Главная
По картинам
Микроволновое поле. Вред микроволновки: СВЧ излучения

Микроволновое поле. Вред микроволновки: СВЧ излучения

Cекция "Tехника и технология переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья"

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СВЧ-ПОЛЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Краев А.А. (кафедра физики, МГТУ)

Почти невозможно заранее рассчитать количество лучистой энергии, поглощенной телом человека в данном участке электромагнитного поля и преобразованной в теплоту. Величина этой энергии сильно зависит от основных электрических характеристик, положения, размеров и структуры мышечной и жировой тканей и направления падения волны, т. е. другими словами, эта величина зависит от входного сопротивления данной сложной структуры. Направление поляризации падающей волны относительно оси тела также играет существенную роль. В каждом отдельном случае для установления симптомов требуется точное исследование существующих условий. Действительное повышение температуры тела зависит от таких параметров окружающей среды, как температура и влажность, и от механизма охлаждения тела.

Облучение в сверхвысокочастотном интенсивном поле живых тканей приводит к изменению их свойств, которые связаны с тепловыми последствиями поглощения излучения. Для изучения этих изменений живые ткани можно разделить на два класса:

б) ткани, не содержащие кровеносных сосудов.

При соответствующем регулировании выходной мощности генератора сверхвысоких частот и продолжительности облучения различные ткани, содержащие кровеносные сосуды, могут быть нагреты практически до любой температуры. Температура тканей, начинает повышаться сразу же после подвода к ней СВЧ-энергии. Этот рост температуры продолжается в течение 15-20 мин и может на 1-2 °С повысить температуру ткани по сравнению со средней температурой тела, после чего температура начинает падать. Падение температуры в облучаемом участке происходит в результате резкого увеличения в нем потока крови, что приводит к соответствующему отводу теплоты.

Отсутствие кровеносных сосудов в некоторых частях тела делает их особенно уязвимыми к облучению сверхвысокими частотами. В этом случае теплота может поглощаться только окружающими сосудистыми тканями, к которым она может поступать только путем теплопроводности. Это в частности справедливо для тканей глаза и таких внутренних органов, как желчный пузырь, мочевой пузырь и желудочно-кишечный тракт. Малое количество кровеносных сосудов в этих тканях затрудняет процесс авторегулирования температуры. Кроме того, отражения от граничных поверхностей полостей тела и областей расположения костного мозга при определенных условиях приводит в образованию стоячих волн. Чрезмерное возрастание температуры в отдельных участках действия стоячих волн может вызвать повреждение ткани. Отражения такого рода вызываются также металлическими предметами, расположенными внутри или на поверхности тела.

При интенсивном облучении этих тканей СВЧ-полем наблюдается их перегрев, приводящий к необратимым изменениям. В то же время СВЧ-поля малой мощности благотворно воздействуют на организм человека, что используется в медицинской практике.

Головной и спинной мозг чувствительны к изменениям давления, и поэтому повышение температуры в результате облучения головы может иметь серьезные последствия. Кости черепной коробки вызывают сильные отражения, из-за чего оценить поглощенную энергию очень трудно. Повышение температуры мозга происходит наиболее быстро, когда голова облучается сверху или когда облучается грудная клетка, так как нагретая кровь из грудной клетки непосредственно направляется к мозгу. Облучение головы вызывает состояние сонливости с последующим переходом к бессознательному состоянию. При длительном облучении появляются судороги, переходящие затем в паралич. При облучении головы неизбежно наступает смерть, если температура мозга повышается на 6 °С.

Глаз - это один из наиболее чувствительных к облучению энергией СВЧ органов, потому что он имеет слабую терморегуляционную систему и выделяющаяся теплота не может отводиться достаточно быстро. После 10 мин облучения мощностью 100 Вт на частоте 2450 МГц возможно развитие катаракты (помутнения хрусталика глаза), в результате чего белок хрусталика коагулирует и образует видимые белые вкрапления. На этой частоте наибольшая температура возникает около задней поверхности хрусталика, который состоит из протеина, легко повреждаемого при нагревании.

