Проведено дослідження фізичних процесів збудження, випромінювання та розсіювання електромагнітних полів щілинними структурами довільних геометричних розмірів і форм та з різними матеріальними параметрами, розташованими у хвилеведучих трактах, збуджуваних гармонічними, широкосмуговими та нестаціонарними полями й випромінювачами на гібридних структурах. Уточнено аналітичні та числово-аналітичні методи розв'язання інтегро-диференціальних рівнянь для магнітного струму в щілинних випромінювачах і розроблено високоефективні за точністю та швидкістю розрахунків фізико-математичні моделі, методи й алгоритми. Виявлено ряд нових фізичних закономірностей щодо формування характеристик електромагнітного поля, яке вирпомінюється щілинними структурами. Визначено умови реалізації необхідних частотно-енергетичних, просторових, часових, просторово-часових, поляризаційних і спрямованих характеристик полів, які збуджуються хвилевідно-щілинними та смужковими структрами, зокрема багатоелементними та з діелектричними неоднорідностями.

  Скачати повний текст

На основі осмислення діалектичних, онтологічних, естетичних та музично-функціональних аспектів індивідуального стилю музиканта-виконавця систематизовано поняттєво-категорійний апарат музично-виконавського стилетворення. Розроблено методику дослідження індивідуального стилю музиканта-виконавця.

  Скачати повний текст

Досліджено оптичні спектри і особливості утворення та руйнування J-агрегатів амфіфільних молекул. Встановлено взаємозв'язок форми екситонної смуги поглинання з енергетичним та топологічним безладдям у молекулярному ланцюжку J-агрегатів. З'ясовано складну структуру низькотемпературної смуги люмінесценції J-агрегатів, котра формується світінням вільних та автолокалізованих екситонів. Виявлено зниження бар'єру автолокалізації екситонів у J-агрегатах з більш сильним топологічним безладдям. Надано мікроскопічну модель J-агрегатів, що дозволяє послідовно пояснювати спостережені особливості оптичних спектрів та динаміки екситонів у J-агрегатах S120 з великим енергетичним та топологічним безладдям.

