Тиск електромагнітного випромінювання на лінійний вібратор
Анотація
В теперішній час тиск електромагнітного випромінювання в оптичному діапазоні широко використовується в лазерних пастках (так званих оптичних пінцетах або однопроменевих градієнтних силових пастках), для управління положенням мікрочастинок, біологічних клітин та інших мікроскопічних об'єктів. Це можливо, завдяки фокусуванню лазерного випромінювання в область розміром в кілька мікрометрів. Інтенсивність випромінювання в ній є достатньою для утримання частинок у промені та маніпуляцій з ними. Ми вважаємо, що буде доцільно дослідити таку можливість й у мікрохвильовому діапазоні довжин хвиль. Однак, у цьому діапазоні розміри фокальної області набагато більші, інтенсивність випромінювання тут менша, і для управління малими об'єктами за допомогою тиску випромінювання необхідні дуже великі потужності. Ми вирішили використати відомий ефект дуже сильної взаємодії тонких провідних волокон (металевих, напівпровідникових, графітових) з мікрохвильовим випромінюванням. Фактор ефективності тиску випромінювання на такі об'єкти досягає значень у кілька сотень та тисяч. Це можна використовувати для керування об’єктами у вигляді електрично-тонких металевих провідників за допомогою радіаційного тиску. Відомий метод розрахунку тиску електромагнітного випромінювання на нескінченно довгий круговий циліндр. У цій статті ми пропонуємо метод розрахунку тиску випромінювання на круговий циліндр (вібратор), довжина якого порівняна з довжиною хвилі випромінювання. Ми з’ясували, що коли довжина вібратора близька до половини довжини хвилі, фактор ефективності тиску випромінювання набагато більший, ніж для нескінченного циліндра. Ми отримали залежність фактора ефективності тиску випромінювання від довжини та діаметра абсолютно відбиваючого та імпедансного вібратора. Він зменшується при зменшенні провідності. Нескінченний циліндр при певному значенні провідності має максимум фактора ефективності радіаційного тиску.
Завантаження
Посилання
P. Debye, Annalen der Physik, 335(11), 57 (1909), https://doi.org/10.1002/andp.19093351103
G. Thilo, Annalen der Physik, 367(14), 531 (1920), https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/andp.19203671404
J.H. van Vleck, F .Bloch, and M. Hamermesh, Journal of Applied Physics, 18, 274 (1947), https://doi.org/10.1063/1.1697649
S.H. Dike, and D.D. King, Proceedings of the IRE, 40, 853 (1952), https://doi.org/10.1109/JRPROC.1952.273853
S.H. Dike, and D.D. King, Proceedings of the IRE, 41, 926 (1953), https://ieeexplore.ieee.org/document/4051412
R. King, and U. Tai-Zun. Рассеяние и дифракция электромагнитных волн [The Scattering and Diffraction of Electromagnetic Waves], (Inostrannaya Literatura, Moskow, 1962), pp. 194. (in Russian).
B.-O. As, H.J. Schmitt, Scientific Rep. Cruft Laboratory, Harvard University, No. 18 (August 1958).
J. Sevick, Techn. Rep. Cruft Laboratory, Harvard University. – No. 150 May 1952.
P.Ya. Ufimtsev, Метод краевых волн в физической теории дифракции [Metod of Edge Waves in Physical Theory of Diffraction], (Sovetskoe Radio, Moskva, 1962), pp. 244. (in Russian).
P.Ya. Ufimtsev, Theory of Edge Diffraction in electromagnetics, (University of California, 2012), pp. 372.
Yu. V. Shubarin, Антенны сверхвысоких частот [Antennas of microwaves]. (University of Kharkov, 1960), pp. 288. (in Russian).
G.Z. Aizenberg, Антенны ультракоротких волн [Antenas of microwaves], (Radio i svyaz, Moskow, 1957), pp 362. (in Russian).
A.G. Dmitrenko, and E.P. Holzvart, Reports of TUSUR, No. 2 (22), Part 2, 41 (2010) (in Russian).
M.G. Belkina, Дифракция электромагнитных волн на некоторых телах вращения [Diffraction of Electromagnetic Waves on Same Objecs of Rotating] (Sovetskoe Radio, Moskva, 1957), pp. 174. (in Russian).
N.A. Khyzhnyak, G.P. Shcherbinin, L.K. Gal, and V.S. Zhylkov, Radiotechnik, 25, (1973). (in Russian).
A.I. Sirotnikov, V.S. Zhylkov, and N.A. Khyzhnyak, Radiotechnik, 29, 144 (1974). (in Russian).
N.A. Khyzhnyak, L.K. Gal, V.S. Zhylkov, A.V. Orlova, and G.P. Shcherbinin, Radiotechnik, 26, 112 (1973). (in Russian).
Yu.M. Penkin, V A. Katrich, M.V. Nesterenko, and S.L. Berdnik. Telecommunications and Radio Engineering, 79(14), 1205 (2020).
M.V Nesterenko, V.A. Katrich, Yu. M. Penkin, V.M. Dakhov, and S.L. Berdnik, Thin Impedance Vibrators: Theory and Applications, (Springer Science+Business Media, New York, 2011).
I. Ryger, A.B. Artusio-Glimpse, P.A. Williams et al. IEEE Sensors Journal, 18(18), 7941 (2018), https://doi.org/10.1109/JSEN.2018.2863607
A. Mahrie, E. Beyer. Physics Scripta, 94, 075004 (2019), https://doi.org/10.1088/1402-4896/ab04c3
D. Ma, and J.N. Munday, Sci Rep. 8, 15930 (2018), https://doi.org/10.1038/s41598-018-34381-z
M.S. Kalambet, N.G. Kokodii, V.A. Maslov, and K.I. Muntean, in: IEEE Ukrainian Microwave Week Proceedings, (Kharkiv, Ukraine, 2020), pp. 720-725.
V.M. Sedov, and T.A. Gaynutdinov, Электромагнитные поля и волны [Electromagnye Polya i Volny] (Moscow University, Moscow, 2018), pp. 282.
Авторське право (c) 2021 М.Г. Кокодій, С.Л. Бердник, В.O. Катрич, М.В. Нестеренко, М.В. Кайдаш
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