Мужские половые органы в высшей степени чувствительны к тепловому воздействию и, следовательно, особенно уязвимы при облучении. Безопасная плотность излучения в виде максимального уровня

5 мВт/см 2 значительно ниже, чем для других чувствительных к облучению органов. В результате облучения семенников может наступить временное или постоянное бесплодие. Повреждение половых тканей рассматривают особо, так как некоторые генетики считают, что небольшие дозы облучения не приводят к каким-либо физиологическим нарушениям, в то же время могут вызвать мутации генов, которые остаются скрытыми в течение нескольких поколений.

СВЧ-поле

СВЧ-поле, СВЧ-поля


Слитно или раздельно? Орфографический словарь-справочник. - М.: Русский язык . Б. З. Букчина, Л. П. Какалуцкая . 1998 .

Смотреть что такое "СВЧ-поле" в других словарях:

    Сущ., кол во синонимов: 1 поле (76) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

    СВЧ-поле - СВЧ по/ле, СВЧ поля/ … Слитно. Раздельно. Через дефис.

    пороговое магнитное СВЧ поле - Значение амплитуды напряженности переменного магнитного поля в магнитном материале, выше которого составляющие тензора магнитной проницаемости зависят от амплитуды переменного магнитного поля. [ГОСТ 19693 74] Тематики материалы магнитные …

    Пашня, луг, поляна, нива; фон, равнина, степь. В чистом поле, в широком раздолье. Фон картины. Поля шляпы, поля (края, закраины) книги. См. арена, край, место. одного поля ягоды... Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под.… … Словарь синонимов

    ГОСТ 23769-79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения - Терминология ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения оригинал документа: 39. π вид колебаний Ндп. Противофазный вид колебаний Вид колебаний, при котором высокочастотные напряжения …

    электровакуумный прибор СВЧ - ЭВП СВЧ Электронный прибор СВЧ, в котором электромагнитное СВЧ поле взаимодействует с электронными потоками или с волнами электронного потока, распространяющимися в вакууме или наполняющем прибор разреженном газе. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы … Справочник технического переводчика

    Электровакуумный прибор СВЧ - 2. Электровакуумный прибор СВЧ ЭВП СВЧ Vacuum tube Электронный прибор СВЧ, в котором электромагнитное СВЧ поле взаимодействует с электронными потоками или с волнами электронного потока, распространяющимися в вакууме или наполняющем прибор… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    Активный резонатор СВЧ - 132. Активный резонатор СВЧ Active cavity Резонатор СВЧ, в котором СВЧ поле взаимодействует с рабочим электронным потоком Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    Пассивный резонатор СВЧ - 134. Пассивный резонатор СВЧ Passive cavity Резонатор СВЧ, в котором СВЧ поле не взаимодействует с рабочим электронным потоком Источник: ГОСТ 23769 79: Приборы электронные и устройства защитные СВЧ. Термины, определения и буквенные обозначения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    активный резонатор СВЧ - Резонатор СВЧ, в котором СВЧ поле взаимодействует с рабочим электронным потоком. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и устройства защитные СВЧ Обобщающие термины конструктивные элементы EN active cavity … Справочник технического переводчика

Книги

  • Электродинамика плотных электронных пучков в плазме , Кузелев М.В.. Рассмотрены электромагнитные свойства плотных электронных пучков применительно к проблемам транспортировки энергии, их релаксации в плазме, усиления и генерацииэлектромагнитного излучения в…

> Микроволны

Изучите мощность и влияние микроволн . Читайте про диапазоны микроволн, частота и длина излучения, какие есть источники микроволн, работа духового шкафа.

Микроволны – электромагнитные волны с длиной в 1 м – 1 мм).

Задача обучения

  • Разобраться в трех диапазонах микроволн.

Основные пункты

  • Микроволновая область перекрывается наиболее высокими частотными волнами.
  • Префикс «микро» в микроволновой печи не указывает на длину волн.
  • Микроволны делятся на три диапазона: крайне высокая частота (30-300 ГГц), сверхвысокая (3-30 ГГц) и ультрасверхвысокая (300 МГц-3 ГГц).
  • В список источников входят искусственные устройства вроде передающих башен, радаров, мазеров, а также природные – Солнце и реликтовое излучение.
  • Микроволны можно добыть из атомов и молекул. Они поглощают и излучают лучи, если температура поднимается выше абсолютного нуля.

