортизола в крови человека составлял приблизительно 399 нмоль / л, в то время как надирный уровень кортизола был <50 нмоль / л. Как и многие другие физиологические процессы в организме, происходящие в суточных циклах, ритм секреции кортизола регулируется супрахиазматическим ядром, расположенным в гипоталамусе.

Кортизол управляет голодом и аппетитом, стрессом, воспалительной реакцией и многими другими функциями [108–110].Важность кортизола особенно очевидна, когда он становится недостаточным в состоянии, известном как надпочечниковая недостаточность [111]. Было высказано предположение, что кортизол действует как вторичный посредник между центральными и периферическими часами и может быть важным фактором синхронизации циркадных ритмов тела [111]. Изменения ритмической продукции и уровня кортизола приводят к значительным побочным эффектам [108, 112]. У детей с аутизмом часто наблюдаются большие различия в дневных моделях кортизола и значительное повышение уровня кортизола в слюне в ответ на несоциальный стрессор [113].

Люди и животные живут в среде с электромагнитными полями различного происхождения. Они подвергаются воздействию электромагнитного поля естественного происхождения, такого как магнитная сила Земли и искусственного происхождения, которое возникает в результате деятельности человека. Изменения магнитного поля Земли влияют на все живые существа на планете. Кроме того, электрические и магнитные поля, которые существуют везде, где генерируется или передается электричество, кажутся очень важными для подвергшихся воздействию организмов.

5.1. Экспериментальные исследования на животных

Результаты исследований влияния электромагнитного поля на секрецию кортизола у животных очень разнообразны. У морских свинок КНЧ-МП вызывало изменения уровня кортизола, которые зависели от частоты и интенсивности поля [114]. Воздействие на животных в течение 2 и 4 часов в день в течение 5 дней поля с частотой 50 Гц и 0,207 мк Т показало значительное снижение уровня кортизола [114]. Однако в группах, подвергнутых воздействию поля 5 Гц и 0.013 μ T, никаких значительных изменений кортизола через 2 или 4 часа воздействия не наблюдалось [114]. У швейцарских мышей, непрерывно подвергавшихся воздействию низкочастотного (50 Гц) поля в течение 350 дней, снижение уровня кортизола наблюдалось на 190 день эксперимента [115]. На 90-е и 350-е сутки воздействия значимых различий отмечено не было [115]. Повышение уровня кортизола наблюдалось у крыс, подвергавшихся воздействию однородных магнитных полей 10 ^-3 Тл и 10 ^-2 Тл по 1 часу каждый день в течение десяти дней [116].Воздействие на самок хомяков мобильных телефонов, работающих на частоте 950 МГц в течение короткого (10 дней, 3 часа ежедневно) и длительных (60 дней, 3 часа ежедневно) периодов, вызывало значительное повышение уровня кортизола по сравнению с контрольной группой [117].

Сообщалось также об отсутствии влияния электромагнитного поля на концентрацию кортизола. Burchard et al. [118] не показали изменений в концентрации кортизола, что могло быть связано с воздействием на дойных коров электрического и магнитного полей (вертикальное электрическое поле 10 кВ и горизонтальное магнитное поле 30 мТл).У овцематок также не сообщалось об эффекте воздействия магнитного поля 60 Гц в течение 43 недель на уровень кортизола в сыворотке [119]. Отсутствие влияния электромагнитного поля на концентрацию кортикостерона, независимо от характеристик и продолжительности воздействия, было обнаружено также в экспериментах на крысах [120, 121].

5.2. Исследования на людях

Исследования влияния магнитной силы Земли на человеческое тело показали, что уровни кортизола в сыворотке зависят от направления головы во время сна по отношению к Северному и Южному магнитным полюсам [122].Биологический эффект воздействия антропогенных электромагнитных полей на человека был предметом нескольких исследований [123–127]. Стоматология — одна из категорий профессий с высоким уровнем воздействия СНЧ-МФ. Воздействие на стоматологов полей, излучаемых кавитронами, вызывало снижение уровня кортизола в сыворотке крови по сравнению с контрольной группой [123]. Низкочастотные магнитные поля применяются в физиотерапии (магнитотерапия и магнитостимуляция). Исследования длительного применения этих процедур предполагают регулирующее влияние магнитных полей на концентрацию кортизола [124].Однако следует подчеркнуть, что многочисленные исследования не обнаружили влияния магнитных полей 50/60 Гц (1–20 μ Тл) и радиочастотных электромагнитных полей на уровень кортизола, независимо от времени эксперимента, возраста или возраста. пол особей или время отбора проб [125–127].

6. Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на сон

Суточные ритмы генерируются внутренней системой биологических часов, которые синхронизируются с 24-часовым днем ​​за счет факторов окружающей среды, в первую очередь цикла свет-темнота.Многие ритмы очевидны и легко распознаются, например, цикл сна и бодрствования, двигательная активность и пищевое поведение.

Цикл сна-бодрствования, вероятно, является основным выходным ритмом циркадных часов, потому что регуляция многих форм поведения и физиологической активности зависит от того, спит ли организм или бодрствует. Предполагается, что расстройства сна — часто встречающиеся клинические симптомы — частично связаны с воздействием электромагнитного поля. В последние годы появляется все больше экспериментальных и эпидемиологических данных о влиянии неионизирующих электромагнитных полей на физиологию мозга и сон [40, 128–144].

Сон — это эндогенный самостоятельный церебральный процесс. Можно измерить определенные и различимые фазы сна. Низкочастотная активность (<10 Гц) и частотная активность веретена сна (приблизительно 12-15 Гц) - это две безмолвные характеристики сна с небыстрым движением глаз (NREM), которые можно количественно оценить и использовать в качестве маркеров процессов регуляции сна [145]. Несколько экспериментов показали, что электроэнцефалографическая (ЭЭГ) спектральная мощность в альфа (8–12 Гц) и веретено (12–14 Гц) частотах увеличивается как во время, так и после воздействия импульсно-модулированного радиочастотного поля [128–133].Недавно также наблюдалось увеличение дельта-мощности (<4,5 Гц) [129]. Mann и Röschke [134] сообщили о снижении скорости сна с быстрым движением глаз (REM) и изменениях спектральной мощности ЭЭГ во время REM-сна в ответ на высокочастотное электромагнитное поле, излучаемое цифровыми мобильными радиотелефонами. Regel et al. [130] провели исследование влияния воздействия радиочастотного электромагнитного поля путем изменения интенсивности сигнала в трех экспериментальных сессиях. Анализ ЭЭГ сна выявил дозозависимое увеличение мощности в частотном диапазоне веретена во время медленного сна.Это дало первые признаки дозозависимой связи между интенсивностью поля и его влиянием на физиологию мозга. Huber et al. [137] также продемонстрировали увеличение мощности в диапазоне частот быстрого шпинделя ЭЭГ во время воздействия импульсного радиочастотного поля, но не дозозависимым образом. Следует также подчеркнуть, что во многих исследованиях [135, 139–141] не удалось показать каких-либо эффектов воздействия радиочастотного поля на сон или ЭЭГ во сне.

