Свч волны диапазон. Особенности построения техники СВЧ

Содержание статьи

СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДИАПАЗОН, частотный диапазон электромагнитного излучения (100ё300 000 млн. герц), расположенный в спектре между ультравысокими телевизионными частотами и частотами дальней инфракрасной области. Этот частотный диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется микроволновым диапазоном; имеется в виду, что длины волн очень малы по сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких сотен метров.

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 твердыми 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.

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. Сходство СВЧ-излучения со светом и повышенная плотность переносимой им информации оказались очень полезны для радиолокационной и других областей техники.

ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

Радиолокация.

Волны дециметрово-сантиметрового диапазона оставались предметом чисто научного любопытства до начала Второй мировой войны, когда возникла настоятельная необходимость в новом и эффективном электронном средстве раннего обнаружения. Только тогда 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.

Связь.

Радиоволны СВЧ-диапазона широко применяются в технике связи. 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. Параболические или рупорные антенны, смонтированные на башнях, принимают и передают дальше СВЧ-сигналы. На каждой станции перед ретрансляцией сигнал усиливается электронным усилителем. Поскольку СВЧ-излучение допускает узконаправленные прием и передачу, для передачи не требуется больших затрат электроэнергии.

Хотя система башен, антенн, приемников и передатчиков может показаться весьма дорогостоящей, в конечном счете все это с лихвой окупается благодаря большой информационной емкости СВЧ-каналов связи. Города Соединенных Штатов соединены между собой сложной сетью более чем из 4000 ретрансляционных СВЧ-звеньев, образующих систему связи, которая простирается от одного океанского побережья до другого. Каналы этой сети способны пропускать тысячи телефонных разговоров и многочисленные телевизионные программы одновременно.

Спутники связи.

Система ретрансляционных радиобашен, необходимая для передачи СВЧ-излучения на большие расстояния, может быть построена, конечно, только на суше. Для межконтинентальной же связи требуется иной способ ретрансляции. 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. Первые экспериментальные ИСЗ такого типа («Телстар», «Релэй» и «Синком») успешно осуществляли уже в начале 1960-х годов ретрансляцию телевизионного вещания с одного континента на другой. На основе этого опыта были разработаны коммерческие спутники межконтинентальной и внутренней связи. Спутники последней межконтинентальной серии «Интелсат» были выведены в различные точки геостационарной орбиты таким образом, что зоны их охвата, перекрываясь, обеспечивают обслуживание абонентов во всем мире. Каждый спутник серии «Интелсат» последних модификаций предоставляет клиентам тысячи каналов высококачественной связи для одновременной передачи телефонных, телевизионных, факсимильных сигналов и цифровых данных.

Термообработка пищевых продуктов.

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. Такие устройства применяются на самолетных бортовых кухнях, в железнодорожных вагонах-ресторанах и торговых автоматах, где требуются быстрые подготовка продуктов и приготовление блюд. Промышленность выпускает также СВЧ-печи бытового назначения.

Научные исследования.

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. (Эффективная масса определяет ускорение электрона под воздействием какой-либо силы в кристалле. Она отличается от массы свободного электрона, которой определяется ускорение электрона под действием какой-либо силы в вакууме. Различие обусловлено наличием сил притяжения и отталкивания, с которыми действуют на электрон в кристалле окружающие атомы и другие электроны.) Если на твердое тело, находящееся в магнитном поле, падает излучение СВЧ-диапазона, то это излучение сильно поглощается, когда его частота равна циклотронной частоте электрона. Данное явление называется циклотронным резонансом; оно позволяет измерить эффективную массу 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. Астрономы многое узнали о нашей Галактике, исследуя излучение с длиной волны 21 см, испускаемое газообразным водородом в межзвездном пространстве. Теперь можно измерять скорость и определять направление движения рукавов Галактики, а также расположение и плотность областей газообразного водорода в космосе.

ИСТОЧНИКИ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

Быстрый прогресс в области СВЧ-техники в значительной мере связан с изобретением специальных электровакуумных приборов – магнетрона и клистрона, способных генерировать большие количества СВЧ-энергии. 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 пролета электрона и межэлектродная емкость. 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 свое 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.

Магнетрон.

В магнетроне, изобретенном в Великобритании перед Второй мировой войной, эти недостатки отсутствуют, поскольку за основу взят совершенно иной подход к генерации СВЧ-излучения – принцип объемного резонатора. Подобно тому как у органной трубы данного размера имеются собственные акустические резонансные частоты, так и у объемного резонатора имеются собственные электромагнитные резонансы. Стенки резонатора действуют как индуктивность, а пространство между ними – как емкость некой резонансной цепи. Таким образом, объемный резонатор подобен параллельному резонансному контуру низкочастотного генератора с отдельными конденсатором и катушкой индуктивности. Размеры объемного резонатора выбираются, конечно, так, чтобы данному сочетанию емкости и индуктивности соответствовала нужная резонансная сверхвысокая частота.

В магнетроне (рис. 1) предусмотрено несколько объемных резонаторов, симметрично расположенных вокруг катода, находящегося в центре. Прибор помещают между полюсами сильного магнита. При этом электроны, испускаемые катодом, под действием магнитного поля вынуждены двигаться по круговым траекториям. Их скорость такова, что они в строго определенное время пересекают на периферии открытые пазы резонаторов. При этом они отдают свою кинетическую энергию, возбуждая колебания в резонаторах. Затем электроны возвращаются на катод, и процесс повторяется. Благодаря такому устройству время пролета и межэлектродные емкости не мешают генерации СВЧ-энергии.

Магнетроны могут быть сделаны большого размера, и тогда они дают мощные импульсы СВЧ-энергии. Но у магнетрона имеются свои недостатки. Например, резонаторы для очень высоких частот становятся столь малыми, что их трудно изготавливать, а сам такой магнетрон из-за своих малых размеров не может быть достаточно мощным. Кроме того, для магнетрона нужен тяжелый магнит, причем требуемая масса магнита возрастает с увеличением мощности прибора. Поэтому для самолетных бортовых установок мощные магнетроны не подходят.

Клистрон.

Для этого электровакуумного прибора, основанного на несколько ином принципе, не требуется внешнее магнитное поле. В клистроне (рис. 2) электроны движутся по прямой от катода к отражательной пластине, а затем обратно. При этом они пересекают открытый зазор объемного резонатора в форме бублика. Управляющая сетка и сетки резонатора группируют электроны в отдельные «сгустки», так что электроны пересекают зазор резонатора только в определенные моменты времени. Промежутки между сгустками согласованы с резонансной частотой резонатора таким образом, что кинетическая энергия электронов передается резонатору, вследствие чего в нем устанавливаются мощные электромагнитные колебания. Этот процесс можно сравнить с ритмичным раскачиванием первоначально неподвижных качелей.

Первые клистроны были довольно маломощными приборами, но позднее они побили все рекорды магнетронов как СВЧ-генераторов большой мощности. Были созданы клистроны, выдававшие до 10 млн. ватт мощности в импульсе и до 100 тыс. ватт в непрерывном режиме. Система клистронов исследовательского линейного ускорителя частиц выдает 50 млн. ватт СВЧ-мощности в импульсе.

Клистроны могут работать на частотах до 120 млрд. герц; однако при этом их выходная мощность, как правило, не превышает одного ватта. Разрабатываются варианты конструкции клистрона, рассчитанного на большие выходные мощности в миллиметровом диапазоне.

Клистроны могут также служить усилителями СВЧ-сигналов. Для этого нужно входной сигнал подавать на сетки объемного резонатора, и тогда плотность электронных сгустков будет изменяться в соответствии с этим сигналом.

Лампа бегущей волны (ЛБВ).

Еще один электровакуумный прибор для генерации и усиления электромагнитных волн СВЧ-диапазона – лампа бегущей волны. Она 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. Поэтому бегущая волна достаточно долго взаимодействует с электронами и усиливается, поглощая их энергию.