  Скачати повний текст

У роботі із застосуванням методів розв'язання інтегральних рівнянь (метод моментів, метод Гальоркіна, метод наведених магніторушійних сил) розв'язано низку крайових задач електродинаміки щодо збудження та випромінювання електромагнітних хвиль поодинокими та системами вузьких поперечних кільцевих і дугових щілин, прорізаних у зовнішньому провіднику навантаженої коаксіальної лінії за умови довільних геометричних параметрів фідера та випромінювачів, а також електрофізичних характеристик внутрішнього та зовнішнього об'ємів коаксіальної лінії. Дослідження проведені у багатопараметричній постановці задачі із широким діапазоном варіювання усіх геометричних та електрофізичних параметрів структур у широкому діапазоні довжин хвиль.Встановлена можливість створення ефективного широкосмугового надмініатюрного щілинного випромінювача в екрані коаксіальної лінії та способи керування його характеристиками. Показані способи узгодження випромінювача із зовнішнім матеріальним середовищем, у тому числі з великими діелектричними проникностями та втратами. Запропоновані способи керування та поліпшення електродинамічних характеристик систем щілин у зовнішньому провіднику коаксіальної лінії шляхом створення неоднорідних лінійних щілинних решіток.^USeveral internal and external problems of electrodynamics on excitation and radiation of electromagnetic waves by a single slot and systems of narrow transversal circumferential and arc slot cut in the outer conductor of the coaxial line have been solved by induced magnetomotive forces method, Galyorkin method, and method of moments. The problems have been solved under the conditions of arbitrary geometric parameters of the feeder and radiators, the final termination of the coaxial line, and the electrophysical characteristics of the inner and outer spaces of the coaxial line.Electromagnetic characteristics of the following structures are studied: single transversal arc slot, single transversal circumferential slot, system of transversal arc slots, and system of transversal circumferential slots, cut in the outer conductor of the coaxial line with an arbitrary end load. The research was carried out in a multiparameter formulation of the problem with a wide range of variations of all geometric and electrophysical parameters of structures in a wide range of wavelengths.Physical laws connecting the coefficients of radiation and reflection, slot conductivity, amplitude-phase distributions of the field of the radiating aperture, and radiation patterns of these coaxial-slot structures with the sizes of slot elements, radii of feeder conductors, dielectric characteristics of inner and outer volumes, the positions of the slots in the system, and the parameters of the end-load of the cable in a wide range of wavelengths are determined.It is shown that the range of wavelengths at the half power level of the arc slot radiation coefficient in the infinite coaxial line reaches 50% ÷ 60%, depending on the slot length.It is established for the first time that if the resonant wavelength of the arc slot is in the multimode range of feeder wavelengths, this leads to decreasing of the radiation coefficient and distortion of the dependence curve of the radiation coefficient on the wavelength. To avoid this effect, approximate relations connecting the radii of the coaxial line to the length of the radiator have been obtained.Also, it is established that the nature of the radiation of a single circumferential slot in the outer conductor of an infinite coaxial line is nonresonant, so the level of the radiation coefficient cannot reach 0.5 on any conditions. It is shown that a narrow circumferential slot in the shield of a coaxial line is able to radiate efficiently at any wavelength, and its radiation coefficient is limited only by the parameters of the feeder and media.It has been found that in the case of radiation in a material medium with high dielectric constants, the radiation pattern of the slot array has a frequency-independent main lobe whose shape and direction are constant. It is established that in certain cases of calculating the energy characteristics of the coaxial-slot system radiating into the medium with a large loss, it is possible to neglect the interaction between the radiators located at distances greater than a quarter wavelength which significantly decreases the calculation time.For the first time, a method of controlling the characteristics of a coaxial-slot antenna array is realized: the forming a system of arc slots with nonregular radiator lengths, whose radiation coefficient is more than 0.95 in a wide range of operating wavelengths (44%), amplitude distribution, being constant or decreasing to both ends of the array, and the level of the side lobes of pattern does not exceed 0.15.It has been found that in a semi-infinite coaxial line, the range of working wavelengths of a single arc slot above the level of the radiation coefficient 0.9 can achieve 42%. Supertiny circumferential slot (length 3.8 mm) in relation to the wavelength keeps a high radiation coefficient (above 0.9) for wavelengths from 130 mm up to 300 mm when the distance from the slot to the end wall less than 0.1 of wavelength.Mathematical models of coaxial-slot radiating structures and computing programs that allow a multiparametric analysis of physical properties of fields in structures of this kind, as well as identified patterns of frequency-spatial and frequency-energy characteristics of these fields are the basis for creating radiating devices of high-quality new electrodynamic characteristics.The results of the dissertation can be applied in the creation of new or improving current wireless communication systems, including those in hard-to-reach places, detection systems, diagnostic and medical equipment, in particular, such as irradiators for interstitial hyperthermia.

Об'єкт дослідження: електрофізичні параметри біологічних рідин, розчинів їх компонентів, біологічних тканин і культур клітин кісткового мозку як інтегральний показник їх стану. Мета роботи: встановлення взаємозв'язку електропровідності, як біофізичної характеристики біологічних тканин і середовищ, з функціональним станом тканин (зокрема, активністю проліферації, наявністю фіброзу печінки) і якісним та кількісним складом їх макромолекул (білків, ліпідів). Методи дослідження: імпедансна спектроскопія, мас-спектрометрія, адсорбційна спектрофотометрія, конфокальна мікроскопія, оптична мікроскопія, непараметрична статистика. Наукова новизна: виявлено залежність електропровідності суспензії наночастинок від їх кількості в середовищі та від розподілу в суспензії; показано, що між іонним складом, вмістом реактивних форм кисню, проліферативною активністю клітин кісткового мозку в суспензії і електропровідністю існує взаємозв'язок; на моделі молозива показано вплив низько- та високомолекулярних білків на електропровідність розчину. Практичне значення: застосування у харчовій промисловості та фармакології для інтегральної оцінки якості молозива і його продуктів, а також у біотехнології для оцінки характеристик клітинних культур.^UThe object of study: electrophysical parameters of biological fluids, solutions of their components, biological tissues and cultures of bone marrow cells as an integral indicator of their state. Objective: to establish the relationship of electrical conductivity as a biophysical characteristic of biological tissues and environments with the functional state of tissues (in particular, proliferation activity, the presence of liver fibrosis) and the qualitative and quantitative composition of their macromolecules (proteins, lipids). Research methods: impedance spectroscopy, mass spectrometry, adsorption spectrophotometry, confocal microscopy, optical microscopy, nonparametric statistics. Scientific novelty: the dependence of the electrical conductivity of a suspension of nanoparticles on their amount in the medium and on the distribution in the suspension has been revealed; it was shown that there is a relationship between the ionic composition, the content of reactive oxygen species, the proliferative activity of bone marrow cells in suspension and electrical conductivity; on the model of colostrum the influence of low and high molecular weight proteins on the electrical conductivity of the solution is shown. Practical value: application in the food industry and pharmacology for the integral assessment of the quality of colostrum and its products, and in biotechnology to assess the characteristics of cell cultures.