Несмотря на несколько сообщений, показывающих влияние импульсно-модулированного радиочастотного электромагнитного поля на ЭЭГ во сне, механизм этих изменений, вызванных воздействием, все еще неясен.Кроме того, нет подтверждающих доказательств того, что этот эффект связан с такими последствиями для здоровья, как изменение качества сна [128–130, 136].

На сегодняшний день проведено несколько контролируемых лабораторных исследований ЭЭГ сна в низкочастотных электрических и магнитных полях. Åkerstedt et al. [143] провели двойное слепое плацебо-контролируемое исследование с участием 18 здоровых людей, чтобы изучить влияние магнитного поля частотой 50 Гц на сон. Результаты показали, что эффективность сна, медленный сон и медленная активность, а также субъективная глубина сна были значительно снижены под воздействием СНЧ-МФ.Хотя эти результаты предполагают интерференцию низкочастотного поля, авторы подчеркивают, что эти изменения все еще находятся в пределах нормы. В двойном слепом лабораторном исследовании Graham et al. [144] исследовали влияние магнитного поля 60 Гц на сон во время непрерывного, прерывистого или фиктивного воздействия. Они продемонстрировали, что периодическое воздействие приводит к явному искажению сна и изменению архитектуры сна по сравнению с фиктивными условиями и непрерывным воздействием. Следует подчеркнуть, что напряженность поля в обоих упомянутых исследованиях [143, 144] была ниже той, которая используется для медицинских диагностических целей, таких как магнитно-резонансная томография.

Анализ эпидемиологических данных, касающихся качества сна и цикла мелатонина, собранных в течение десяти лет в районе коротковолновой (6–22 МГц) радиовещательной станции, предоставил доказательства того, что воздействие электромагнитного поля влияет только на тех, кто плохо спит, и это может быть группой людей, чувствительных к такому воздействию [40]. Это явление было описано как гиперчувствительность к электромагнитным полям, EHS. Это также наблюдалось в нескольких других сообщениях [146, 147].

Хотя биологическое объяснение связи между воздействием радиочастотного электромагнитного поля и ухудшением качества сна не было идентифицировано, предполагается, что в этом процессе может быть задействовано подавление ночной секреции мелатонина [148].Два сравнительно недавних исследования предполагают связь между снижением секреции мелатонина в ночное время и увеличением использования мобильных телефонов, излучающих радиочастотное поле [39, 149]. Однако четыре перекрестных испытания [127, 141, 150, 151] не обнаружили корреляции между воздействием мобильного телефона и секрецией мелатонина. Гипотеза о связи между циклом мелатонина и воздействием электромагнитного поля требует дальнейшего изучения [152].

7. Выводы

Результаты исследований влияния электрических, магнитных и электромагнитных полей на секрецию мелатонина и кортизола, а также на сон во многом противоречивы.Неблагоприятные данные, связанные с влиянием этих физических факторов на секрецию обоих «циркадных» гормонов, были получены во всех группах исследований, включая эпидемиологические исследования, исследования на добровольцах и исследования на животных. Более того, исследований шишковидной железы грызунов in vitro также дали противоречивые результаты. Источники расхождений остаются неизвестными; однако такие факторы, как неправильная оценка уровня воздействия, влияние других факторов, таких как свет и лекарства, различия в фазах циркадного ритма во время воздействия и индивидуальная изменчивость чувствительности к электромагнитным полям, по-видимому, заслуживают особого внимания.Идея о том, что некоторые люди более чувствительны к электромагнитному полю, чем другие, из-за генетического фона или / или текущего состояния здоровья, кажется очень привлекательной и должна стать предметом дальнейших исследований. Следует отметить, что противоречивые результаты были также получены в исследованиях, посвященных другим воздействиям электрических, магнитных и электромагнитных полей на организм, включая их опухолево-промотирующее действие [153–157].

Несмотря на расхождения в представленных результатах, КНЧ-СЧ и радиочастотное электромагнитное поле следует рассматривать как факторы, возможно влияющие на функцию циркадной системы, поскольку значительное количество исследований продемонстрировало изменения в секреции мелатонина и кортизола, а также во сне после экспозиция в этих областях.Из-за широко распространенного воздействия на людей и животных КНЧ-СЧ и радиочастотного электромагнитного поля исследования их биологических эффектов должны быть продолжены. Важным и до сих пор нерешенным вопросом является взаимосвязь между физическими характеристиками и биологическими эффектами полей, а также механизмами воздействия полей на циркадную систему.

В свете существующей литературы гипотеза, указывающая на нарушение секреции мелатонина, как одного из основных факторов, ответственных за канцерогенные эффекты электрических, магнитных или электромагнитных полей [158, 159], не подтверждается эпидемиологическими и экспериментальные данные.Следовательно, в настоящее время его следует рассматривать как отрицательно проверенный.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