Если на лампу не подается внешний сигнал, то усиливается случайный электрический шум на некоторой резонансной частоте и ЛБВ бегущей волны работает как СВЧ-генератор, а не усилитель.

Выходная мощность ЛБВ значительно меньше, чем у магнетронов и клистронов на той же частоте. Однако ЛБВ допускают настройку в необычайно широком частотном диапазоне и могут служить очень чувствительными малошумящими усилителями. Такое сочетание свойств делает ЛБВ очень ценным прибором СВЧ-техники.

Плоские вакуумные триоды.

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.

Генератор на диоде Ганна.

Такой полупроводниковый СВЧ-генератор был предложен в 1963 Дж.Ганном, сотрудником Уотсоновского научно-исследовательского центра корпорации ИБМ. В настоящее время подобные приборы дают мощности лишь порядка милливатт на частотах не более 24 млрд. герц. Но в этих пределах он имеет несомненные преимущества перед маломощными клистронами.

Поскольку 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.

СХЕМНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Коаксиальные кабели и волноводы.

Для передачи электромагнитных волн СВЧ-диапазона не через эфир, а по металлическим проводникам нужны специальные методы и проводники особой формы. Обычные провода, по которым передается электричество, пригодные для передачи низкочастотных радиосигналов, неэффективны на сверхвысоких частотах.

Любой отрезок провода имеет емкость и индуктивность. Эти т.н. распределенные параметры приобретают очень важное значение в СВЧ-технике. Сочетание емкости проводника с его собственной индуктивностью на сверхвысоких частотах играет роль резонансного контура, почти полностью блокирующего передачу. Поскольку в проводных линиях передачи невозможно устранить влияние распределенных параметров, приходится обращаться к другим принципам передачи СВЧ-волн. Эти принципы воплощены в коаксиальных кабелях и волноводах.

Коаксиальный кабель состоит из внутреннего провода и охватывающего его цилиндрического наружного проводника. Промежуток между ними заполнен пластиковым диэлектриком, например тефлоном или полиэтиленом. С первого взгляда это может показаться похожим на пару обычных проводов, но на сверхвысоких частотах их функция иная. СВЧ-сигнал, введенный с одного конца кабеля, на самом деле распространяется не по металлу проводников, а по заполненному изолирующим материалом промежутку между ними.

Коаксиальные кабели хорошо передают СВЧ-сигналы частотой до нескольких миллиардов герц, но на более высоких частотах их эффективность снижается, и они непригодны для передачи больших мощностей.

Обычные каналы для передачи волн СВЧ-диапазона имеют форму волноводов. Волновод – это тщательно обработанная металлическая труба прямоугольного или кругового поперечного сечения, внутри которой распространяется СВЧ-сигнал. Упрощенно говоря, волновод направляет волну, заставляя ее то и дело отражаться от стенок. Но на самом деле распространение волны по волноводу есть распространение колебаний электрического и магнитного полей волны, как и в свободном пространстве. Такое распространение в волноводе возможно лишь при условии, что его размеры находятся в определенном соотношении с частотой передаваемого сигнала. Поэтому волновод точно рассчитывается, так же точно обрабатывается и предназначается только для узкого интервала частот. Другие частоты он передает плохо либо вообще не передает. Типичное распределение электрического и магнитного полей внутри волновода показано на рис. 3.

Чем выше частота волны, тем меньше размеры соответствующего ей прямоугольного волновода; в конце концов эти размеры оказываются столь малы, что чрезмерно усложняется его изготовление и снижается передаваемая им предельная мощность. Поэтому были начаты разработки круговых волноводов (кругового поперечного сечения), которые могут иметь достаточно большие размеры даже на высоких частотах СВЧ-диапазона. Применение кругового волновода сдерживается некоторыми трудностями. Например, такой волновод должен быть прямым, иначе его эффективность снижается. Прямоугольные же волноводы легко изгибать, им можно придавать нужную криволинейную форму, и это никак не сказывается на распространении сигнала. Радиолокационные и другие СВЧ-установки обычно выглядят как запутанные лабиринты из волноводных трактов, соединяющих разные компоненты и передающих сигнал от одного прибора другому в пределах системы.

Твердотельные компоненты.

Твердотельные компоненты, например полупроводниковые и ферритовые, играют важную роль в СВЧ-технике. Так, для детектирования, переключения, выпрямления, частотного преобразования и усиления СВЧ-сигналов применяются германиевые и кремниевые диоды.

Для усиления применяются также специальные диоды – варикапы (с управляемой емкостью) – в схеме, называемой параметрическим усилителем. Широко распространенные усилители такого рода служат для усиления крайне малых сигналов, так как они почти не вносят собственные шумы и искажения.

Твердотельным СВЧ-усилителем с низким уровнем шума является и рубиновый мазер. Такой мазер, действие которого основано на квантовомеханических принципах, усиливает СВЧ-сигнал за счет переходов между уровнями внутренней энергии атомов в кристалле рубина. Рубин (или другой подходящий материал мазера) погружается в жидкий гелий, так что усилитель работает при чрезвычайно низких температурах (лишь на несколько градусов превышающих температуру абсолютного нуля). Поэтому уровень тепловых шумов в схеме очень низок, благодаря чему мазер пригоден для радиоастрономических, сверхчувствительных радиолокационных и других измерений, в которых нужно обнаруживать и усиливать крайне слабые СВЧ-сигналы.

Для изготовления СВЧ-переключателей, фильтров и циркуляторов широко применяются ферритовые материалы, такие, как оксид магния-железа и железо-иттриевый гранат. Ферритовые устройства управляются посредством магнитных полей, причем для управления потоком мощного СВЧ-сигнала достаточно слабого магнитного поля. Ферритовые переключатели имеют то преимущество перед механическими, что в них нет движущихся частей, подверженных износу, а переключение осуществляется весьма быстро. На рис. 4 представлено типичное ферритовое устройство – циркулятор. Действуя подобно кольцевой транспортной развязке, циркулятор обеспечивает следование сигнала только по определенным трактам, соединяющим различные компоненты. Циркуляторы и другие ферритовые переключающие устройства применяются при подключении нескольких компонентов СВЧ-системы к одной и той же антенне. На рис. 4 циркулятор не пропускает передаваемый сигнал на приемник, а принимаемый сигнал – на передатчик.

В СВЧ-технике находит применение и туннельный диод – сравнительно новый полупроводниковый прибор, работающий на частотах до 10 млрд. герц. Он используется в генераторах, усилителях, частотных преобразователях и переключателях. Его рабочие мощности невелики, но это первый полупроводниковый прибор, способный эффективно работать на столь высоких частотах.

Антенны.

СВЧ-антенны отличаются большим разнообразием необычных форм. Размер антенны приблизительно пропорционален длине волны сигнала, а поэтому для СВЧ-диапазона вполне приемлемы конструкции, которые были бы слишком громоздки на более низких частотах.

В конструкциях многих антенн учитываются те свойства СВЧ-излучения, которые сближают его со светом. Типичными примерами могут служить рупорные антенны, параболические отражатели, металлические и диэлектрические линзы. Применяются также винтовые и спиральные антенны, часто изготавливаемые в виде печатных схем.

Группы щелевых волноводов можно расположить так, чтобы получилась нужная диаграмма направленности для излучаемой энергии. Часто применяются также диполи типа хорошо известных телевизионных антенн, устанавливаемых на крышах. В таких антеннах нередко имеются одинаковые элементы, расположенные с интервалами, равными длине волны, и повышающие направленность за счет интерференции.

