Билет 59

Наряду с широким применением в радиосвязи и радиовещании, радиолокации и радиоастрономии, телевидении и медицине ЭМП используются для различных технологических процессов: индукционного нагрева, термообработки металлов и древесины, сварки пластмасс, создания низкотемпературной плазмы и др.

Электромагнитные поля радиочастотной части спектра подразделяются по длине волны на ряд диапазонов (табл. 5).

Электромагнитное поле характеризуется совокупностью переменных электрического и магнитного составляющих. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого - по действию на среду, в том числе и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант.

Связь между энергией (I) и частотой (f) колебаний определяется как:

I = h*f или I = h*C/l,

так как между длиной волны (l) и частотой (f) существует соотношение

f = С/l,

где С - скорость распространения электромагнитной волны в воздухе (С = 3*108 м/с), h – постоянная Планка, равная 6,6*10-34 Вт/см2.

Вокруг, любого источника излучения ЭМП разделяют на 3 зоны: ближнюю - зону индукции, промежуточную - зону интерференции и дальнюю - волновую зону.

Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения (l) - точечный источник, границы зон определяются следующими расстояниями:

R < l/2p - ближняя зона (индукции);

l/2p < R < 2pl - промежуточная (интерференции);

R > 2pl - дальняя зона (волновая).

Классификация радиоволн, принятая в гигиенической практике.

Название диапазона	l	Диапазон частот	Частота	По международному регламенту
Название диапазона	Номер
ДВ (километровые)	10-1 км	ВЧ	3-300кГц	НЧ
СВ (гектометровые)	1км-100м	ВЧ	0,3-3МГц	СЧ
КВ (декаметровые)	100-10м	ВЧ	3-30МГц	ВЧ
УКВ (метровые)	10-1м	УВЧ	30-300МГц	ОВЧ
Микроволны: дециметровые	1м-10см	СВЧ	0,3-3ГГц	УВЧ
Сантиметровые	10-1см	СВЧ	3-30ГГц	СВЧ
Миллиметровые	1см-1мм	СВЧ	30-300ГГц	КВЧ

Работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и в известной степени ВЧ и ОВЧ диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ диапазонов работающие чаще находятся в волновой зоне.

Между электрической и магнитной составляющими электромагнитного поля индукции нет определенной зависимости, и они могут отличаться друг от друга во много раз (Е =/= 377 Н). Напряженность электрической и магнитной составляющих в зоне индукции смещена по фазе на 90°. Когда одна из них достигает максимума, другая имеет минимум. В зоне излучения напряженности обеих составляющих поля совпадают по фазе и соблюдаются условия, когда Е = 377 Н.

Поскольку в зоне индукции на работающих воздействуют различные по величине электрические и магнитные поля, интенсивности облучения работающих с низкими (НЧ), средними (СЧ), высокими (ВЧ) и очень высокими (ОВЧ) частотами оцениваются раздельно величинами направленности электрической и магнитной составляющих поля. Напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м), напряженность магнитного поля в амперах на метр (А/м).

В волновой зоне, в которой практически находятся работающие с аппаратурой, генерирующей дециметровые (УВЧ), сантиметровые (СВЧ) и миллиметровые (КВЧ) волны, интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии, т. е. количеством энергии, падающей на единицу поверхности. В этом случае плотность потока энергии (ППЭ) выражается в ваттах на 1 м2 или в производных единицах: милливаттах и микроваттах на см2 (Вм/см2, мВт/см2, мкВт/см2).

Электромагнитные поля по мере удаления от источников излучения быстро затухают. Напряженность электрической составляющей ноля в зоне индукции убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а напряженность магнитной составляющей – обратно пропорционально квадрату расстояния. В зоне излучения напряженность электромагнитного поля убывает обратно пропорционально расстоянию в первой степени.

Для измерения напряженности ЭМП радиочастот в диапазоне 60 кГц - 300 мГц может быть использован измеритель напряженности ближнего поля типа NFM-1 производства ГДР.