Термины

  • Радиолокационный – метод поиска удаленных объектов и указание их позиции, скорости и прочих характеристик через анализ отправляемых радиоволн, отраженных от поверхности.
  • Тепловое волнение – тепловое перемещение атомов и молекул, если температура в объекте выше абсолютного нуля.
  • Терагерцовое излучение – электромагнитные волны, чьи частоты приближаются к терагерцу.

Микроволны

Микроволны – электромагнитные волны, чья длина волны существует в диапазоне 1м – 1мм (300 МГц – 300 ГГц). Микроволновая область обычно перекрывается наиболее высокими частотными волнами. Они способны перемещаться в условиях вакуума со световой скоростью.

Префикс «микро» в «микроволновой печи» не указывает на длину волны в диапазоне микрометров. Это лишь говорит о том, что микроволны выступают маленькими, потому что обладают меньшими длинами волн, если сравнивать с радиовещанием. Разделение между различными типами лучей чаще всего произвольно.

Перед вами главные категории электромагнитных волн. Разделительные линии в некоторых местах отличаются, а другие категории могут перекрываться. Микроволны занимают высокочастотный участок радиосекции электромагнитного спектра

Подкатегории микроволн

Микроволны делятся на три диапазона:

  • крайне высокая частота (30-300 Гц). Если показатели выше, то мы сталкиваемся с дальним ИК-светом, именуемым еще терагерцовым излучением. Эту полосу чаще всего задействуют в радиоастрономии и дистанционном зондировании.
  • сверхвысокая частота (3-30 ГГц). Ее именуют сантиметровой полосой, потому что частота колеблется между 10-1 см. Диапазон применим в радиолокационных передатчиках, микроволновках, спутниках связи и коротких наземных каналах для транспортировки данных.
  • Ультрасверхвысокая частота (300МГц – 3ГГц) – дециметровый диапазон, так как длина волн колеблется от 10 см к 1 м. Они присутствуют в телевизионном вещании, беспроводной телефонной связи, рациях, спутниках и т.д.

Источники микроволн

Это высокочастотные электромагнитные волны, создающиеся токами в макроскопических схемах и устройствах. Их также можно получить из атомов и молекул, если те выступают в составе электромагнитных лучей, сформированных при термическом перемешивании.

Важно запомнить, что больше информации передается на высоких частотах, поэтому микроволны прекрасно подходят для коммуникационных приборов. Из-за коротких длин волн между передатчиком и приемником должна установиться четкая линия зрения.

Солнце также производит микроволновые лучи, хотя большая часть блокируется планетарной атмосферой. Реликтовое излучение пронизывает все пространство. Его нахождение подтверждает теорию Большого Взрыва.

Реликтовое излучение Большого Взрыва с увеличенным расширением

Устройства с микроволнами

В микроволновых источниках с большой мощностью используют специальные вакуумные трубки, чтобы генерировать микроволны. Устройства функционируют по различным принципам при помощи баллистического движения электронов в условиях вакуума. На них влияют электрические или магнитные поля.


Полость магнетрона, задействованная в микроволновой печи

Микроволновые печи используют микроволны, чтобы подогреть пищу. Необходимые частоты в 2.45 ГГц создаются благодаря ускорению электронов. После чего в духовке формируется переменное электрическое поле.

Вода и некоторые компоненты пищи обладают отрицательным зарядом на одном конце и положительным на другом. Диапазон микроволновых частот выбирается таким образом, чтобы полярные молекулы в попытке сберечь свои позиции, поглощали энергии и увеличивали температурные показатели (диэлектрический нагрев).

Радар во времена Второй мировой волны использовал микроволны. Нахождение и синхронизация микроволновых эхо-сигналов способны вычислить дистанцию к объектам, вроде облаков или летательных аппаратов. Доплеровский сдвиг в радиолокационном эхо может указать скорость перемещения машины или даже интенсивность ливня. Более сложные системы отображают нашу и чужие планеты. Мазер – прибор, напоминающий лазер, которые увеличивает световую энергию, стимулируя фотоны.