% PDF-1.4 % 3827 0 объект > эндобдж xref 3827 175 0000000016 00000 н. 0000003856 00000 н. 0000004196 00000 п. 0000004603 00000 п. 0000004669 00000 н. 0000004738 00000 н. 0000004913 00000 н. 0000005021 00000 н. 0000005088 00000 н. 0000005173 00000 п. 0000005282 00000 н. 0000005366 00000 н. 0000005445 00000 н. 0000005514 00000 н. 0000005587 00000 н. 0000005657 00000 н. 0000005748 00000 н. 0000005814 00000 н. 0000005880 00000 н. 0000005966 00000 н. 0000006037 00000 н. 0000006111 00000 п. 0000006179 00000 п. 0000006254 00000 н. 0000006331 00000 п. 0000006401 00000 п. 0000006465 00000 н. 0000006533 00000 н. 0000006596 00000 н. 0000006656 00000 н. 0000006745 00000 н. 0000006812 00000 н. 0000006878 00000 н. 0000006948 00000 н. 0000007049 00000 п. 0000007143 00000 н. 0000007222 00000 н. 0000007294 00000 н. 0000007386 00000 п. 0000007455 00000 н. 0000007531 00000 н. 0000007608 00000 н. 0000007674 00000 н. 0000007743 00000 н. 0000007810 00000 п. 0000007875 00000 п. 0000009821 00000 н. 0000010199 00000 п. 0000010269 00000 п. 0000010380 00000 п. 0000010512 00000 п. 0000010658 00000 п. 0000010820 00000 п. 0000010970 00000 п. 0000011027 00000 п. 0000011164 00000 п. 0000011303 00000 п. 0000011434 00000 п. 0000011491 00000 п. 0000011714 00000 п. 0000011980 00000 п. 0000012246 00000 п. 0000012370 00000 п. 0000012485 00000 п. 0000012752 00000 п. 0000012867 00000 п. 0000012981 00000 п. 0000013202 00000 п. 0000013369 00000 п. 0000013506 00000 п. 0000013706 00000 п. 0000013863 00000 п. 0000014000 00000 н. 0000014153 00000 п. 0000014300 00000 п. 0000014456 00000 п. 0000014583 00000 п. 0000014701 00000 п. 0000014816 00000 п. 0000015002 00000 н. 0000015185 00000 п. 0000015358 00000 п. 0000015565 00000 п. 0000015693 00000 п. 0000015824 00000 п. 0000016015 00000 п. 0000016136 00000 п. 0000016311 00000 п. 0000016449 00000 п. 0000016572 00000 п. 0000016706 00000 п. 0000016851 00000 п. 0000016998 00000 н. 0000017139 00000 п. 0000017282 00000 п. 0000017439 00000 п. 0000017597 00000 п. 0000017810 00000 п. 0000017944 00000 п. 0000018085 00000 п. 0000018285 00000 п. 0000018396 00000 п. 0000018550 00000 п. 0000018679 00000 п. 0000018799 00000 п. 0000018987 00000 п. 0000019118 00000 п. 0000019244 00000 п. 0000019407 00000 п. 0000019553 00000 п. 0000019700 00000 п. 0000019891 00000 п. 0000020022 00000 н. 0000020157 00000 п. 0000020299 00000 н. 0000020435 00000 п. 0000020563 00000 п. 0000020620 00000 п. 0000020775 00000 п. 0000020832 00000 п. 0000020969 00000 п. 0000021026 00000 п. 0000021183 00000 п. 0000021240 00000 п. 0000021393 00000 п. 0000021450 00000 п. 0000021601 00000 п. 0000021658 00000 п. 0000021832 00000 п. 0000021889 00000 п. 0000022038 00000 п. 0000022095 00000 п. 0000022262 00000 п. 0000022319 00000 п. 0000022513 00000 п. 0000022570 00000 п. 0000022744 00000 п. 0000022801 00000 п. 0000022943 00000 п. 0000023000 00000 п. 0000023134 00000 п. 0000023191 00000 п. 0000023307 00000 п. 0000023364 00000 п. 0000023484 00000 п. 0000023541 00000 п. 0000023720 00000 п. 0000023777 00000 п. 0000023934 00000 п. 0000023991 00000 п. 0000024120 00000 н. 0000024177 00000 п. 0000024330 00000 п. 0000024387 00000 п. 0000024531 00000 п. 0000024588 00000 п. 0000024728 00000 п. 0000024785 00000 п. 0000024842 00000 п. 0000024899 00000 п. 0000024956 00000 п. 0000024987 00000 п. 0000025814 00000 п. 0000026046 00000 п. 0000026089 00000 п. 0000026144 00000 п. 0000026473 00000 п. 0000026496 00000 н. 0000026704 00000 п. 0000066356 00000 п. 0000066436 00000 п. 0000067279 00000 н. 0000069958 00000 н. 0000008196 00000 н. 0000009797 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 3828 0 объект > / PageMode / UseOutlines / PageLabels 3814 0 R / StructTreeRoot 3872 0 R / PieceInfo> >> / LastModified (D: 20030223114459) >> эндобдж 3829 0 объект [ 3830 0 справа 3831 0 справа 3832 0 справа 3833 0 справа 3834 0 справа 3835 0 справа 3836 0 справа 3837 0 справа 3838 0 R 3839 0 R 3840 0 R 3841 0 R 3842 0 R 3843 0 R 3844 0 R 3845 0 R 3846 0 справа 3847 0 справа 3848 0 справа 3849 0 справа 3850 0 справа 3851 0 справа 3852 0 справа 3853 0 справа 3854 0 справа 3855 0 справа 3856 0 справа 3857 0 справа 3858 0 справа 3859 0 справа 3860 0 справа 3861 0 справа 3862 0 R 3863 0 R 3864 0 R 3865 0 R 3866 0 R 3867 0 R 3868 0 R 3869 0 R 3870 0 руб. 3871 0 руб. ] эндобдж 3830 0 объект > / Ж 230 0 Р >> эндобдж 3831 0 объект > / Ж 231 0 П >> эндобдж 3832 0 объект > / Ж 232 0 Р >> эндобдж 3833 0 объект > / Ж 253 0 Р >> эндобдж 3834 0 объект > / F 303 0 R >> эндобдж 3835 0 объект > / F 315 0 R >> эндобдж 3836 0 объект > / Ж 320 0 Р >> эндобдж 3837 0 объект > / Ж 322 0 Р >> эндобдж 3838 0 объект > / Ж 323 0 Р >> эндобдж 3839 0 объект > / Ж 324 0 Р >> эндобдж 3840 0 объектов > / Ж 325 0 Р >> эндобдж 3841 0 объект > / Ж 331 0 П >> эндобдж 3842 0 объект > / Ж 332 0 Р >> эндобдж 3843 0 объект > / Ж 337 0 Р >> эндобдж 3844 0 объект > / Ж 338 0 Р >> эндобдж 3845 0 объект > / Ж 339 0 Р >> эндобдж 3846 0 объект > / Ф 340 0 Р >> эндобдж 3847 0 объект > / Ф 351 0 Р >> эндобдж 3848 0 объект > / Ф 352 0 Р >> эндобдж 3849 0 объект > / Ф 353 0 Р >> эндобдж 3850 0 объект > / F 365 0 R >> эндобдж 3851 0 объект > / F 367 0 R >> эндобдж 3852 0 объект > / F 392 0 R >> эндобдж 3853 0 объект > / F 402 0 R >> эндобдж 3854 0 объект > / F 403 0 R >> эндобдж 3855 0 объект > / Ф 405 0 Р >> эндобдж 3856 0 объект > / Ф 410 0 Р >> эндобдж 3857 0 объект > / F 411 0 R >> эндобдж 3858 0 объект > / F 416 0 R >> эндобдж 3859 0 объект > / F 417 0 R >> эндобдж 3860 0 объект > / F 423 0 R >> эндобдж 3861 0 объект > / Ж 424 0 Р >> эндобдж 3862 0 объект > / F 425 0 R >> эндобдж 3863 0 объект > / Ж 426 0 Р >> эндобдж 3864 0 объект > / Ж 427 0 Р >> эндобдж 3865 0 объект > / Ж 428 0 Р >> эндобдж 3866 0 объект > / Ж 429 0 Р >> эндобдж 3867 0 объект > / Ж 430 0 Р >> эндобдж 3868 0 объект > / F 431 0 R >> эндобдж 3869 0 объект > / Ж 432 0 Р >> эндобдж 3870 0 объект > / F 471 0 R >> эндобдж 3871 0 объект > / Ж 472 0 Р >> эндобдж 3872 0 объект > эндобдж 4000 0 объект > ручей HVklU> f +! L! & bbwvaaNgGB (TZE @> vv>! Ѡ? o; B ɹ {wν;

Азбука Морзе — обзор

10.4.3 Безопасная интерферометрическая связь в свободном пространстве

Оптические сигналы в свободном пространстве использовались в области связи с древних времен. Примером относительно современной оптической связи является использование кода Морзе. В последнее время интерес к этой области вызвал появление множества лазерных оптических архитектур и подходов (Yu and Gregory, 1996; Boffi et al., 2000; Willebrand and Ghuman, 2001). Среди подходов, обеспечивающих безопасную связь, преобладает квантовая криптография (Jacobs and Franson, 1996).Здесь представлен и описан альтернативный подход к защите оптической связи в свободном пространстве, основанный на интерферометрической связи.