Дисертація присвячена розробці та апробації системи імпедансної спектроскопії для аналізу та вимірювання електрофізичних властивостей біологічних матеріалів, рідин і суспензій. Методом імпедансної спектроскопії досліджено суспензії наночастинок металів, підтверджено ефективність непрямого методу вимірювання масової частки металів у водній суспензії. Показано ефективність методу імпедансної спектроскопії для експрес-аналізу нативності та вимірювання жирності молозива. Експериментально доведено можливість оцінки концентрації складових розчину, за даними електричної провідності та діелектричної проникності, антибіотиків амоксициліну та доксицикліну з солями металів. Метод імпедансної спектроскопії застосовано для контролю зони заморожування при проведенні кріодеструкції біологічних тканин. Методом коаксіального зонду досліджено дисперсію діелектричної проникності біологічних тканин і рідин. Розроблено мініатюрний мікросмужковий резонатор для вимірювання електрофізичних параметрів матеріалів з одностороннім доступом. Показано ефективність метода коаксіального резонатора для контролю та вимірювання електрофізичних параметрів рідин у потоці.Головне призначення розробленої системи і методів – експрес-аналіз фізико-хімічних параметрів рідин та оптимізація технологічних процесів у фармації, біотехнологіях і хімічній промисловості.Ключові слова: імпедансна спектроскопія, дискретне перетворення Фур'є, діелектрична проникність, амплітудно-фазовий детектор, метод трьох амплітуд, коаксіальний зонд, коаксіальний резонатор, мікросмужковий резонатор, біологічна рідина, суспензія.^UAntonenko Ye. The impedance spectroscopy system for biological fluids and suspensions. – Manuscript.The thesis for scientific degree of candidate of physical and mathematical sciences, specialty 01.04.01 - physics of devices, elements and systems. – V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, 2021.The thesis is devoted to the development and approbation of an impedance spectroscopy system for the analysis and measurement of the electrophysical properties of biological materials, liquids and suspensions. Suspensions of metal nanoparticles were investigated by impedance spectroscopy, and the efficiency of the indirect method of measuring the mass fraction of metals in an aqueous suspension was confirmed. The efficiency of the method of impedance spectroscopy for rapid analysis of nativeness and measurement of fat content of biological samples and dairy products is shown. The possibility of estimating the concentration of the components of the solution, according to electrical conductivity and dielectric constant, antibiotics amoxicillin and doxycycline with metal salts has been experimentally proved. The method of impedance spectroscopy is used to control the freezing zone during cryodestruction of biological tissues. The dispersion of the dielectric constant of biological tissues and fluids was studied by the coaxial probe method. A miniature microstrip resonator for measuring electrophysical parameters of materials with one-way access has been developed. The efficiency of the coaxial resonator method for control and measurement of electrophysical parameters of liquids in a stream is shown.The main purpose of the developed system and methods are rapid analysis of physicochemical parameters of liquids and optimization of technological processes in pharmacy, biotechnology and chemical industry.Keywords: impedance spectroscopy, Fourier transform, dielectric constant, amplitude-phase detector, three voltmeter method, coaxial probe, coaxial resonator, microstrip resonator, biological fluid, suspension.