Группа электромагнитных волн представлена многочисленными подвидами, которые имеют природное происхождение. К этой категории причисляется и микроволновое излучение, которое еще называют сверхвысокочастотным излучением. Коротко такой термин называют аббревиатурой СВЧ. Частотный диапазон этих волн расположился между инфракрасными лучами и радиоволнами. Не может похвастаться этот вид облучения и большой протяженностью. Этот показатель варьируется от 1 мм до 30 см максимум.

Первоисточники излучения формата СВЧ

Многие ученые пытались доказать негативное воздействие микроволн на человека в своих экспериментах. Но в проведенных опытах они ориентировались на различные источники такого излучения, имеющие искусственное происхождение. А в реальной жизни людей окружают множество природных объектов, производящих подобное облучение. С их помощью человек прошел через все стадии эволюции и стал таким, каким является на сегодняшний день.

С развитием современных технологий к источникам естественного происхождения излучения, вроде Солнца и других космических объектов, присоединились искусственные. Наиболее распространенными среди них принято называть:

  • установки радиолокационного спектра действия;
  • радионавигационное оборудование;
  • системы для спутникового телевидения;
  • мобильные телефоны;
  • микроволновые печки.

Принцип воздействия микроволн на организм

В ходе многочисленных экспериментов, где изучалось воздействие микроволн на человека, ученые установили, что такие лучи не обладают ионизирующим действием.

Ионизированными молекулами называют дефектные частицы веществ, которые приводят к запуску процесса мутации хромосом. Из-за этого клетки становятся дефектными. Причем предсказать, какой именно орган пострадает, достаточно проблематично.

Исследования на эту тему подтолкнуло ученых к выводу, что при попадании опасных лучей на ткани человеческого организма, они частично начинают поглощать поступившую энергию. Из-за этого происходит возбуждение высокочастотных токов. С их помощью нагревается организм, что приводит к усилению циркуляции крови.

В случае если облучение носило характер локального поражения, то тепловой отвод от разогретых участков может происходить очень быстро. Если же человек попал под общий поток облучения, то такой возможности у него нет. За счет этого опасность влияния лучей повышается в несколько раз.

Самой главной опасностью при влиянии СВЧ излучения на человека считается необратимость произошедших в организме реакций. Объясняется это тем, что циркуляция крови тут выступает главным звеном охлаждения организма. Так как все органы связаны между собой кровеносными сосудами, тепловой эффект тут выражается очень явственно. Самой незащищенной частью организма считается глазной хрусталик. Сначала он начинает постепенно мутнеть. А при длительном облучении, носящем регулярный характер, хрусталик начинает разрушаться.

Кроме хрусталика высокая вероятность серьезных поражений сохраняется у ряда других тканей, которые в своем составе содержат много жидкого компонента. К этой категории причисляют:

  • кровь,
  • лимфу,
  • слизистую органов пищеварения от желудка до кишечника.

Даже краткосрочное, но мощное облучение приводит к тому, что человек начнет испытывать ряд отклонений вроде:

  • изменений в крови;
  • проблем с щитовидной железой;
  • уменьшения эффективности обменных процессов в организме;
  • проблем с психологическим состоянием.

В последнем случае возможны даже депрессивные состояния. У некоторых пациентов, которые испытали облучение на себе и при этом имели нестабильную психику, прослеживались даже попытки суицида.

Еще одной опасностью этих невидимых глазу лучей считается кумулятивный эффект. Если изначально больной может не испытывать никакого дискомфорта даже во время самого облучения, через время оно даст о себе знать. Из-за того, что на ранней стадии сложно проследить какие-либо характерные симптомы, больные часто списывают свое нездоровое состояние на общую усталость или накопившийся стресс. А в это время у них начинаются формироваться различные патологические состояния.

На начальной стадии пациент может испытывать стандартные головные боли, а также быстро утомляться и плохо спать. У него начинают развиваться проблемы со стабильностью артериального давления и даже болеть сердце. Но даже эти тревожные симптомы многие люди списывают на постоянное пребывание в напряжении из-за работы или сложностей в семейной жизни.