Для заданного набора геометрических параметров и длины волны N SLI дает уникальную интерферограмму, которая может быть сопоставлена ​​со своим теоретическим аналогом. Эта функция может быть использована в области оптической связи для выполнения защищенной связи в свободном пространстве. Оптическая архитектура N SLI, используемая для этого приложения, такая же, как описано ранее, с одной модификацией: расстояние от матрицы N с щелями ( j ) до цифрового детектора ( x ) может быть уменьшено. очень большие, и делаются поправки на то, что светоделитель, представляющий возможного нарушителя, может быть вставлен в оптический путь между j и x .Этот модифицированный N SLI с длинным путем показан на рис. 10.8.

Рисунок 10.8. N SLI, сконфигурированный с очень длинным трактом j — x для интерферометрической связи.

Принцип работы довольно прост: любое оптическое искажение, вносимое в оптический путь между j и x , изменяет заданную интерферограмму, записанную с разрешением x . Таким образом, приемник с разрешением x немедленно обнаруживает присутствие злоумышленника или перехватчика на оптическом пути связи.Таким образом, интерферометрическая связь представляет собой простую альтернативу безопасной связи в свободном пространстве. Этот метод особенно подходит для обеспечения безопасной связи в космосе.

Как описано Duarte (2002), безопасная интерферометрическая связь с использованием N SLI основана на интерферометрическом алфавите, в котором буквенный знак, такой как a, , связан с определенной интерферограммой. Четыре возможных символа, соответствующих a, b, c, и z , показаны на рис.10.9. Здесь a представлен двумя прорезями, буква b — тремя прорезями, буква c — четырьмя прорезями и так далее. Щели имеют ширину 50 мкм и разделены на 50 мкм при λ = 632,82 нм. Безусловно, существует безграничный выбор буквенных символов.

Рисунок 10.9. Интерферометрический алфавит. (a) a , (b) b, (c) c , и (d) z .

Целостность передачи показана на рис. 10.10 для интерферометрического символа a. Для этого оптически гладкая поверхность со средней толщиной ~ 150 мкм вводится под углом на оптическом пути, чтобы вызвать отражение символа a. Следует отметить, что установка светоделителя перпендикулярно оптической оси не дает измеримых пространственных оптических искажений, за исключением уменьшения интенсивности на ~ 8%.

Рисунок 10.10. Последовательность перехвата интерферометрического символа a (подробности см. В тексте).

Угол падения интерферометрического символа на светоделитель был выбран близким к углу Брюстера, чтобы уменьшить потери при передаче. все еще может отражать измеримую часть сигнала. В последовательности измерений на рис. 10.10а показан неискаженный знак a. Серьезные искажения, изображенные на рис. 10.10b — 10.10d показывают эффект введения тонкого светоделителя в оптический путь. На рис. 10.10e изображен перехваченный интерферометрический знак a. Хотя серьезных искажений больше нет, тщательное изучение интерферограммы показывает уменьшение интенсивности сигнала на ~ 3,7% по сравнению с исходным характером, показанным на рис. 10.10a. Перехваченный сигнал также смещается примерно на 50 мкм в системе отсчета детектора из-за рефракции, индуцированной на светоделителе.Кроме того, имеется небольшой наклон в распределении интенсивности, определяемый по вторичным максимумам. Следовательно, сравнивая с исходным интерферометрическим символом или теоретически сгенерированным символом, можно сделать вывод, что целостность перехваченного символа a явно нарушена.

Хотя только что рассмотренные измерения были выполнены на коротких трассах распространения в лаборатории (0,1 м и 1 м), Дуарте (2002) также обсуждает распространение на большие расстояния.Используя интерферометрические расчеты, по формуле. (10.2) или (10.3) можно показать, что связь в свободном пространстве может осуществляться на больших длинах пути с использованием видимых длин волн и детектора, состоящего из нескольких мозаичных матриц фотодиодов. Один конкретный пример включает создание интерферометрического символа a с использованием двух щелей размером 1 мм, разделенных на 1 мм. Для λ = 632,82 нм такая компоновка дает интерферометрическое распределение, ограниченное в пределах 10 см для длины пути распространения 100 м.Интерферометрический знак z создается набором из 26 щелей по 1 мм, разделенных 1 мм. Для λ = 632,82 нм такая компоновка дает интерферометрическое распределение, ограниченное в пределах 14 см для длины пути распространения 100 м. Это может быть достигнуто с помощью двух серийных линейных фотодиодных матриц (каждая длиной 72 мм), соединенных вместе плиткой. Если размеры щелей увеличить до 3 мм при λ = 441,56 нм, интерферометрические символы могут быть распространены на расстояние 1000 м с использованием четырех таких мозаичных матриц фотодиодов (Duarte, 2002).

В рассматриваемых здесь примерах предполагается, что трасса распространения характеризуется единственной однородной средой распространения, такой как вакуум, между × и × . Одной из модификаций может быть введение неискаженного расширителя луча, такого как оптимизированный расширитель луча с несколькими призмами. В главе 4 было показано, что эти расширители могут легко обеспечить коэффициенты увеличения пучка M ≈ 100. Размещение такого расширителя пучка с несколькими призмами рядом с решеткой щелей значительно уменьшит расходимость пучка, тем самым снизив требования к размерам. цифровых детекторов.

При передаче интерферометрических знаков в открытом космосе в наземных средах необходимо учитывать характерную атмосферную турбулентность, присущую такой среде. Это, безусловно, снизит простоту метода. Этого все же можно достичь, отметив, что атмосферные искажения имеют стохастический характер по сравнению с систематическими искажениями, вносимыми оптическим перехватом.

С технологической точки зрения важно подчеркнуть использование лазеров TEM ₀₀ с узкой шириной линии излучения, поскольку эта характеристика важна для обеспечения четко определенных интерферометрических характеристик, близких к их теоретическим аналогам.Символы можно было изменять в реальном времени либо с помощью перестраиваемого лазера (Duarte, 1999), либо путем включения прецизионных решеток с переменной щелью. Использование узкополосных фильтров может обеспечить передачу в дневное время.

