velikol.ru
1

КОНФЕРЕНЦИИ И СОВЕЩАНИЯ 105

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА

Первый всесоюзный симпозиум «Физи­ко-математические и биологические проб­лемы действия электромагнитных полей и ионизации воздуха» проходил в Ялте 25-28 ноября 1975 г. Заслушанные на нем доклады по тематике можно разбить на три группы: общие аспекты проблемы «человек — внешняя среда», включая солнечно-земные связи и их биологиче­ское значение; медико-биологические ас­пекты действия электромагнитных полей (ЭМП) и ионизации воздуха; механизмы биологического воздействия ЭМП и иони­зации воздуха. Рассматривались также математические методы анализа биологи­ческой информации и технические сред­ства для оценки влияния ЭМП и иониза­ции воздуха на живые системы.

В настоящее время ЭМП как естествен­ного, так и искусственного происхожде­ния признаны важным экологическим фактором. Значительное внимание уча­стники симпозиума уделили свойствам геомагнитного поля и его вариаций (Н. П. Бенькова), электрическим полям атмосферы (Н. В. Красногорская и др.), связи между вариациями геомагнитного поля и изменением направления (перехо­дом в другой сектор) межпланетного магнитного поля (С. М. Мансуров и др.). Обсуждалась проблема солнечно-земных связей в целом и ее биологическое значе­ние (Б. М. Владимирский и А. М. Волын­ский). Было, в частности, показано, что при прохождении Земли через секторную границу межпланетного магнитного поля возрастает частота пароксизмов у боль­ных с вегетативно-сосудистой дистонией (Б. М. Гехти и др.).

Геомагнитное поле - это, по-видимому, один из главных «информационных» (ориентирующих) для биосферы факто­ров (наряду с гравитацией), и именно в этом направлении некоторые исследова­тели ищут механизмы биологического действия ЭМП. Существенно, что сейчас намечается сознательный союз геофизи­ков и биологов. Высказано, например, по­желание (В. И. Данилов), чтобы магнито­логи давали биологам не абсолютные зна­чения геомагнитного поля, а временные производные различных его компонент.

Большое внимание участников симпо­зиума привлек «кибернетический» подход к человеческому организму как к слож­ной системе со скрытыми колебаниями (в частности М. К. Чернышев развивал эту точку зрения на примере ритмики дыхания). Такой подход имеет большое будущее в связи с развитием науки о био­ритмах, в том числе космической биорит­мологии.

Сильные ЭМП промышленного проис­хождения, по-видимому, оказывают «энергетическое» воздействие на живые организмы. В ряде докладов отмечалась необходимость выработать четкие норма­тивы, обеспечивающие безопасность здо­ровью людей, работающих на установках с сильными ЭМП.

Если сам факт биологического влия­ния ЭМП уже не вызывает сомнений, то механизм этого влияния остается по­ка неясным. Скорее всего, ЭМП оказы­вают дифференцированное действие на живую материю различных уровней организации (на разные системы ор­ганизма). Ю. А. Холодов указывал,

Конференции и совещания

106


например, что ЭМП, по-видимому, может непосредственно влиять на нервную си­стему. Обычно здоровый организм успеш­но (и незаметно для самого человека) справляется с умеренным воздействием внешнего ЭМП. Однако способность к адаптации эволюционно ограничена (у здоровых людей) или нарушена (у боль­ных). В этом и кроется опасность воз­действия ЭМП на человека.

В докладах, посвященных биологиче­скому действию ионизации воздуха, об­суждались как практические вопросы применения ионизированного воздуха на промышленных предприятиях и в быто­вых условиях, так и механизмы его влия­ния на человеческий организм (А. М. Ско-робогатова и др., А. А. Минх и др.).

В большинстве заслушанных на симпо­зиуме докладов содержались обширные статистические данные, а также данные

медико-биологических экспериментов. В частности, Б. М. Владимирский привел оригинальные результаты и литератур­ные сведения, касающиеся эксперимен­тального изучения биологического дей­ствия ЭМП, близких к естественным по напряженности, частоте и т. п.

В резолюциях, принятых симпозиумом, указано на необходимость повышения теоретического уровня обсуждавшихся исследований, улучшения их аппаратур­ного обеспечения и усиления их коорди­нации, а также определены направления научного поиска. В 1978 г. решено прове­сти конференцию, посвященную физико-математическим и медико-биологическим проблемам солнечно-земных связей.