Регулярное и длительное облучение начинает разрушать организм на глубинном уровне. Из-за этого высокочастотное излучение было признано опасным для живых организмов. В ходе исследований выяснилось, что молодой организм более подвержен негативному влиянию электромагнитного поля. Объясняется это тем, что дети еще не успели сформировать надежный иммунитет хотя бы для частичной защиты от негативного внешнего влияния.

Признаки воздействия и стадии его развития

В первую очередь от подобного влияния развиваются различные неврологические расстройства. Это могут быть:

  • повышенная утомляемость,
  • снижение продуктивности труда,
  • головная боль,
  • головокружение,
  • сонливость или наоборот – бессонница,
  • раздражительность,
  • слабость и вялость,
  • обильная потливость,
  • проблемы с запоминанием,
  • ощущение прилива к голове.

Микроволновое излучение влияние на человека оказывает не только по физиологической части. При тяжелом течении болезни возможны даже обморочные состояния, неудержимый и беспричинный страх и галлюцинации.

Не менее сильно от облучения страдает сердечно-сосудистая система. Особенно яркий эффект просматривается в категории расстройство нейроциркуляторной дистонии:

  • одышка даже без значительной физической нагрузки;
  • болевые ощущения в области сердца;
  • смещение ритма сердцебиения, в том числе и «замирание» сердечной мышцы.

Если в этот период человек обращается к кардиологу за консультацией, то врач может выявить у пациента гипотензию и приглушение тонов сердечной мышцы. В редких случаях у больного прослеживается даже систолический шум на верхушке.

Немного по-другому выглядит картина, если человек попадает под воздействие СВЧ на нерегулярной основе. В таком случае у него будет прослеживаться:

  • легкое недомогание,
  • чувство усталости без причины;
  • болевые ощущения в области сердца.

Во время физической нагрузки у больного даст о себе знать одышка.

Схематически все виды хронического облучения от микроволн можно разделить на три стадии, которые отличаются степенью симптоматической выраженности.

Первая ступень предусматривает отсутствие характерных признаков астении и нейроциркуляторной дистонии. Могут прослеживаться только отдельные симптоматические жалобы. Если прекратить облучение, то через время все неприятные ощущения исчезают без дополнительного лечения.

На второй стадии прослеживаются более отчетливые признаки. Но на этом этапе процессы все еще остаются обратимыми. Это означает, что при правильном и своевременном лечении больной сможет вернуть себе здоровье.

Третья фаза встречается очень редко, но все же имеет место быть. При подобном раскладе у человека происходят галлюцинации, обмороки и даже нарушения, связанные с чувствительностью. Дополнительным признаком может стать коронарная недостаточность.

Биологический эффект от полей СВЧ

Так как каждый организм имеет собственные уникальные особенности, биологический эффект от облучения тоже может разниться от случая к случаю. В основе выявления тяжести поражения лежат несколько основополагающих принципов:

  • интенсивность излучения,
  • период влияния,
  • длина волны,
  • изначальное состояние организма.

Последний пункт включает в себя хронические или генетические заболевания отдельно взятого пострадавшего.

Главной опасностью при излучении выступает тепловое действие. Оно предусматривает повышение температуры тела. Но доктора также фиксируют в подобных случаях и нетепловое действие. В такой ситуации классического повышения температуры не происходит. А вот физиологические сдвиги все равно наблюдаются.

Тепловое воздействие под призмой клинического анализа подразумевает не только стремительный рост температуры, а и:

  • учащение пульса,
  • одышку,
  • повышенное давление,
  • усиление саливации.

Если же человек находился всего 15-20 минут под воздействие лучей маленькой интенсивности, которые не превышали предельно допустимые нормативы, то у него происходят различные изменения нервной системы на функциональном уровне. Все они имеют различную степень выражения. Если же провести несколько идентичных повторных облучений, то происходит накапливание эффекта.

Как защитить себя от СВЧ-излучения?

Перед тем как искать методы защиты от СВЧ излучения, сначала нужно разобраться с характером влияния такого электромагнитного поля. Здесь следует учитывать сразу несколько факторов:

  • удаленность от предполагаемого источника угрозы;
  • время облучения и интенсивность;
  • импульсивного или непрерывного вида облучения;
  • некоторых внешних условий.