Квантовая криптография обеспечивает безопасную оптическую связь, гарантированную принципом неопределенности, и было показано, что она применима на расстояниях в десятки километров (Jacobs and Franson, 1996). Интерферометрическая связь с использованием N SLI обеспечивает безопасность, используя принципы дифракции, преломления и отражения.Как обсуждалось в главе 2, все эти принципы берут начало в принципе вмешательства. Как указано в главе 3, сам принцип неопределенности может быть сформулирован на основе интерферометрических аргументов. Преимущества связи в свободном пространстве с использованием интерферометрических символов включают очень простую оптическую архитектуру и использование относительно мощных лазеров с узкой шириной линии, хотя, в принципе, этот метод также применим и к однофотонному излучению.

Микроволновое излучение сверхпроводящих вихрей в сверхрешетках Mo / Si

На рисунке 4 показаны пики излучения при \ (f_0 ^ {(2)} = 10.{(1)} = 19,96 \) ГГц при H = 4,2 Тл (б) для скорости вихря v , равной 100 м с ⁻¹ и ряда температур. Во всех случаях форма линии пика может быть хорошо подогнана к лоренцеву, что позволяет нам ввести ширину линии Δ f . Большее отклонение от лоренциана наблюдается при 3,6 и 3,15 Тл на рис. 4a, где для сравнения добавлен гауссиан, и экспериментальные данные находятся между этими двумя соответствиями. Отметим, что эволюция формы линии ЭМ излучения от лоренцевой к гауссовой, как известно, происходит в джозефсоновских контактах с повышением температуры ³⁴ .{(1,2)} \) при 3,15 Тл (треугольники) и 4,2 Тл (кружки)

Эволюция согласованного минимума на кривой R ( T ) при Тл = 3,6 К до нуля -сопротивление при T = 1,8 K на рис. 3c может быть понято с помощью кроссовера размерности сверхпроводимости, происходящего в сверхрешетке Mo / Si, как следует из фазовой диаграммы H — T , показанной на рис. {|| c} (0) = 7.2 \ приблизительно 3,60 \) K, ниже которого система ведет себя в 2D-режиме и демонстрирует трехмерное поведение при T > T ^* . Увеличение размера ядра вихря с ростом температуры ≃2 ξ _c ( T ) показано на рис. 5б в сравнении с толщиной слоя Si d _Si и многослойный период с . В качестве краткого изложения Дополнительного примечания 2, посвященного кроссоверу размерности сверхпроводимости с повышением температуры, полуколичественная зависимость размера ядра вихря от толщины слоя Si и периода многослойности показана в верхней части спектров на рис.2. В частности, при 1,8 К, являющейся самой низкой температурой, доступной в нашем эксперименте, ядро ​​вихря 2 ξ _c (1,8 К) ≈ d _Si = 28 Å в значительной степени входит в изолирующие слои. , тем самым позволяя слоям Mo оставаться сверхпроводящими до очень высоких полей ^39,40 . При 3 К ядро ​​вихря 2 ξ _c (3 К) ≈ с ≈ 50 Å становится сопоставимым с периодом многослойности. Несмотря на то, что некоторая часть вихрей проникает в слои Mo, существуют области полей, в которых собственная энергия пиннинга E _p больше, чем упругая энергия сдвиговой деформации вихревой решетки E _el , что объясняет наличие достаточно широкого минимума сопротивления в окрестности согласующих полей.При 3,6 К ядра вихрей становятся заметно больше, чем период многослойности, а именно 2 ξ _c (3,6 К)> 70 Å, так что собственный потенциал удержания сглаживается по мере того, как ядро ​​вихря простирается на более чем один многослойный период. В этом случае сверхрешетка больше не ощущается вихрем как слоистая структура, а движение вихрей происходит в некоторой эффективной сплошной среде. Соответственно, согласованный минимум при 3,15 Тл становится неглубоким при 3.\ ast} \ right) = s {\ mathrm {/}} \ sqrt 2 \). b Температурная зависимость размера ядра вихря ≃2 ξ _c с различными режимами, определяемыми соотношением ξ _c и периодом многослойности с . Большие кружки показывают температуру, при которой были получены спектры излучения на рис. 2.

Отношение размера ядра вихря ~ 2 ξ ( T ) к d _Si и s , как обсуждалось выше, позволяет следующее объяснение различий в спектрах микроволнового излучения на рис.{(1,2)} \) предполагает, что период стиральной доски дней ⁽²⁾ = 100 Å участвует во всех спектрах при 3,15 Тл, в то время как другой период стиральной доски дней ⁽¹⁾ = 50 Å участвует во всех спектрах при 4,2 Тл. Кроме того, рис. 6c, d напоминают интерференционные картины (которые будут обсуждаться ниже), что заставляет нас предположить, что излучения, связанные с обоими периодами d ⁽¹⁾ и d ⁽²⁾ задействованы при 3,15 Тл при 1,8 и 3 К.

Интенсивность высших гармоник СВЧ-излучения. Нормированная мощность излучения P _м как функция номера гармоник м для скорости вихря v = 75 м с ⁻¹ . Предполагаемая суперпозиция излучения ЭМ-волны, связанная с расстоянием 100 Å между вихревыми рядами ( a ) и периодической слоистой структурой 50 Å ( b ), используется для объяснения модификации спектра в c , d. .В спектре при 3 К ( e ) наблюдается более сильное затухание высших гармоник по сравнению с 1,8 К ( b ). Символы: P _m значений, выведенных из спектров на рис. 2. Сплошные линии соответствуют, как показано. Планки погрешностей отображают удвоенное стандартное отклонение, охватывающее около 95% данных.