СВЧ-антенны обычно проектируют так, чтобы они были предельно направленными, поскольку во многих СВЧ-системах очень важно, чтобы энергия передавалась и принималась в точно заданном направлении. Направленность антенны возрастает с увеличением ее диаметра. Но можно уменьшить антенну, сохранив ее направленность, если перейти на более высокие рабочие частоты.

Многие «зеркальные» антенны с параболическим или сферическим металлическим отражателем спроектированы специально для приема крайне слабых сигналов, приходящих, например, от межпланетных космических аппаратов или от далеких галактик. В Аресибо (Пуэрто-Рико) действует один из крупнейших радиотелескопов с металлическим отражателем в виде сферического сегмента, диаметр которого равен 300 м. Антенна имеет неподвижное («меридианное») основание; ее приемный радиолуч перемещается по небосводу благодаря вращению Земли. Самая большая (76 м) полностью подвижная антенна расположена в Джодрелл-Бенке (Великобритания).

Новое в области антенн – антенна с электронным управлением направленностью; такую антенну не нужно механически поворачивать. Она состоит из многочисленных элементов – вибраторов, которые можно электронными средствами по-разному соединять между собой и тем самым обеспечивать чувствительность «антенной решетки» в любом нужном направлении.

20 ноября 2007 г.
.С. Сапунов

Микроволновое или, иначе, сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение - это электромагнитные волны длиной от одного миллиметра до одного метра. Сфера применения микроволновой техники в настоящее время достаточно широка и по мере развития науки и технологии все больше внедряется в нашу повседневную жизнь. Кроме рассматриваемых микроволновых печей можно отметить такие области применения, как радиолокация, радионавигация, системы спутникового телевидения, телефонная сотовая связь и многое другое. В последнее время идут интенсивные и небезуспешные исследования по использованию микроволн в медицине и биологии.

Физическая природа микроволнового излучения такая же, как у света или радиоволн. Отличие только в частоте, с которой происходят электромагнитные колебания, или в длине волны, чтото же самое, поскольку последняя связана с частотой соотношением:

λ=с/f , где

λ - длина волны,
с - скорость распространения волны;
f - частота.

Частота, с которой происходят колебания электромагнитного поля, в значительной степени влияет на его внешние свойства. Все знают о существовании радиоволн, инфракрасного или теплового и ультрафиолетового излучения, рентгеновских лучах и видимом свете. Но все это разные проявления одного и того же явления - электромагнитных волн.

Различие заключается только в одном - в частоте колебаний (рис. 1).

Рис. 1 Шкала электромагнитных волн

И, тем не менее, свойства перечисленных явлений могут отличаться как день от ночи. Причина заключается в соизмеримости длины волны с различными физическими объектами. Например, свет или рентгеновское излучение легко проходят через кристалл, у которого расстояние между атомами меньше длины волны и, наоборот, длинноволновое излучение не сможет проникнуть, допустим, в металлическую трубу даже очень большого диаметра.

Поэтому, попав каким-нибудь загадочным образом в цельнометаллический тоннель с транзисторным приемником, не пытайтесь его трясти и бить о стену в надежде извлечь звуки, отличные от треска и шипения.

Если в низкочастотной электронике принято оперировать понятиями токов и напряжений, то в микроволновом диапазоне в большинстве случаев используются величины, характеризующие электромагнитное поле. Главные из них - это напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н.

Для наглядности электрические и магнитные поля принято изображать в виде силовых линий. Силовые линии не являются реально существующими физическими величинами, а лишь помогают графически отобразить то, что не имеет ни формы, ни цвета, ни запаха. Касательная к силовой линии указывает направление сипы, действующей на электрический заряд или магнитный диполь, а плотность расположения силовых линий - на величину напряженности поля.

Например, на рис. 2 показано магнитное поле вокруг проводника с током и электрическое поле, образованное двумя точечными зарядами.

Рис. 2. Силовые линии электрического поля Е, образованные двумя разноименными точечными зарядами и магнитные силовые линии вокруг проводника с током Н

Длина волны микроволнового поля - величина того же порядка, что и компоненты электрических схем, поэтому последние очень сильно влияют на его распределение. Если в СВЧ цепь включен резистор, то его ориентация в пространстве, размеры и длина выводов имеют такое же значение, как и номинал, а в некоторых случаях и более важное. Такие компоненты, как конденсаторы и индуктивности, вообще выполняются на СВЧ платах в виде утолщения или сужения токоведущего проводника. В этом есть некоторое преимущество, поскольку многие пассивные элементы технологически можно выполнить очень легко и с минимальными затратами.

Например, колебательная система магнетрона, используемого в микроволновых печах, представляет собой медную штампованную болванку со специальными отверстиями. Аналогичная конструкция на более низких частотах потребовала бы не одного десятка конденсаторов и индуктивностей. Но за все в жизни приходится платить. В данном случае некоторая простота в изготовлении с лихвой перекрывается сложностью на этапе расчета и конструирования. Это одна из причин, которые сдерживают широкое распространение микроволновой техники. Есть и другие, не менее важные.

Большую сложность представляет проведение измерений на сверхвысоких частотах. Например, волновое сопротивление, хотя оно и измеряется в омах, невозможно измерить омметром.

Электрические параметры элементов микроволновой техники носят распределенный характер. Если в радиотехническом колебательном контуре электрическая энергия сосредоточена в конденсаторе, а магнитная в катушке индуктивности, то в СВЧ резонаторе, выполняющем ту же функцию, электрические и магнитные поля переплетены между собой и отделить емкость от индуктивности, за исключением отдельных специфических случаев, не представляется возможным. Пирожок, подогреваемый в микроволновой печи и, соответственно, являющийся нагрузкой СВЧ цепи, вносит в нее дополнительную емкость, а также индуктивность и сопротивление. Переместив пирожок внутри камеры, мы поменяем соотношение между этими параметрами, поэтому бессмысленно измерять пирожки в микрофарадах, даже если бы они хорошо подходили для использования в СВЧ цепях по другим причинам.

Еще одно препятствие на пути микроволновой техники лежит в плоскости теории. В классической электротехнике существует ряд фундаментальных законов, таких, как закон Ома, законы Кирхгофа и др., с помощью которых можно рассчитать электрическую цепь. Иногда это просто, иногда очень просто, а иногда сверхсложно, но тем не менее можно.

Однако в СВЧ диапазоне применение этих законов в чистом виде, как правило, невозможно. Как, например, использовать закон Ома, устанавливающий соотношение между током и напряжением, если отсутствует само понятие напряжения? Все законы классической электротехники имеют ограниченный характер. Это вовсе не означает, что они неверны, но они справедливы только там, где отсутствует излучение.

Ранее отмечалось, что радиоволны и видимый свет имеют одну и ту же физическую природу. Но ведь никому не придет в голову измерять яркость солнечного света в вольтах или амперах. В свою очередь законы оптики тяжело использовать при конструировании электрического чайника. В ограниченном применении физических законов нет ничего необычного. В природе подобные явления встречаются на каждом шагу. К примеру, в механике в свое время было обнаружено, что при скоростях, близких к скорости света, не выполняются законы Ньютона, длительное время считавшиеся незыблемыми. И только после появления теории относительности Эйнштейна, дополнившей механику Ньютона, все стало на свои места. Оказалось, что существует более общий закон природы, включающий в себя закон Ньютона как составную часть.

Подобная же ситуация сложилась в электродинамике. Существуют уравнения Максвелла, более полно описывающие процессы, связанные с электромагнитным полем во всем спектре электромагнитных колебаний. Законы классической электротехники, как и законы оптики, можно считать частными случаями уравнений Максвелла.

В свою очередь, и уравнения Максвелла не являются универсальными. При электромагнитных взаимодействиях элементарных частиц вступают в силу законы квантовой механики, дополняющие уравнения Максвелла. Вполне возможно, что через некоторое время и законы квантовой механики также придется рассматривать как частный случай более общей теории.