Чтобы высчитать количественную оценку опасности, специалисты предусмотрели введение понятия плотности излучения. Во многих странах эксперты принимают за стандарт этого вопроса показатель в 10 микроватт на сантиметр. На практике это означает, что мощность потока опасной энергии в месте, где человек проводит большую часть времени, не должна переваливать за этот допустимый предел.

Каждый человек, который заботится о своем здоровье, может самостоятельно оградить себя от возможной опасности. Для этого достаточно просто сократить количество времени провождения около искусственных источников СВЧ-лучей.

По-другому необходимо подходить к решению этой проблемы тем людям, чья работа тесно связана с воздействием микроволн разного проявления. Им потребуется использовать специальные средства защиты, которые условно делятся на два типа:

  • индивидуальные,
  • общие.

Чтобы свести к минимуму возможные негативные последствия от влияния такого излучения, важно увеличить расстояние от работника до источника облучения. Другими действенными мерами по блокировке возможного негативного влияния лучей принято называть:

  • изменение направления лучей;
  • уменьшение потока излучения;
  • сокращение временного промежутка воздействия;
  • использование средства экранирования;
  • дистанционное управление опасными объектами и механизмами.

Все существующие защитные экраны, направленные на сохранение пользовательского здоровья, разделяются на два подвида. Их классификация предусматривает разделение по свойствам самого микроволнового излучения:

  • отражающее,
  • поглощающее.

Первый вариант защитного оборудования создается на основе металлической сетки, либо листового металла и металлизированной ткани. Так как ассортимент подобных помощников достаточно велик, сотрудникам различных вредных производств будет из чего выбрать.

Наиболее распространенными версиями числятся листовые экраны из однородного металла. Но для некоторых ситуаций этого недостаточно. В таком случае необходимо заручиться поддержкой многослойных пакетов. Внутри у них будут располагаться слои изоляционного или поглощающего материала. Это может быть обычный шунгит или углеродистые соединения.

Отдельно внимание служба безопасности предприятий обычно всегда уделяет средствам индивидуальной защиты. Они предусматривают специальную одежду, которая создается на основе металлизированной ткани. Это могут быть:

  • халаты,
  • фартуки,
  • перчатки,
  • накидки с капюшонами.

При работе с объектом излучения или в опасной близости к нему дополнительно потребуется использовать особенные очки. Их главным секретом выступает покрытие слоем металла. С помощью такой предосторожности получится отражать лучи. В общей сложности ношение индивидуальных средств защиты может снизить уровень облучения до тысячи раз. А очки рекомендуется носить при излучении в 1 мкВт/см.

Польза от микроволнового излучения

Кроме распространенного мнения о том, насколько вредны микроволны, существует и обратное утверждение. В некоторых случаях СВЧ способно приносить даже пользу для человечества. Но эти случаи должны быть тщательно изучены, а само излучение обязано производиться дозировано под присмотром опытных специалистов.

Терапевтическая польза от микроволнового излучения основывается на его биологическом воздействии, происходящем в процессе физиотерапии. Для генерирования лучей в лечебных целях (что называется стимуляцией) используются специальные медицинские генераторы. При их активации начинает производиться излучение по четко заданным системой параметрам.

Здесь учитывается заданная экспертом глубина, чтобы прогревание тканей дало обещанный положительный эффект. Главным преимуществом подобной процедуры выступает возможность провести качественную болеутоляющую и противозудную терапию.

Медицинские генераторы используют по всему миру, чтобы помогать людям, которые страдают:

  • фронтитом,
  • гайморитом,
  • невралгией тройничного нерва.

Если же в оборудовании используется микроволновое излучение с увеличенной проникающей способностью, то с его помощью врачи успешно вылечивают ряд заболеваний по следующим направлениям:

  • эндокринные,
  • дыхательные,
  • гинекологические,
  • почки.

Если соблюдать все предписанные комиссией по безопасности правила, то СВЧ не нанесет существенного вреда организму. Прямое тому доказательство – использование его в лечебных целях.