В общем, возможные источники электромагнитной эмиссии в нашем образце: (i) его передняя поверхность, (ii) задняя поверхность и (iii) внутренние сверхпроводящие / изолирующие интерфейсы. .{- 1/2} \), задаваемый формулой. (A13) из исх. ⁴¹ , где ρ ₀ — удельное сопротивление чуть выше T _c , мы получаем 740 нм в качестве оценки глубины проникновения при нулевой температуре в нашем образце. Для компоненты поля в плоскости это дает λ _ab (0) = 325 нм с λ _ab (1,8 K) = 900 нм, λ _ab ( 3 K) = 1,25 мкм, а λ _ab (3.6 K) = 1.9 мкм, т.е. глубина проникновения в 3–8 раз больше толщины многослойной пленки, составляющей 250 нм. Это означает, что в принципе ЭМ-волны могут распространяться через весь образец, и мы не можем исключить интерференцию излучения от передней поверхности образца с излучением, исходящим от его задней поверхности, а также от собственных сверхпроводящих / изолирующих слоев. К сожалению, существующие теории ^27,28 не предсказывают вклады источников (ii) и (iii) в нашу экспериментальную систему.В то же время на основании наших экспериментальных данных мы не можем судить, дают ли и насколько большие вклады в зарегистрированные спектры источники (ii) и (iii). Теория, включающая соответствующие граничные и периодические условия того, возникает ли и как это излучение возникает и распространяется через многослойный слой, еще предстоит разработать. В то же время качественное объяснение присутствия ЭМ-излучения, связанного с периодом стиральной доски 50 Å при 3,15 Тл, 1,8 и 3 К, может быть предложено на основе внутренней периодичности 50 Å самого мультислоя.{(2)} \ sqrt 3 {\ mathrm {/}} 2 \) перераспределение сверхтоков между слоями, занятыми вихрями, и слоями без вихрей характеризуется уменьшенным вдвое периодом стиральной доски d ⁽²⁾ / 2 = с . Следовательно, перераспределение сверхтоков с удвоенной частотой сосуществует с частотой пересечения поверхности при 3,15 Тл при более низких температурах. Напротив, когда ядра вихрей становятся больше, чем период многослойности, исчезает удвоенный частотный вклад при 3.{} \) T. Наконец, когда ядра вихрей становятся больше, чем d _Si (и особенно больше s ), смягчение пространственного профиля параметра порядка приводит к тому, что излучение, связанное с величиной 100 Å. Период стиральной доски начинает преобладать в эмиссии, связанной с многослойной периодичностью 50 Å, рис. 2д.

Чтобы подтвердить предположение, что в общем случае излучение может быть представлено как суперпозиция излучений, связанных с периодом 100 Å и 50 Å, на рис.{(2)} \) со сплошными и светлыми кружками соответственно. Нормированная мощность P _м излучаемых гармоник как функция номера гармоник м показана на рис. 6. Отметим, что P _м ( м ) следует за экспоненциальный спад для предполагаемого доминирующего излучения, связанного с периодическим интервалом вихревых рядов 100 Å на рис. 6а, а также для предполагаемого доминирующего излучения, связанного с периодической сверхрешеткой 50 Å на рис.6б, д. Напротив, модели P _m ( m ) при 3,15 Тл и более низких температурах немонотонны, рис. 6c, d. Отметим, что затухание высших гармоник по закону ~ 1 / ( м ² — 1), что является очень хорошим приближением к экспоненциально затухающей аппроксимации для м ≤ 2, наблюдалось для генерации гармоник при передача микроволн через гранулированные тонкие пленки YBCO в присутствии переменного тока магнитного поля ⁴² .Интересно, что затухание высших гармоник в ответе электрического поля в сверхпроводниках с потенциалом закрепления стиральной доски в присутствии комбинации постоянного и переменного токов, как было предсказано, будет соответствовать огибающей модифицированных функций Бесселя ⁴³ . Благодаря математической аналогии уравнения движения Ланжевена вихря Абрикосова с уравнением для изменения фазы в контакте Джозефсона, амплитуда микроволнового шага Шапиро подчиняется тому же закону в зависимости от микроволнового напряжения в малых переходах ⁴⁴ .

Если теперь рассматривать экспоненциально затухающие кривые на рис. 6a, b как функции, охватывающие гармонические функции с периодом p = м для излучения, связанного с периодической шкалой длин 100 Å на (a) и p = 2 м для шкалы длины с периодом 50 Å на (b), узор P _м на панели (c) соответствует наложению весовых функций 0,32 / 0,68 с панелей (a) и (b), в то время как хорошее соответствие для P _м на панели (d) найдено для суперпозиции 0.69 / 0,31-взвешенных функций из панелей (a) и (b), доступных в исходных данных. Это позволяет рассматривать зависимости P _m ( m ) на панелях (c) и (d) как биения f ₀ — и 2 f ₀ -волны, что предполагает, что периоды 50 и 100 Å дают вклад в противофазу в результирующем спектре. В частности, предполагаемые противофазные вклады волн f ₀ и 2 f ₀ позволяют объяснить отсутствие пиков на м = 3, 5 при T = 1.{(2)} \) с одновременным ростом четных при понижении температуры видно на рис. 3г. Таким образом, подходящий выбор температуры позволяет частотно-избирательную генерацию ЭМ-волн, возникающих из высокотемпературного спектра, содержащего серию экспоненциально затухающих высших гармоник в промежуточном температурном спектре, причем высшие гармоники подчиняются более сложному закону, связанному с биениями. к низкотемпературному спектру, в котором отсутствуют высшие нечетные гармоники.Кроме того, более быстрое затухание P _m при 3 K на рис. 6d по сравнению с 1,8 K на рис. 6b можно отнести к смягчению пространственного профиля параметра порядка, преобразование Фурье которого содержит меньшее число высших гармоник. Наконец, сильно подавленное ЭМ-излучение при скоростях вихря <5 м с ⁻¹ может указывать на то, что типичное время t = 1/ f = Δ d / v ≳ 1 × 10 ⁻¹¹ s восстановления сверхпроводящего конденсата при пересечении вихрями края (Δ d ~ 5 Å) сверхпроводящего слоя становится значительно больше времени релаксации квазичастиц в исследуемой системе.Это означает, что изменение магнитной индукции по мере того, как вихри уходят и входят в сверхпроводящие слои, происходит адиабатически, что может объяснить отсутствие излучения в этом квазистатическом режиме.

Эффективность преобразования энергии постоянного тока в микроволновую в исследуемой системе в настоящее время очень низка. Действительно, если мы введем параметр эффективности преобразования κ = P ^мВт / P ^dc , где P ^dc и P ^мВт — это подаваемая и обнаруженная микроволновая мощность, соответственно. , получаем κ ≃ 10 ⁻⁷ для v = 100 мс ⁻¹ при 3.15 Тл и 3 К. Для сравнения, генераторы ТГц диапазона на одиночных джозефсоновских переходах обычно имеют κ ≃ 10 ⁻⁵ −10 ⁻³ , тогда как для стопок джозефсоновских переходов, связанных с резонатором, эффективность преобразования может достигать несколько десятков процентов ^5,13,45 . Соответственно, необходимо разработать подходы к повышению эффективности преобразования в исследуемой системе. Для одночастотной или дискретной генерации следует учитывать связь системы с резонатором.Для работы в режиме перестраиваемой частоты усилия могут быть направлены на формирование квадратной вихревой решетки, которая, как ожидается, будет более эффективным ЭМ-излучателем по сравнению с (сжатой) треугольной вихревой решеткой ⁴⁶ .