Уже давно ученые пытаются вывести единую теорию поля, объединяющую все известные виды взаимодействий: гравитационное (описывающее силы притяжения), электромагнитное, сильное и слабое (последние проявляются на уровне атомного ядра). Может возникнуть резонный вопрос: зачем вообще использовать большое количество частных законов, не проще ли пользоваться одним универсальным?

Но проблема в том, что чем более общий характер носит тот или иной закон природы, тем сложнее его практическое использование. К примеру, самый отпетый троечник, имея под рукой нужные формулы, без труда вычислит мощность, теряемую в резисторе при прохождении электрического тока. Но попробуйте решить ту же задачу с помощью уравнений Максвелла. Без всяких натяжек это предмет для докторской диссертации. Исключительно для иллюстрации ниже приведена система указанных уравнений для изотропной и однородной среды:

Что будет в случае анизотропной и неоднородной среды, читатель может домыслить сам. Если бы электротехникам, в своей работе, приходилось пользоваться исключительно данными уравнениями, мы, скорее всего, до сих пор читали бы при свечах.

К счастью, природа распорядилась иначе. Так в низкочастотной электронике, используются намного более простые физические законы, которые можно теоретически вывести из уравнений Максвелла, хотя ради справедливости следует отметить, что большинство из них были экспериментально открыты до того, как Максвелл создал свои уравнения. Такое упрощение возможно, когда размеры электронных компонентов намного меньше длины волны. В этом случае излучение радиоволн практически отсутствует и, поэтому, можно считать, что вся энергия передается вдоль проводников, в виде электрического тока.

Примечание.

На самом деле и в этом случае энергия передается посредством электромагнитного поля. Провода лишь указывают полю маршрут. В качестве доказательства можно привести простой пример: обычная телефонная связь между Санкт-Петербургом и Владивостоком осуществляется по проводам. Если бы энергия передавалась не полем, а носителями тока - электронами, скорость которых значительно меньше скорости света, то ответ на «Привет!» ждать пришлось бы часами.

В качестве примера, представим, что на пути проводника с током имеется резистор. Если излучение отсутствует, теряемую в нем мощность можно легко вычислить по простой формуле:

Но, если этот же резистор поставить на пути распространения электромагнитной волны, то результат будет не столь очевиден.

Как уже отмечалось, микроволновый диапазон - это та часть электромагнитного спектра, где классическая электротехника уже не работает, а относительно простые законы оптики еще не работают. Поэтому при решении электродинамических проблем в указанном диапазоне приходится либо изощряться, приспосабливая законы оптики и классической электротехники к СВЧ, либо пытаться решать уравнения Максвелла, что в некоторых случаях приносит свои плоды.

Смысл этих уравнений состоит в следующем:

Первое уравнение говорит нам о том, что источником магнитного поля могут служить либо протекающий ток, либо меняющееся во времени электрическое поле. В некотором смысле это сходные вещи, поскольку электрический ток представляет собой движение электрических зарядов, а каждый движущийся заряд меняет окружающее электрическое поле и тем самым создает вокруг себя магнитное поле.

Это объясняет существование магнитного поля вокруг проводников на постоянном токе. Оно создано совокупностью всех движущихся по проводнику зарядов.

Из второго уравнения следует, что меняющееся во времени магнитное поле порождает замкнутое электрическое поле. Остановимся на этом следствии более подробно.

В низкочастотной электронике принято считать, что источником электрического поля служат электрические заряды. В этом случае силовые линии поля исходят с поверхности заряда или сходятся на нем. Система уравнений Максвелла это не отвергает, указанное свойство отражено в третьем уравнении, однако помимо этого может существовать такая конфигурация электрического поля, когда его силовые линии замкнуты сами на себя, аналогично магнитным силовым линиям.

Подобное поле может существовать только в динамике, и чем быстрее происходит изменение магнитного лоля, тем благоприятнее условия для возникновения электрического. Именно поэтому на низких частотах полевые эффекты практически не проявляются и ими можно пренебречь. Наличие кольцевого электрического поля создает возможность для возникновения и распространения радиоволн.

Поясню это на следующем примере: допустим, у нас имеется проводник, по которому протекает высокочастотный ток. Вокруг этого проводника, следовательно, будет существовать быстро изменяющееся магнитное поле. Это, в свою очередь, приведет к возникновению кольцевого электрического поля, меняющегося с той же частотой. Последнее породит магнитное поле, и так до бесконечности. Исходный проводник с током, являющийся антенной, только инициирует процесс, а дальше все происходит само собой. Энергия электрического поля переходит в магнитную энергию, и наоборот. Причем весь этот процесс не стоит на месте, а распространяется с максимально допустимой скоростью - 300 000 км/сек.

И, наконец, последнее уравнение Максвелла указывает на отсутствие в природе одиночных магнитных зарядов. Последнее обстоятельство вносит некоторую асимметрию в систему уравнений.

Действительно, если в электростатике имеются положительные и отрицательные заряды, способные существовать независимо друг от друга, то магнитные полюса неразделимы, как сиамские близнецы. На какие бы мелкие части мы ни дробили постоянный магнит, мы никогда не получим отдельно S или N полюс. Подобная асимметрия, как бы демонстрирующая приоритет одного поля над другим, смущала многих физиков с момента появления рассматриваемых уравнений. Попытки обнаружить отдельный магнитный полюс никогда не прекращались и предпринимаются до сих пор. И не только из праздного научного любопытства. Если бы удалось на практике разделить магнитные полюса, это совершило бы такую революцию в технике, масштабы которой трудно даже представить.

Заканчивая с разбором уравнений Максвелла, совершим небольшой экскурс в историю. В середине прошлого века, когда были получены эти уравнения, о существовании электромагнитных волн еще никто не подозревал. Эти уравнения как бы обобщали и сводили воедино все, что было известно физикам того времени об электричестве и магнетизме. Лишь в результате анализа полученных уравнений Максвелл пришел к выводу о наличии в природе электромагнитных волн и о скорости их распространения, в точности совпадающей с известной к тому времени скоростью света.

На основании этого была высказана гипотеза об электромагнитной природе видимого света, подтвержденная дальнейшими исследованиями.

Примерно такая же ситуация возникла при открытии Менделеевым его Периодической таблицы, предсказавшей существование в природе многих химических элементов, до той поры неизвестных науке. Уместно в этой связи привести слова немецкого физика Генриха Герца, посвященные теории Максвелла: «Нельзя изучать эту удивительную теорию, не испытывая по временам такого чувства, будто математические формулы живут собственной жизнью, обладают собственным разумом, - кажется, что эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, как будто они дают нам больше, чем в свое время было в них заложено».

И действительно, мог ли предположить Максвелл, какой переворот в жизни людей совершит практическая реализация изобретений, в основе которых лежат четыре его уравнения.

Удачи в ремонте!

Всего хорошего, пишите to © 2007

СВЧ - излучение – вид неионизирующих излучений, характеризующийся частотой электромагнитных колебаний от 3×10 8 до 3×10 11 Гц и длиной волны от 1 метра до 1 миллиметра.

Классификация волн СВЧ диапазона

Вокруг любого источника электромагнитного излучения формируется электромагнитное поле (ЭМП), которое состоит из переменных электрического и магнитного полей.

Различают 2 зоны этого поля:

1-я зона - зона несформировавшейся волны (ближняя зона, или поле индукции, или поле стоячей волны);

2-я зона - зона сформировавшейся волны (дальняя зона, или поле излучения, или поле бегущей волны).

Наибольший интерес представляет зона сформировавшейся волны, так как ближняя зона ограничивается лишь расстоянием в две длины волны . Интенсивность ЭМИ в этой зоне оценивается количеством энергии, падающей на единицу поверхности, т. е. плотностью потока энергии (ППЭ). Единица измерения ППЭ – Вт/см 2 , в медицине – мВт/см 2 (милливатт на квадратный сантиметр).