Но если нарушить эксплуатационные правила, отказавшись добровольно себя ограничивать от сильнодействующих источников облучения, то это может привести к непоправимым последствиям. Из-за этого всегда стоит помнить, насколько опасными бывают микроволны, использующиеся бесконтрольно.

Сверхвысокочасто́тное излуче́ние

Презентация к уроку «Шкала электромагнитных волн»

учителя МАОУ лицея №14

Ермаковой Т.В.



Так как по длине волны излучение СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн

  • Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти всеми твёрдыми объектами. Во многом аналогично свету оно фокусируется, распространяется в виде луча и отражается. Многие радиолокационные антенны и другие СВЧ-устройства представляют собой как бы увеличенные варианты оптических элементов типа зеркал и линз.

Свойства СВЧ-излучения


  • В то же время СВЧ-излучение сходно с радиоизлучением вещательных диапазонов в том отношении, что оно генерируется аналогичными методами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн, и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах. Но благодаря более высоким частотам оно дает более

широкие возможности передачи информации, что позволяет повысить эффективность связи. Например, один СВЧ-луч может нести одновременно несколько сотен телефонных разговоров.

  • Свойства СВЧ-излучения

  • Генератор на обычном вакуумном триоде, используемый на низких частотах, в СВЧ-диапазоне оказывается весьма неэффективным. Двумя главными недостатками триода как СВЧ-генератора являются конечное время пролёта электрона и межэлектродная ёмкость. Первый связан с тем, что электрону требуется некоторое (хотя и малое) время, чтобы пролететь между электродами вакуумной лампы. За это время СВЧ-поле успевает изменить своё направление на обратное, так что и электрон вынужден повернуть обратно, не долетев до другого электрода. В результате электроны без всякой пользы колеблются внутри лампы, не отдавая свою энергию в колебательный контур внешней цепи.
  • ИСТОЧНИКИ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

В магнетроне, изобретённом в Великобритании перед Второй мировой войной, эти недостатки отсутствуют, поскольку за основу взят совершенно иной подход к генерации СВЧ-излучения - принцип объёмного резонатора.

  • МАГНЕТРОН Представляет собой двухэлектродную электронную лампу, которая генерирует СВЧ-излучение за счет движения электронов под действием взаимно перпендикулярных электрического и магнитного полей. Применяется в качестве генераторной лампы радио- и радиолокационных передатчиков СВЧ-диапазона.

1 - катод; 2 - токоподводы нагревателя; 3 - анодный блок; 4 - объемные резонаторы; 5 - выходная петля связи; 6 - коаксиальный кабель.

  • Магнетрон

  • Основан на несколько ином принципе, не требуется внешнее магнитное поле. В клистроне электроны движутся по прямой от катода к отражательной пластине, а затем обратно. При этом они пересекают открытый зазор объёмного резонатора в форме бублика. Управляющая сетка и сетки резонатора группируют электроны в отдельные "сгустки", так что электроны пересекают зазор резонатора только в определённые моменты времени. Промежутки между сгустками согласованы с резонансной частотой резонатора таким образом, что кинетическая энергия электронов передаётся резонатору, вследствие чего в нем устанавливаются мощные электромагнитные колебания.

1 - катод; 2 - резонатор; 3 - отражательная пластина; 4 - резонаторные сетки; 5 - выходная петля связи; 6 - управляющая сетка.

  • Клистрон

  • Представляет собой тонкую откачанную трубку, вставляемую в фокусирующую магнитную катушку. Внутри трубки имеется замедляющая проволочная спираль. Вдоль оси спирали проходит электронный луч, а по самой спирали бежит волна усиливаемого сигнала. Диаметр, длина и шаг спирали, а также скорость электронов подобраны таким образом, что электроны отдают часть своей кинетической энергии бегущей волне. Радиоволны распространяются со скоростью света, тогда как скорость электронов в луче значительно меньше. Однако, поскольку СВЧ-сигнал вынужден идти по спирали, скорость его продвижения вдоль оси трубки близка к скорости электронного луча.
  • Лампа бегущей волны (ЛБВ).

  • Хотя клистроны и магнетроны более предпочтительны как СВЧ-генераторы, благодаря усовершенствованиям в какой-то мере восстановлена важная роль вакуумных триодов, особенно в качестве усилителей на частотах до 3 млрд. герц.