Кандидат физико-математических наук Л. И. МИРОШНИЧЕНКО

^ МЕХАНОЭМИССИЯ И МЕХАНОХИМИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

V всесоюзный симпозиум по механо-эмиссии и механохимии твердых тел в Таллине был организован Научным со­ветом АН СССР по физико-химической механике и коллоидной химии, Институ­том физической химии АН СССР, Отде­лением физико-математических и техни­ческих наук АН ЭССР, Республиканским советом Эстонского научно-технического общества, Эстонским институтом научно-технической информации и технико-эко­номических исследований, республикан­ским объединением «Эстколхозстрой».

В работе симпозиума участвовало около 300 специалистов из девяти союзных рес­публик, а также ученые ГДР и ВНР.

Новое направление быстро развивается на стыке нескольких наук, что вызвано практической необходимостью, объеди­няющей усилия ученых, инженеров, тех­нологов, конструкторов в исследовании эффектов, проявившихся на поверхно­стях, свежеобразованных при разрушении твердых тел. Эти эффекты приводят к стимулированию химических реакций и позволяют создавать новые материалы.

На последнем симпозиуме обсуждался круг возможностей практического при­менения экспериментальных данных.

Впервые вопросам механической актива­ции твердых тел была посвящена работа

отдельной подсекции.

Кроме двух пленарных заседаний, ра­бота велась в трех секциях: электрические процессы в диэлектриках; эмиссионные явления на активированных поверхно­стях; механохимические реакции.

На пленарных заседаниях были постав­лены доклады, имеющие общий принци­пиальный характер.

Так, обсуждался вопрос об особых свойствах свежеобразованных при меха­ническом разрушении поверхностей, в частности при адгезионном разрушении. Свежеобразованные поверхности твердых тел в момент разрушения обнаруживают различные эффекты (газовый разряд, из­лучение радиоволн, эмиссию электронов высоких энергий, рентгеновское излуче­ние и др.). Характерна зависимость этих эффектов от химической природы поверх­ностей, скорости разрушения, природы окружающей среды, временной спад ин­тенсивности и других параметров элек­трических явлений, например энергии эмиттируемых электронов. Это обстоя­тельство имеет значительно более общее значение, чем предполагалось ранее.

Конференции и совещания

107


Свежеобразованные поверхности не яв­ляются электрически нейтральными, но несут заряды, поле которых ответственно за неравновесные эффекты эмиссии. Поэ­тому скорость рассеивания заряда явля­ется критерием поведения свежеобразо­ванных поверхностей различного типа (металлов, полупроводников и др.).

Активные элементы реальных твердых тел, отражающие физические и физико-химические свойства свежей поверхно­сти, представляют собою электрически за-ряженпые центры, причем активность твердых тел связана с электрической структурой и оказывает существенное влияние на протекание поверхностных процессов. По мнению А. Б. Таубмана, сопоставление закономерностей механи­ческой прививки с параметрами, харак­теризующими электрические свойства вновь образованной твердой поверхности (электронная эмиссия), позволяет за­ключить, что за прививку ответственны активные центры типа электронных центров окраски.

В работах ряда исследователей было отмечено, что первопричиной различного вида неравновесных явлений (эмиссии электронов высоких энергий) является заряд поверхности, поле которого доста­точно, чтобы ускорить электроны до зна­чений 104—105 эв.

Токи эмиссии весьма малы, всего 10~14 а. Можно предположить, что эмис­сия электронов происходит не со всей свежеобразованной поверхности, а толь­ко с определенных ее участков. Расчеты показывают, что число таких «активных центров» составляет 107-108/сж2. Экспе­риментально по засвечиванию чувстви­тельных пластинок можно было наблю­дать, что при разрушении кристаллов электроны действительно возникают на отдельных участках. Иногда можно было отчетливо наблюдать зоны предразруше-ния (гипс).

Интересным был доклад об исследова­ниях параметров эмиссии электронов вы­соких энергий при деформации полиме­ров. Авторы (В. А. Закревский и В. А. Па-хотин) рассматривают наблюдающееся явление как разновидность автоэлектрон­ной эмиссии под действием сильных электростатических полей в трещине, образующейся в полимере при наложе-

нии механического напряжения. Эмис­сии не наблюдается, если полимер обрабатывается до разрушения антиста­тическими поверхностно-активными ве­ществами, что подтверждает прежние ра­боты Института физической химии АН СССР и указывает на то, что первопри­чиной эффектов излучения является за­ряжение поверхности. Новые экспери­ментальные работы сотрудников Инсти­тута физической химии заключались в тщательном исследовании рентгеновского излучения как результата торможения электронов высоких энергий в поле ато­мов. Установлена взаимосвязь между степенью электризации пленок полимера и параметрами электронной эмиссии, что имеет большое значение.

В совместной работе И. Воллбрандта (ГДР) и Ю. А. Хрусталева впервые был получен спектр электронов высоких энер­гий при разрушении ионных кристаллов. На симпозиуме было дано теоретическое объяснение электрических эффектов при разрушении кристаллов.