Глубиной проникновения ЭМИ называется расстояние, на котором интенсивность волны убывает в 2,7 раза.

От величины волны зависит ее проникающая способность, которая составляет ориентировочно 1/10 длины, следовательно, дециметровые волны способны проникать на глубину 10 – 15 сантиметров и в зоне их воздействия оказываются большинство внутренних органов человека. В целом можно говорить о том, что глубина проникновения ЭМИ в ткани тем меньше, чем короче длина волны, а поглощение энергии тканями, наоборот, увеличивается с уменьшением длины волны . Из общего количества энергии ЭМИ, падающей на поверхность человека, приблизительно 50% поглощается, остальная отражается.

Биологическое действие электромагнитных излучений СВЧ-диапазона на организм человека.

Механизм биологического действия ЭМИ СВЧ-диапазона отличается значительной сложностью, так как полностью не выяснена физическая природа первичных процессов взаимодействия с биомолекулами и последующие звенья возникающих изменений.

В отличие от ионизирующего излучения, непосредственно создающего электрические заряды, ЭМИ не обладают ионизирующей способностью и воздействуют только на уже имеющиеся свободные заряды или диполи. Существует ряд гипотез, большинство из которых основываются на положениях, изложенных в курсе биофизики. Из теории электромагнитного поля известно, что если на движущийся под влиянием магнитного поля заряд одновременно воздействует электрическое поле, направленное по движению заряда, то достигается значительное ускорение заряженных частиц. Можно представить, что подобные процессы происходят и в живой системе при воздействии на организм электромагнитного поля.

Второе положение заключается в том, что при воздействии электромагнитного поля на организм человека меняются проводимость и диэлектрическая проницаемость тканей, что увеличивает количество поглощенной энергии, особенно в тканях с большим содержанием воды.

В настоящее время принято различать так называемое термическое воздействие (нагревание облучаемых тканей) при потоке энергии превышающем 10 – 15 мВт/см 2 и атермическое действие при интенсивности облучения ниже порога теплового действия (величина ППЭ >10 мВт/см 2 ).

Тепловой эффект вызывается увеличением кинетической энергии биомолекул, которая привносится внешним электромагнитным полем. Молекулярные диполи, особенно диполи воды, изменяют скорость и направление своего движения, получают определенное ускорение, благодаря инерционности часть молекулярных диполей не успевают ориентироваться в направлении быстропеременного поля, что вызывает столкновение движущихся диполей друг с другом и, в конечном счете, приводит к повышению температуры.

При поглощении ЭМИ СВЧ-диапазона кроме интегрального нагрева из-за химической неоднородности и структурных особенностей тканей в них возникают локусы более интенсивного поглощения энергии («горячие пятна»). В случае расположения их в жизненно важных регуляторных центрах или поблизости от них возможны необратимые изменения.

Образующееся тепло может приводить к нагреванию, перегреванию и даже ожогам отдельных участков тела. Естественно, что ткани с большим содержанием воды нагреваются больше и процесс этот осуществляется быстрее, циркуляция крови до поры до времени снижает температуру тканей, особенно тех, где она осуществляется интенсивно. Там же, где циркуляция крови замедлена или обмен происходит при помощи диффузии, нагревание происходит быстро, значительно ускоряются обменные процессы в тканях.

Очевидно, что такое изменение обменных процессов, особенно в тех органах и тканях, где обычный оптимальный процесс обмена веществ происходит при пониженных температурах, может привести к выраженным патологическим изменениям. Установлена следующая шкала чувствительности к ЭМИ СВЧ-диапазона : хрусталик , стекловидное тело , печень , кишечник , семенники .

Природу атермического (специфического) действия микроволн на ткани живых организмов полностью расшифровать не удалось.

Предложен ряд теорий, объясняющих специфическое действие СВЧ ЭМП:

1. Теория «точечного» нагревания – некоторые микроструктуры, например, липидные оболочки клеток, могут нагреваться значительно быстрее, чем рядом расположенные.

2. Теория «жемчужных цепей» – выстраивание в цепочки и ориентация вдоль силовых линий электромагнитного поля твердых частиц или капелек жидкости, взвешенных в другой жидкости, вследствие индуцирования зарядов в этих частицах.

3. Теория нетермической денатурации белка – разрывы белковых цепей, углеводных связей вследствие перехода молекул в возбужденное состояние.

4. Теория резонансного поглощения энергии белками в соответствии с частотой СВЧ ЭМП, что отражается на функции органелл, ферментов и др.

5. Теория изменения возбудимости рецепторов, содержания биологически активных веществ, гормонов и витаминов, изменение процессов синаптической передачи импульсов.

В механизме специфического действия СВЧ ЭМП на живой организм важную роль играют:

1. Изменения калий-натриевого градиента клетки вследствие различного влияния микроволн на степень гидратации ионов натрия и калия, а также на эффективность работы Na-K-нacoca.

2. Изменение проницаемости клеточных мембран.

3. Нарушения нервнорефлекторной и гуморальной регуляции функций внутренних органов.

4. Нарушения в информационно-управленческой деятельности организма вследствие взаимодействия ЭМП с электрическими и магнитными полями биотоков и перестройки частоты генератора биотоков на частоты внешнего ЭМП (явление «затягивания»).

5. Изменения колебаний молекул (диполей) воды под действием ЭМИ с нарушением обменных процессов в клетке, протекающих в водной среде.

Как при тепловом, так и при атермическом действии отмечено усиление перекисного окисления липопротеидов низкой плотности сыворотки крови человека. Липопротеиды высокой плотности снижают уровень перекисного окисления липидов, что может быть использовано для научно обоснованной профилактики ЭМИ-поражений.

Решающее значение при воздействии ЭМИ сверхвысокочастотного диапазона имеет характер и интенсивность облучения, его продолжительность, площадь облучаемой поверхности тела, длина волны, индивидуальные особенности живой системы, в частности конституционные параметры, тип нервной системы, возраст, наследственность, вредные привычки, состояние иммунитета, биологический ритм, наличие в диапазоне резонансных частот для различных частей тела (шея, голова, нижние и верхние конечности).

Патогенез радиоволновой болезни.

В общем патогенезе поражений ЭМИ СВЧ-диапазона выделяют три этапа (по Е.В. Гембицкому):

1 – функциональные (функционально-морфологические) изменения в клетках, прежде всего в клетках ЦНС, развивающиеся в результате непосредственного воздействия ЭМИ;

2 – изменение рефлекторно-гуморальной регуляции функций внутренних органов и обмена веществ;

3 – преимущественно опосредованное, вторичное изменение функций (возможны и органические изменения) внутренних органов.

Этапы формирования поражений СВЧ ЭМИ.

Приспособительные реакции организма при воздействии СВЧ ЭМП условно подразделяются на специфические и неспецифические . Приспособительные специфические реакции направлены на борьбу с перегреванием. Это расширение сосудов, тахикардия, тахипноэ, усиление потоотделения и др.

Неспецифические приспособительные реакции связаны с рефлекторным ответом ЦНС и желез внутренней секреции. В начале воздействия СВЧ-поля или под влиянием малых интенсивностей его наступает стимуляция рефлекторной деятельности ЦНС, желез внутренней секреции и обмена веществ, а при дальнейшем воздействии – их угнетение. Патологические реакции проявляются в виде очагов кровоизлияния, катаракты, дегенеративных изменений семенников, язвы желудка, неврозов, нейро-циркуляторной астении, гипертермии и др.

Классификация поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями.

I. Период формирования радиоволновой болезни .

1. Острые поражения:

а) I степень (легкая);

б) II степень (средней тяжести);

в) III степень (тяжелая).

2. Хронические поражения:

а) начальные (инициальные) проявления;

б) I степень (легкая);

в) II степень (средней тяжести);

г) III степень (тяжелая).