Как следствие для сверхпроводящих приложений, которое можно сделать из нашего исследования, многослойные сверхпроводники / изоляторы обладают потенциалом для использования в качестве генераторов на кристалле. Их частота излучения f _m = mf ₀ = mv / d с d = с (или d = 2 с , в зависимости от магнитного поля значение) можно контролировать через падение напряжения, связанное со скоростью вихря v , и непрерывно настраивать с помощью транспортного тока, который является параметром возбуждения, через соотношение v = 109.5 ( I / I ^* — 1) м с ^-1 . Планшетная компоновка сверхрешеток Mo / Si позволяет интегрировать их на кристалле с другими флюксонными устройствами, такими как диоды ⁴⁷ , микроволновые фильтры ⁴⁸ и транзисторы ⁴⁹ , работающие с вихрями Абрикосова, а также с квантовыми устройствами, использующими Джозефсоновские вихри как строительные блоки для когерентной генерации терагерцового диапазона ⁵ и кубиты для квантовых вычислений ⁵⁰ .

Итак, мы наблюдали микроволновое излучение решетки абрикосовских вихрей, движущихся через слои в сверхрешетке Mo / Si.{(2)} \), связанный с расстоянием между рядами вихрей в направлении движения. Спектр излучения можно точно настроить с помощью постоянного тока смещения и, грубо, путем переключения магнитного поля в плоскости между согласованными значениями. Кроме того, мы обнаружили, что спектр излучения изменяется в зависимости от температуры, так что нечетные гармоники частоты стиральной доски, связанные с расстоянием между вихревыми рядами, могут быть почти полностью подавлены путем выбора поля согласования, при котором вихревая решетка закреплены во всех соседних изоляционных слоях при более низких температурах.В целом, наши результаты показывают, что сверхрешетки сверхпроводник / изолятор могут действовать как перестраиваемые по постоянному току микроволновые генераторы, перекрывая частотный разрыв между обычными радиочастотными генераторами и (суб) терагерцовыми генераторами, основанными на эффекте Джозефсона.

Датчики | Бесплатный полнотекстовый | Новые конфигурации ультравысокочастотного (≤600 МГц) аналогового интерфейса для ультразвуковых измерений с высоким разрешением

UC3 = UB · (1 − e − время R2 · C3)

(1)

Микроволновое и радиочастотное излучение

После Второй мировой войны в телекоммуникационной и других отраслях промышленности произошло много значительных технологических достижений. Одним из них является более широкое использование радиочастотного, то есть микроволнового и радиоволнового оборудования. Такое оборудование широко используется в сфере радиовещания и связи в виде сотовых телефонов и вышек; в сфере здравоохранения для лечения; в пищевой промышленности для обработки и приготовления пищи; в деревообрабатывающей, текстильной и стекловолоконной промышленности для сушки материалов; а также в автомобильной, электротехнической, резиновой и пластмассовой промышленности для операций плавления и герметизации.

По оценкам Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH), миллионы американских рабочих работают с оборудованием радиочастотного излучения и подвергаются его воздействию. Члены CWA, которые подвергаются воздействию радиочастотного излучения, включают технических специалистов по обслуживанию микроволновых и радиоволновых систем электросвязи, а также техников, работающих вне предприятия, операторов компьютеров (электронно-лучевых трубок), сотрудников, которые используют микроволновые печи на работе, операторов оборудования для радиочастотного излучения, рабочих на производстве и работников здравоохранения. работники по уходу, которые контактируют с медицинским оборудованием для диатермии или работают с ним.

Радиочастота, то есть микроволновое и радиоволновое излучение, представляет собой особый компонент электромагнитного спектра. Радиочастотное излучение находится в неионизирующей части спектра. Неионизирующее излучение включает более низкие частоты в электромагнитном спектре, такие как ультрафиолетовый и видимый свет, инфракрасный, микроволновый и радиоволны (см. Таблицу I).

Электромагнитное излучение состоит из колеблющейся электрической и магнитной энергии или полей, движущихся в пространстве.Например, электрический ток в цепи передатчика создает электрические и магнитные поля в области вокруг себя. По мере того как электрический ток движется вперед и назад, поля продолжают нарастать и разрушаться, образуя электромагнитное излучение. Это электромагнитное излучение характеризуется длиной волны и частотой вибрации.

Микроволновое и радиоволновое излучение можно отнести к категории непрерывных волн

(например, оборудование связи), прерывистый (микроволновые печи, медицинское оборудование для диатермии и радиочастотное оборудование) или импульсный режим (радиолокационные системы).При попадании на объект микроволновое и радиочастотное излучение может передаваться, отражаться или поглощаться.

При измерении эмиссии радиочастотного излучения мощность источника следует измерять по напряженности поля. Интенсивность следует измерять в единицах плотности мощности. Плотность мощности — это количество энергии, переносимой радиочастотным, то есть микроволновым или радиоволновым излучением, которое каждую секунду проходит через квадратную меру пространства. Энергия, переносимая микроволновым и радиоволновым излучением, выражается в милливаттах на квадратный сантиметр (мВт / см (2) = 1/1000 ватта) или микроваттах на квадратный сантиметр (мкВт / см (2) = 1/1000 от милливатт).

Различные виды излучения по-разному воздействуют на человеческий организм. Например, ионизирующее излучение, которое содержит огромное количество энергии и проникающей способности, вызовет изменения в молекулярной системе организма. С другой стороны, как уже отмечалось, неионизирующее излучение работает на гораздо более низких частотах и ​​не считается таким вредным для человеческого организма, как ионизирующее излучение. Тип излучения, которому наиболее часто подвергаются члены CWA, — это неионизирующее излучение, например.g., радиочастота, т. е. микроволновое и радиоволны, излучение.

Однако известно, что воздействие неионизирующего радиочастотного излучения может вызывать серьезные биологические эффекты. Когда высокочастотное радиочастотное излучение, то есть микроволновое излучение, проникает в тело, облученные молекулы перемещаются и сталкиваются друг с другом, вызывая трение и, таким образом, тепло. Это называется тепловым эффектом. Если излучение достаточно мощное, ткань или кожа нагреваются или обжигаются.Такое воздействие на здоровье может быть или не быть обратимым, в зависимости от конкретной ткани или органа, которые подвергаются воздействию, интенсивности излучения, частоты и продолжительности воздействия, температуры и влажности окружающей среды, а также эффективности рассеивания тепла организмом.

В настоящее время накоплен значительный объем научных данных, устанавливающих отрицательные последствия для здоровья, связанные с микроволновым излучением. Например, было продемонстрировано, что микроволновое излучение может вызвать повреждение глаз и яичек.Эти органы очень уязвимы для радиационного поражения, потому что в них мало кровеносных сосудов. Следовательно, они не могут циркулировать кровь и рассеивать тепло от излучения так же эффективно, как другие органы.