Из приведенного краткого обзора вид­но, что явление электризации и, как следствие его, появление излучений электронов высоких энергий и других эффектов на ювенильных поверхностях представляет собою общее явление. Оно характеризует процессы образования ювенильных поверхностей как при нару­шении адгезионной связи, так и при раз­рушении различных твердых диэлектри­ков. Это обстоятельство, к сожалению, еще мало учитывается в работах по фи­зике разрушения твердых тел, хотя их научное и практическое значение не­сомненны.

Это особенно ярко сказывается прежде всего в связи с проблемами механохимии. Сформировавшаяся как самостоятельная область науки, механохимия еще очень молода и развивается независимо от ис­следований эффектов различных излуче­ний, в том числе электронов высоких энергий при разрушении твердых тел.

На симпозиуме был представлен ряд докладов по механохимии.

П. Ю. Бутягин и сотрудники считают на основании своих экспериментов, что при диспергировании ряда веществ с помощью вибрационной мельницы на свежей поверхности раскола возникают

Конференции и совещания

108


короткоживущие центры хемосорбции. Сорбция газов на этих центрах представ­ляет собою первую стадию химической реакции. Эмиссия заряженных частиц и газовый разряд могут также служить источниками активных центров для хи­мических превращений.

Большой интерес вызвал доклад Г. Хай-нике (ГДР) о механохимическом синтезе карбонила никеля и его химических при­менениях для получения пресс-форм.

Н. К. Баромбойм, Л. А. Антонова, Ю. А. Хрусталев обнаружили корреля­цию между интенсивностью эмиссии и выходом полпмеризата. Отсюда делается вывод, что индуцирование полимериза­ции осуществляется электронами, гене­рируемыми при диспергировании кри­сталлов, служащих инициаторами поли­меризации. Наконец, весьма большой интерес представляет доклад о химиче­ских реакциях, осуществляемых при взрывных воздействиях. Группой эстон­ских конструкторов под руководством И. А. Хинта разработан способ особо ин­тенсивного диспергирования.

Механохимические процессы можно разбить на несколько стадий (трибоплаз-ма, постплазма и др.). При образовании химических соединений постплазменная стадия играет особенно важную роль. В этой стадии происходит затухание вы­соковозбужденных состояний п рекомби­нация промежуточных продуктов, при втом освобождается большой ресурс хи­мически годной энергии, причем эта ре­комбинация связана с эмиссионными явлениями.

В работу симпозиума по традиции входило также значительное число докла­дов по эмиссии электронов низких энер­гий (порядка 1эв). Эта область получила в последнее время широкое развитие, од­нако само явление электронной эмиссии, обнаруженное Крамером, объясняется совершенно другим механизмом и пресле­дует иные практические задачи, чем яв­ление эмиссии электронов высоких энергий. В основном схема, объясняю­щая эмиссию этого рода, заключается в следующем: возбуждение поверхности твердого тела и перевод электронов на

более высокие уровни; стимуляция эк-зоэлектронной эмиссии под действием света или тепла (фото- или термостиму­ляция) .

Практическое приложение этих работ дает весьма ценные результаты в анали­тическом отношении, особенно при опре­делении радиационного повреждения об­лученной поверхности. В последнее вре мя явление экзоэлектронной эмиссии используется в целях дозиметрии.

Латвийской и эстонской школой физи­ков разработаны аналитические методы исследования зонной структуры поверх­ности твердых тел, что осуществляется путем высвечивания электронов, застряв­ших в ловушках. Отсюда может быть определено энергетическое положение этих электронов.

Механизму возникновения экзоэмисспи был посвящен ряд докладов. В то время как действие электронов высоких энер­гий и сопровождающих их изменений способно стимулировать химические реак­ции, эмиссия экзоэлектронов возникает во многих случаях как результат хими­ческой реакции (например, при образо­вании окисной пленки на металле), но сама химические реакции не возбуждает. Кардинальное отличие обоих видов эмис­сии состоит в том, что эмиссия электро­нов высоких энергий есть коллективный эффект, вызванный действием совокуп­ности зарядов поверхности и создаваемо­го ими поля, а экзоэмиссия есть индиви­дуальный эффект каждого заряженного центра в отдельности.

В общем следует сказать, что работа симпозиума способствовала оформлению развивающейся области как самостоя­тельного раздела науки.

По предложению ученых ГДР решено очередной симпозиум по механоэмиссии и механохимии твердых тел провести ле­том 1977 г. в этой братской стране.

Член-корреспондент АН СССР

Б. В. ДЕРЯГИН,

доктор химических наук

Н. А. КРОТОВА,

Ю. А. ХРУСТАЛЕВ