II. Период восстановления.

III. Последствия и исходы поражений ЭМИ сверхвысокочастотного диапазона.

Патогенез влияния СВЧ-поля на организм человека.

Клиника острых и хронических поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями.

Острые поражения встречаются сравнительно редко, чаще всего в аварийных ситуациях, когда происходит облучение микроволнами высокой термической интенсивности. Поэтому первыми клиническими проявлениями выступают симптомы перегревания организма и поражения нервной системы, особенно при облучении области головы. Различают 3 степени тяжести острых поражения ЭМИ : I (легкую), II (среднюю) и III (тяжелую).

При поражениях I (легкой) степени тяжести на первый план выступают расстройства теплорегуляции, сопровождаемые тепловым утомлением, астеническими реакциями, головной болью, вегетативными нарушениями с кратковременными обмороками, выраженной брадикардией или тахикардией. Реакция крови ограничивается незначительным лейкоцитозом.

Для поражений II (средней) степени тяжести характерны более выраженные нарушения теплорегуляции, приводящие к изменению потоотделения, окислительных процессов и сдвигам водно-электролитного баланса. Клинически это проявляется гипертермией (общая температура тела повышается до 39 – 40°), расстройствами функции ЦНС в виде двигательного возбуждения, заторможенного сознания, иногда галлюцинаций и бредовых состояний. Появляется тенденция к нестабильности артериального давления, возможны нарушения ритма сердца (пароксизмальная тахикардия, частые политопные экстрасистолы, нарушение атриовентрикулярной проводимости), могут возникать носовые кровотечения, ожоги открытых частей тела (эритематозные дерматиты). Спустя некоторое время после поражения выявляется катаракта. При исследовании периферической крови кроме выраженного лейкоцитоза выявляются признаки сгущения крови и гиперкоагуляции.

При поражения III (тяжелой) степени отмечается быстрое развитие процесса с преобладанием общемозговых явлений, проявляющихся спутанностью и потерей сознания и возникновением гипоталамических расстройств с ангиоспастическими проявлениями (диэнцефальный криз). Пораженные отмечают жар во всем теле, самочувствие быстро ухудшается, появляется резкая головная боль, иногда головокружение и снижение остроты зрения, тошнота, реже рвота. Определяется выраженная артериальная гипертензия. Лечение таких поражений всегда требует проведения целого комплекса неотложных мероприятий интенсивной терапии.

У перенесших острое поражение впоследствии могут наблюдаться нестабильность артериального давления, явления длительной астенизации и десинхроноза (неустойчивость настроения, резко сниженная работоспособность, мышечная слабость, тремор конечностей, бессонница или сонливость, извращение сна, ломящие боли в руках и ногах). При поражениях миллиметровыми и сантиметровыми волнами возможны ожоги открытых частей тела и повреждение глаз (катаракта, развитие так называемых «сухих десквамативных» конъюнктивитов).

Хронические поражения ЭМИ встречаются значительно чаще острых и возникают в результате длительного многократного облучения в дозах, превышающих предельно допустимые уровни. Хронические поражения ЭМИ СВЧ-диапазона не имеют ярко очерченных (специфических) признаков и могут проявляться функциональными нарушениями, прежде всего нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем в результате изменения рефлекторно-гуморальной регуляции внутренних органов и обмена веществ. В далеко зашедших стадиях заболевания возможны и органические изменения внутренних органов. В отдельных случаях присоединяются местные изменения, преимущественно кожи и ее придатков, органа зрения (поражения хрусталика глаза, возникновение хронического конъюнктивита).

При хроническом воздействии ЭМИ различают начальные (инициальные) проявления и поражения трех степеней тяжести : I (легкая), II (средняя) и III (тяжелая). Для начальных проявлений поражения основу клинической картины составляет астенический (астеноневротический) синдром; при легких поражениях дебютирует астеновегетативный (вегетативный) синдром, а при поражениях средней степени тяжести возникают ангионевротический и диэнцефальный синдром (гипоталамический). При тяжелых поражениях к ним присоединяются симптомы, свидетельствующие о нарушении других органов и систем.

Первые признаки астенического (астеноневротического) синдрома проявляются, как правило, через 2 –3 года постоянной (непрерывной) работы в условиях воздействия ЭМИ СВЧ-диапазона. Больные жалуются на частые головные боли тупого характера, возникающие к концу рабочего дня, общую слабость, быструю утомляемость, раздражительность, чувство разбитости, сонливость днем и бессонницу ночью (десинхроноз), ослабление памяти, невозможность сосредоточиться и заниматься творческой умственной работой, постепенно возникают половые расстройства различного типа, наблюдаются преходящие парестезии, боли в дистальных отделах конечностей. В целом объективно выявляются признаки преобладания тормозных процессов в ЦНС, изредка – вегетативные нарушения.

Могут отмечаться повышение порогов возбудимости обонятельного и зрительного анализаторов и порога чувствительности в дистальных отделах конечностей, возрастание нервно-мышечной возбудимости, увеличение времени сенсомоторных реакций, ухудшение световой и темновой адаптации, устойчивости ясного видения, различительной чувствительности глаз. Временное отстранение от работы в условиях воздействия генераторов ЭМИ СВЧ-диапазона и адекватное лечение на этом этапе заболевания приводят, как правило, к полному исчезновению вышеуказанных расстройств.

Стойкий астеновегетативный синдром чаще всего возникает у лиц, подвергающихся воздействию сравнительно больших интенсивностей (до нескольких мВт/см 2). Вегетативные нарушения проявляются гипергидрозом, снижением тактильной чувствительности и температуры кожи кистей рук, бледностью кожных покровов, цианозом дистальных отделов конечностей, мышечной гипотензией, стойким красным разлитым дермографизмом, изменением кожно-гальванических рефлексов, ослаблением кожно-сосудистых и сердечно-сосудистых рефлексов, вялой сосудистой реакцией на внутрикожное введение гистамина, асимметрией тонуса сосудов, изменением рефлексов положения – орто- и клиностатического.

Вегетативные дисфункции наиболее заметно отражаются на реакциях сердечно-сосудистой системы. Характерны преобладание тонуса блуждающего нерва, сочетание артериальной гипотонии с тенденцией к брадикардии, выраженные ваготонические реакции при пробе Ашнера. На ЭКГ регистрируются синусовая аритмия и брадикардия, предсердные и желудочковые экстрасистолы, умеренно выраженное нарушение атриовентрикулярной проводимости. Вегетативные нарушения создают определенные условия для формирования дистрофических изменений миокарда, которые вначале компенсированы и выявляются только после физической нагрузки и при проведении фармакологических проб. В части случаев признаки дистрофии миокарда прогрессируют (выявляются увеличение размеров сердца, глухой I тон, маятникообразный ритм).

Для поражения средней степени тяжести характерно наличие диэнцефального синдрома. При дальнейшем нарастании сосудисто-вегетативных нарушений появляются и становятся преобладающими ангиоспастические реакции, повышается артериальное давление, обнаруживается спазм сосудов глазного дна и капилляров кожи. Изменения в миокарде становятся более постоянными и выраженными, появляются признаки нарушения коронарного кровообращения со сжимающими болями в области сердца. Если явления гипотензии и брадикардии можно охарактеризовать как нейроциркуляторную дистонию по гипотоническому типу, то наличие ангиоспастических реакций с болями в сердце, повышением артериального давления можно определить как проявление диэнцефальных нарушений, которые периодически достигают уровня сосудистых кризов. Последние появляются внезапно или после небольшого продромального периода и проявляются резким возникновением головной боли, иногда с обморочными состояниями или кратковременным нарушением сознания. Вскоре присоединяются боли в области сердца сжимающего характера, сопровождающиеся резкой слабостью, потливостью, чувством страха. Во время приступа отмечается бледность кожных покровов, озноб, артериальное давление повышается до весьма значительных цифр (180/110 - 210/130 мм рт. ст.). При часто повторяющихся кризах может отмечаться резкое падение артериального давления с возникновением коллапса.