Еще одна проблема для здоровья связана с повреждением глаз. Например, несколько научных исследований показали, что катаракта у людей и лабораторных животных возникла в результате интенсивного нагрева высокочастотным микроволновым излучением. Такие данные показали, что особенно важным фактором, определяющим причину катаракты, вызванной микроволновым излучением, являются временные интервалы между воздействиями, т.е.е. считается, что увеличенные интервалы времени между воздействиями дают восстановительным или защитным механизмам организма больше возможностей для ограничения повреждения линзы глаза.

Как уже отмечалось, микроволновое излучение может также вызвать повреждение мужских семенников / репродуктивных органов. В частности, ученые продемонстрировали, что воздействие микроволнового излучения может привести к частичному или постоянному бесплодию. Кроме того, некоторые научные данные предполагают аналогичные эффекты, связанные с воздействием микроволн и проблемами репродуктивной системы женщин.Кроме того, в научной литературе указывается на взаимосвязь между воздействием микроволнового излучения и врожденными дефектами, такими как монголизм (синдром Дауна) и повреждением центральной нервной системы.

Воздействие радиоволнового излучения может привести к нетепловой реакции, которая вызывает такие же молекулярные взаимодействия, как и при тепловом эффекте, но без нагревания пораженной ткани или органа. Место поглощения энергии зависит от частоты, то есть воздействие низкочастотного неионизирующего радиочастотного излучения (теоретически) проникает через кожу и вызывает молекулярные взаимодействия, подобные тем, которые вызываются высокочастотным радиочастотным излучением.Такая нетепловая реакция усложняется тем, что система предупреждения о перегреве тела может не обеспечивать защиты, поскольку энергия поглощается в местах ниже нервов.

Очевидно, что обзор медицинской и научной литературы указывает на огромную потребность в дополнительных научных исследованиях. Такие исследования должны быть сосредоточены на влиянии микроволнового и радиоволнового излучения на человека. Особое внимание следует уделять длительному воздействию низкоуровневых биологических эффектов микроволнового и радиоволнового излучения.Такие исследования особенно важны для более точного определения вопроса о воздействии потенциально вредного микроволнового и радиоволнового излучения от микроволновых и радиоволновых передатчиков, а также о воздействии на здоровье человека.

Дополнительной проблемой для здоровья при работе с радиочастотным оборудованием является поражение электрическим током. Это может произойти, когда в ненормальных условиях оператор стоит в воде и контактирует с цепью высокочастотного генератора.

Работодатели должны обеспечить работникам, потенциально подвергающимся микроволновому и радиоволновому излучению, безопасное и здоровое рабочее место. Это означает, что работодатели должны внедрять технические средства контроля для минимизации или устранения потенциального воздействия, проводить всестороннее обучение потенциально опасным условиям труда и внедрять программы медицинского наблюдения.

Наиболее эффективным способом устранения и / или минимизации профессионального воздействия радиочастотного микроволнового и радиоволнового излучения является использование технических средств контроля.Например, источник потенциальной проблемы, т. Е. Излучающее излучение оборудование, должно быть закрыто или эффективно экранировано, или работник должен быть отделен от источника. Это требование одинаково важно для всех рабочих, подвергающихся воздействию микроволнового и радиоволнового излучения. Если технический контроль не может быть реализован, следует предоставить и использовать средства индивидуальной защиты, такие как защитная одежда и очки.

Кроме того, работодатели должны проводить комплексное обучение потенциально опасным условиям труда.Такая программа может состоять из письменных и / или аудио / визуальных материалов, в которых подробно описываются потенциальные опасности для безопасности и здоровья, последствия воздействия для здоровья, методы контроля, процедуры первой помощи, использование предупреждающих знаков и этикеток, а также определение зон ограниченного доступа. .

Работодатели должны также внедрить программы медицинского наблюдения, которые обеспечили бы рабочие регулярные медицинские осмотры, специфичные для любых биологических эффектов, возникающих в результате профессионального радиочастотного облучения.Потенциальные преимущества медицинского наблюдения будут включать: оценку физической пригодности сотрудников для безопасного выполнения работы (состоящую из медицинского и профессионального анамнеза, а также физикального обследования), биологический мониторинг воздействия определенного агента и раннее обнаружение любого биологические повреждения или последствия. Кроме того, задокументированные последствия для здоровья позволят работнику и его / его врачу сделать обоснованные выводы о дальнейшем воздействии.

Стандарт OSHA для электромагнитного излучения (который не распространяется на низкочастотное радиочастотное микроволновое или радиоволновое излучение) составляет 10 мВт / см (2) (милливатт на квадратный сантиметр) как среднее значение по любому возможному 0.Период 1 час. Это означает следующее:

Плотность мощности: 10 мВт / см (2) (милливатт-час на квадратный сантиметр) в течение 0,1 часа или более.

Плотность энергии: 1 мВт / см (2) (милливатт-час на квадратный сантиметр) в течение любого периода 0,1 часа.

Стандарт основан на исследовании, проведенном в 1953 году, по изучению порога термического (теплового) повреждения тканей. (В частности, количество радиации, которое может вызвать развитие катаракты). Плотность мощности, необходимая для образования катаракты, составляла приблизительно 100 мВт / см (2), к которой применялся коэффициент безопасности 10.Таким образом, был установлен максимально допустимый уровень 10 мВт / см (2).

К сожалению, как уже отмечалось, стандарт OSHA не распространяется на низкочастотное радиочастотное микроволновое и радиоволновое излучение. Таким образом, учитывая обеспокоенность участвующих ученых и практиков, три неправительственные организации, например, Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), а также Национальный совет по радиационной защите и измерениям ( NCRP), разработала и выпустила два различных добровольных руководства по радиочастотному микроволновому и радиоволновому излучению.В свою очередь, в 1996 году Федеральная комиссия по связи перевела эти добровольные руководящие принципы в рекомендуемые критерии воздействия (см. Таблицу II).

Все члены CWA должны убедиться, что их работодатель поддерживает безопасные и здоровые условия труда. Ключом к обеспечению безопасности на рабочем месте для всех членов CWA являются сильные и активные местные комитеты по безопасности и охране здоровья. Комитет может определить опасные условия на рабочем месте и обсудить их с руководством.Если работодатель отказывается сотрудничать, комитет может запросить проверку OSHA. Комитет всегда должен координировать свою деятельность через местных должностных лиц, представителей CWA и согласованные комитеты по безопасности и гигиене труда. Кроме того, члены CWA могут получить информацию и помощь по телефону:

CWA Департамент охраны труда и здоровья
501 Third Street, N.W.
Вашингтон, округ Колумбия 20001-2797
Веб-страница: www.cwasafetyandhealth.org
Телефон: (202) 434-1160.

Разработан в 1981 году и пересмотрен в 1991, 1993, 1994, 2000, 2002, 2004, 2009, 2013 и 2017 годах.

Посмотреть все информационные бюллетени о здоровье и безопасности CWA