Трудности, связанные с временем пролета, устранены благодаря очень малым расстояниям между электродами. Нежелательные межэлектродные емкости сведены к минимуму, поскольку электроды сделаны сетчатыми, а все внешние соединения выполняются на больших кольцах, находящихся вне лампы. Как и принято в СВЧ-технике, применен объемный резонатор. Резонатор плотно охватывает лампу, и кольцевые соединители обеспечивают контакт по всей окружности резонатора

  • Плоские вакуумные триоды

  • диод Ганна представляет собой монокристалл арсенида галлия, он в принципе более стабилен и долговечен, нежели клистрон, в котором должен быть нагреваемый катод для создания потока электронов и необходим высокий вакуум. Кроме того, диод Ганна работает при сравнительно низком напряжении питания, тогда как для питания клистрона нужны громоздкие и дорогостоящие источники питания с напряжением от 1000 до 5000 В.
  • Генератор на диоде Ганна

  • После Второй мировой войны начались интенсивные исследования СВЧ-радиолокации, хотя принципиальная ее возможность была продемонстрирована еще в 1923 в Научно-исследовательской лаборатории ВМС США. Суть радиолокации в том, что в пространство испускаются короткие, интенсивные импульсы СВЧ-излучения, а затем регистрируется часть этого излучения, вернувшаяся от искомого удаленного объекта - морского судна или самолета.
  • ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

  • Кроме различных радиосистем военного назначения, во всех странах мира имеются многочисленные коммерческие линии СВЧ-связи. Поскольку такие радиоволны не следуют за кривизной земной поверхности, а распространяются по прямой, эти линии связи, как правило, состоят из ретрансляционных станций, установленных на вершинах холмов или на радиобашнях с интервалами ок. 50 км.
  • ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

  • Здесь на помощь приходят связные искусственные спутники Земли; выведенные на геостационарную орбиту, они могут выполнять функции ретрансляционных станций СВЧ-связи. Электронное устройство, называемое активно-ретрансляционным ИСЗ, принимает, усиливает и ретранслирует СВЧ-сигналы, передаваемые наземными станциями.
  • ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

  • Термообработка. СВЧ-излучение применяется для термообработки пищевых продуктов в домашних условиях и в пищевой промышленности. Энергия, генерируемая мощными электронными лампами, может быть сконцентрирована в малом объеме для высокоэффективной тепловой обработки продуктов в т.н. микроволновых или СВЧ-печах, отличающихся чистотой, бесшумностью и компактностью. Промышленность выпускает также СВЧ-печи бытового назначения.
  • ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ


  • Термообработка. Американские военные представили мощный СВЧ-излучатель, "тепловое" оружие, которое способно разгонять толпы демонстрантов и устанавливать невидимую "стену", через которую человек не сможет пройти. Установка получила название "Система активного сдерживания (отбрасывания)" (Active Denial System, ADS), прозвано "тепловой луч" и "микроволновая пушка"
  • ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

  • . СВЧ-излучение сыграло важную роль в исследованиях электронных свойств твердых тел. Когда такое тело оказывается в магнитном поле, свободные электроны в нем начинают вращаться вокруг магнитных силовых линий в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Частота вращения, называемая циклотронной, прямо пропорциональна напряженности магнитного поля и обратно пропорциональна эффективной массе электрона.

Такие измерения дали много ценной информации об электронных свойствах полупроводников, металлов и металлоидов. Излучение СВЧ-диапазона играет важную роль также в исследованиях космического пространства.

  • ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

  • В настоящее время в мире существуют два основных стандарта на уровень безопасного излучения. Один из них разработан Американским Национальным Институтом Стандартов (ANSI) и предлагает считать безопасным излучение с плотностью мощности в 10 мВт/см2. Для микроволновых печей стандартом является плотность мощности в 1 мВт/см2 на расстоянии 5 см от печи.

Европейский стандарт (в том числе и российский) предполагает, что уровень плотности излучения не должен превышать 10 мкВт (0.01 мВт) на квадратный сантиметр на расстоянии 50 см. от источника излучения

  • Безопасность при использовании СВЧ-устройств
Разделы