У больных с периодически проявляющимся диэнцефальным синдромом данные электроэнцефалографии свидетельствуют о диффузных изменениях биоэлектрической активности мозга с явлениями раздражения лимбико-ретикулярного комплекса. По данным большинства исследователей, по мере увеличения стажа работы в условиях воздействия ЭМИ СВЧ-диапазона нарастает периферическое сопротивление сосудов, имеется тенденция к повышению артериального давления, особенно диастолического, уменьшается систолический и минутный объем сердца.

На этом фоне нейроциркуляторная дистония по гипертоническому типу впоследствии трансформируется в артериальную гипертензию, развивается ишемическая болезнь сердца высокого функционального класса. Все эти состояния могут развиваться спустя много лет после прекращения работы с генераторами ЭМИ.

При средней тяжести хронических поражений на фоне перечисленных синдромов нередко появляются эндокринные нарушения: активация функции щитовидной железы с увеличением ее массы (иногда с клиникой тиреотоксикоза I – II степени), расстройства половой функции (импотенция, нарушение менструального цикла). Этому способствует и возникновение хронического гастрита, как правило, атрофического с кишечной дисплазией слизистой оболочки желудка; постепенно возникают признаки поражения других органов и систем. Возможны трофические нарушения – ломкость ногтей, выпадение волос, похудание.

Как при легкой, так и при средней степени тяжести хронических поражений показатели крови неустойчивы. Чаще отмечают умеренный лейкоцитоз с тенденцией к нейтропении и лимфоцитозу, иногда – структурные изменения в нейтрофилах (патологическая зернистость, вакуолизация цитоплазмы, фрагментация и гиперсегментация ядер), часто обнаруживают ретикулоцитоз, снижение кислотной стойкости эритроцитов, незначительный сфероцитоз. При выраженных формах поражения возможна тенденция к лейкопении с лимфопенией и моноцитозом, тромбоцитопения, признаки замедленного созревания гранулоцитов и клеток эритроидного ряда в костном мозге. Могут быть изменены некоторые биохимические показатели – небольшое снижение активности холинэстеразы, нарушение выделения катехоламинов, гипопротеинемия, повышение уровня гистамина, некоторое снижение толерантности к глюкозе.

При различных вариантах воздействия ЭМИ СВЧ-диапазона с длиной волны от 1 мм до 10 см развивается помутнение хрусталика (катаракта). Она может возникнуть как после однократного интенсивного облучения, так и при хроническом воздействии ЭМИ нетепловой интенсивности, особенно при прямом попадании излучения в глаза (чаще возникает у техников, которые непосредственно связаны с ремонтом и наладкой аппаратуры генераторов ЭМИ СВЧ-диапазона). Наибольшим повреждающим действием обладает импульсное излучение.

При тяжелой степени тяжести картина расстройств электромагнитной природы прогрессирует. Усугубляются жалобы больных, возникают явления навязчивых страхов и вязкости мышления. Часто диагностируются органические поражения головного мозга, проявляющиеся нарушением функции черепно-мозговых нервов, симптомами орального автоматизма, повышением сухожильных рефлексов, парастезиями. Становятся выраженными нарушения гемодинамики в виде часто рецидивирующих и трудно купируемых диэнцефальных кризов. Состояние усугубляется присоединением ишемической болезни сердца, язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. Выявляется дисбаланс в эндокринной системе (угнетается половая функция, нарушается функция щитовидной железы). Снижаются показатели клеточного и гуморального иммунитета, возрастают аутоиммунные процессы. Однако в настоящее время тяжелая степень хронического поражения ЭМИ из-за адекватных санитарно-гигиенических требований, надлежащего медицинского контроля и диспансерного наблюдения не встречается.

Диагностика острых и хронических поражений СВЧ-полем

Диагностика острых поражений СВЧ ЭМИ, как правило, больших трудностей не представляет

Диагностика острых поражений ЭМИ

Алгоритм диагностики хронического поражения СВЧ ЭМИ

Характеристика условий труда работающего с СВЧ ЭМИ

Примеры формулировок диагноза:

– острое поражение ЭМИ СВЧ-диапазона средней степени тяжести. Острое перегревание организма средней степени (гипертермическая форма). Острое психомоторное возбуждение. Приступ пароксизмальной тахикардии (желудочная форма). Носовое кровотечение;

– хроническое поражение ЭМИ СВЧ-диапазона II степени тяжести. Нейроциркуляторная дистония гипертонического типа (затяжное течение). Хронический гастрит с понижением кислотообразующей функции, атрофический;

– хроническое поражение ЭМИ СВЧ-диапазона II степени тяжести. Затянувшийся астено-вегетативный синдром. Сухой десквамативный конъюнктивит, затухающее обострение.

Профилактика острых и хронических поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями.

Профилактика неблагоприятного действия ЭМИ на лиц, работающих с источниками СВЧ, представляет собой комплекс технических, санитарно-гигиенических и медицинских мер, определенный в Республике Беларусь Санитарными правилами и нормами 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)»

Комплекс мер по профилактике поражений СВЧ ЭМИ

К техническим мерам профилактики относят:

Размещение PJIC, радиотехнических систем (РТС) на безопасных расстояниях от казарм, служебных и жилых зданий, установление санитарно -защитной зоны и зоны ограничения. Интенсивность ЭМИPJIC, РТС на территории населенных мест, расположенных в ближней зоне диаграммы излучения, не должна превышать 10 мкВт/см 2 и на территории населенных мест, расположенных в дальней зоне диаграммы излучения, – 100 мкВт/см 2 .

Экранирование всех элементов, способных излучать ЭМИ, экранирование рабочих мест, заземление экранов.

Специальную металлизированную одежду и защитные очки при ППЭ выше 1,0 мВт/см 2 .

При работе внутри экранированных помещений стены, пол и потолок этих помещений должны быть экранированы радиопоглощающими материалами.

Способы защиты определяются индивидуально в каждом конкретном случае (при аттестации рабочих мест).

К санитарно-гигиеническим мерам профилактики относят:

Контроль уровня облучения на рабочих местах и окружающей территории. Данные периодических измерений заносятся в санитарный паспорт объекта и используются при аттестации рабочих мест, контроле за условиями труда и состоянием здоровья работающих, при разработке мер безопасности и / профилактики.

Санитарное просвещение, обучение обслуживающего СВЧ- генераторы персонала правилам техники безопасности.

Установление льгот (дополнительный отпуск и сокращение продолжительности рабочего дня).

4 Регламентация времени контакта с источником ЭМИ и уменьшение продолжительности работ в зоне облучения при невозможности снизить ППЭ ЭМИ до предельно допустимых уровней.

В настоящее время в Республике Беларусь допустимые уровни непрерывного облучения микроволнами для работающих с излучающей аппаратурой рассчитываются согласно принятого документа «Санитарные правила и нормы 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)».

Предельно допустимое значение энергетической экспозиции (ЭЭ ПД) за рабочую смену не должно превышать 200 (мкВТ/см 2) х ч. Далее рассчитывается предельно допустимая плотность потока энергии (ППЭ пду) по формуле:

ППЭ пду =ЭЭ пд /Т,

где Т – продолжительность рабочей смены в часах.

Предельно допустимые уровни плотности потока энергии СВЧ-диапазона в зависимости от продолжительности воздействия
Продолжительность воздействия, Т, ч	ППЭ ПДУ , мкВт/см 2
8,0 и более
0,2 и менее

Принципы лечения поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями .

Патогенетически обоснованной схемы лечения поражений СВЧ- полем пока не существует. Лечение проводится симптоматически с соблюдением принципа индивидуализации.