Для измерения плотности потока (ППЭ) в диапазоне частот 300 мГц - 37 ГГц используются приборы типа ПЗ-9.

Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот характеризуется рядом свойств (способностью нагревать материалы, распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред, взаимодействовать с веществом), благодаря которым ЭМП широко используются в различных отраслях народного хозяйства: промышленности, науке, технике, медицине. Электромагнитные волны диапазона низких, средних, высоких и очень высоких частот применяются для термообработки металлов, полупроводниковых материалов и диэлектриков (поверхностный нагрев металла, закалка и отпуск, напайка твердых сплавов на режущий инструмент, пайка, плавка металлов и полупроводников, сварка, сушка древесины и др.), в радиосвязи, радиовещании, медицине.

Для индукционного нагрева наиболее широко используются ЭМП частотой 60 - 74, 440 и 880 кГц. Индукционный нагрев осуществляется в основном магнитной составляющей ЭМП за счет вихревых токов, наводимых в материалах при воздействии на них ЭМП.

ЭМП диапазона ВЧ и ОВЧ часто применяются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, для нагрева диэлектриков в высокочастотном электрическом поле (сварка полимерной пленок при изготовлении обложек для книг, папок, пакетов, игрушек, спецодежды, полимеризация клея при склейке деревянных изделий, нагрев пластмасс и пресспорошков и др.). Нагрев диэлектриков осуществляется в основном электрической составляющей ЭМП. Установки диэлектрического нагрева преимущественно работают на частотах 27, 39, 4О МГц.

Электромагнитные волны диапазона УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радионавигации, для радиорелейной связи, многоканальной радиосвязи, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии и т. д. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов и т. д.

В физиотерапии ЭМП используют как мощный терапевтический фактор в комплексном лечении многих заболеваний (ВЧ-установки для диатермии и индуктотермии, специальные аппараты для УВЧ-терапии и СВЧ-аппараты для микроволновой терапии).

Источниками излучений электромагнитных волн низкой, средней, высокой и очень высокой частоты в производственное помещение являются ламповые генераторы.

В радиотехнических установках всех диапазонов частот, используемых для радиолокации, связи, радиовещания, основными источниками излучения энергии являются антенные системы. Паразитное излучение создается вследствие некачественного экранирования ВЧ-элементов в блоках передатчиков, в устройствах сложения мощностей и разделительных фильтрах, неплотности соединений волноводных трактов, отсутствия экранирования линий передачи электромагнитной энергии.

В электронной промышленности источниками электромагнитных излучений радиоволнового диапазона на участках динамических испытаний приборов могут быть испытываемые приборы, элементы волноводных трактов, измерительные генераторы.

В процессе эксплуатации СВЧ печей могут возникать утечки энергии в результате нарушения экрана рабочей камеры. Источниками ЭМП в физиотерапии при работе высокочастотных аппаратов являются электроды и СВЧ - излучатели.

При оценке условий труда учитываются время воздействия ЭМП характер облучения работающих (непрерывный, прерывистый, интермиттирующий).

При осуществлении санитарного надзора за радиотехническими устройствами ведется протокол измерений уровней электромагнитных полей на рабочих местах и в случае превышения ПДУ даются рекомендации по снижению значений ЭМП. Большое значение имеет паспортизация установок. Паспорт установки должен включать в себя технические данные генератора (мощность, частотный диапазон, назначение), схему размещения в производственном помещении.

Практика показывает, что степень облучения работающих на установкаx индукционного и диэлектрического нагрева зависит от мощности установок и степени экранирования ВЧ – элементов, а также от расположения рабочего места относительно источника излучения.

При эксплуатации радиочастотных установок наряду с электромагнитными полями существенное гигиеническое значение могут иметь сопутствующие физические и химические факторы производственной среды (шум, высокие и низкие температуры, углеводороды и др.), обусловленные работой генераторных схем и особенностями технологических процессов, а также характер самого труда.