Объем медицинской помощи при острых поражениях СВЧ ЭМП

Первая помощь

1. Удалить пострадавшего из зоны действия поражающего фактора.

2. Уложить на спину с приподнятыми ногами.

3. Провести наружное охлаждение (поместить в прохладное место; наложить холодный компресс на голову, обтереть тело мокрым полотенцем; обтереть кожу лба, височных областей 70 % спиртом (водкой), нашатырным спиртом; при сохраненном сознании напоить холодной водой.

4. При нарушении дыхания, деятельности сердечно-сосудистой системы провести сердечно-легочную реанимацию.

Доврачебная помощь

1. Продолжить проведение наружного охлаждения.

2. При нарушении дыхания – восстановить проходимость дыхательных путей, кислородотерапия.

3. При явлениях сердечно-сосудистой недостаточности вводить кордиамин (1 мл подкожно), кофеин-бензоат натрия (1 мл 2 % раствора внутримышечно).

4. При психомоторном возбуждении и реакции страха дать внутрь 1-2 таблетки феназепама или диазепама.

Первая врачебная помощь

1. Дополнить местное охлаждение следующими мероприятиями:

– наложить пузыри со льдом на паховые области, вдоль туловища;

– обернуть мокрыми простынями на короткое время;

– наложить холодный компресс на голову, применить электрические вентиляторы (по одному с каждой стороны туловища),

Внутривенное введение охлажденных растворов: 100 мл 40 % раствора глюкозы с 10 ЕД инсулина, 100 – 200 мл 0,9 % раствора NaCl.

Раствор аминазина 2,5% – 1 – 2 мл внутримышечно.

Преднизолон 60 – 120 мг внутривенно.

При болевом синдроме вводят раствор анальгина 50% 2 – 4 мл внутривенно на 10 мл 0,9 % раствора натрия хлорида.

При развитии судорожного синдрома: 0,5% раствор диазепама 2 – 4 мл внутривенно.

Контроль состояния сердечно -сосудистой и дыхательной систем, коррекция их функции при необходимости.

При оказании помощи больным с гипертермией необходимо избегать назначения холинолитических препаратов. Также ограничить использование нестероидных противовоспалительных средств.

Квалифицированная помощь

В квалифицированной помощи нуждаются пораженные только II и III степени тяжести . Продолжаются мероприятия, направленные на купирование синдрома перегревания организма, артериальной гипертонзии, болевого синдрома.

При развитии острой дыхательной недостаточности проводится искусственная вентиляция легких и кислородотерапия. Синдром острой сердечно-сосудистой недостаточности, в том числе с нарушением ритма сердца, устраняют с помощью инотропных препаратов, антиаритмических средств, инфузионной терапии.

При синдроме поражения ЦНС в зависимости от степени и вида нарушений могут быть использованы седативные средства, нейролептики, транквилизаторы, снотворные, средства, влияющие на тонус сосудов ЦНС, ноотропные препараты. Заслуживает внимания применение оксибутирата натрия, обладающего седативным действием и снижающим чувствительность мозга к гипоксии.

В случае возникновения носового кровотечения производится тампонада с гемостатической губкой, внутривенное введение эпсилон-аминокапроновой кислоты, аскорбиновой кислоты, дицинона. Необходимо приложить холод на область носа.

При остром нарушении зрения (затуманивание зрения, двоение в глазах, внезапное понижение зрения) показаны противосудорожные и спазмолитические средства – 2,4 % раствор эуфиллина 10 – 20 мл внутривенно, раствор папаверина 2 % – 2 мл, дибазола 1 % – 1 мл внутримышечно.

Специализированная помощь

В рамках оказания специализированной помощи необходимо продолжать комплекс лечебных мероприятий, направленных на окончательное и полное купирование угрожающих жизни состояний (гипертермия, нарушение дыхания, сердечно-сосудистая недостаточность), раннюю диагностику осложнений и последствий поражений СВЧ-полем, проведение специализированного лечения в полном объеме с полной реабилитацией пораженных. В общем комплексе мероприятий важное значение приобретают диетическое питание, витаминотерапия, применение адаптогенов, физиотерапевтическое, психотерапевтическое лечение.

Лечение хронических форм поражения СВЧ-полем неспецифическое и требует комплексного подхода . Оно складывается из диеты, режима, лечебной физкультуры, психотерапии, а при необходимости физио и фармакотерапии. Большое значение имеют методы психотерапии.

Организация и проведение диспансеризации лиц, работающих с источниками сверхвысокочастотных электромагнитных излучений. Военно-врачебная экспертиза.

Диспансеризация лиц, работающих с источниками СВЧ ЭМИ, организовывается в соответствии с требованиями «Инструкции о порядке медицинского обеспечения Вооруженных Сил Республики Беларусь» № 10 от 15.03.2004 г.

Военнослужащих, гражданский персонал Вооруженных Сил, постоянно или временно работающих с источниками электромагнитных полей, берут на диспансерный медицинский учет в медицинском пункте воинской части (организации Министерства обороны)

Медицинский контроль за лицами, работающими с СВЧ ЭМИ

Углубленные медицинские обследования (УМО) проводятся в целях своевременного выявления заболеваний, препятствующих работе с источниками электромагнитных полей, а также контроля за проведением лечебно-оздоровительных мероприятий и их эффективностью. УМО проводят гарнизонные и госпитальные военно-врачебные комиссии с участием следующих врачей-специалистов: терапевта, хирурга, невролога, дерматолога, офтальмолога, отоларинголога, стоматолога (для женщин – гинеколога).

Организация проведения УМО лиц, имеющих профессиональный контакт с СВЧ ЭМИ.

На основании данных УМО и сопоставления их с результатами предыдущих обследований военно-врачебная комиссия выносит постановление о степени годности обследованного к работе с источниками ЭМП. В тех случаях, когда амбулаторно комиссия затрудняется определить состояние здоровья обследуемого, его направляют в стационар с последующим освидетельствованием военно-врачебной комиссией.

Военно-врачебная экспертиза лиц, работающих с источниками ЭМП, либо назначаемых на указанные должности.

Медицинское освидетельствование военнослужащих, лиц гражданского персонала ВС РБ, назначаемых (принимаемых) на работу и работающих с источниками ЭМП, производится гарнизонными, госпитальными ВВК, а также ВВК специального назначения с обязательным участием врача воинской части и представителя командования. При этом комиссии руководствуются соответствующими графами Постановления Министерства обороны и Министерства здравоохранения Республики Беларусь № 61/122 от

21.07.2008 г. «Об утверждении Инструкции об определении требований к состоянию здоровья граждан при приписке к призывным участкам, призыве на срочную военную службу, службу в резерве, военную службу офицеров запаса, военные и специальные сборы, поступлении на военную службу по контракту, в учреждение образования «Минское суворовское военное училище» и военные учебные заведения, военнослужащих, граждан, состоящих в запасе Вооруженных Сил Республики Беларусь»

Проведение ВВЭ лиц, имеющих профессиональный контакт с СВЧ ЭМИ.

Противопоказания для допуска к работе с источниками ЭМП следующие:

– болезни крови;

– органические заболевания ЦНС;

– эндокринные заболевания;

– эпилепсия;

– выраженные астенические состояния;

– неврозы;

– стойкая сосудистая гипотония;

– органические поражения сердечно-сосудистой системы в стадии суб- и декомпенсации (артериальная гипертония, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и др.);

– нейроциркуляторная астения;

– язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки с частыми обострениями;

– хронические гепатиты, панкреатиты;

– резко выраженный хронический конъюнктивит и язвенный блефарит;

– трахома, осложненные заболевания роговицы;

– рецидивирующие кератоконъюяктивитм;

– катаракта любой этиологии;

– афакия;

– болезни зрительного нерва, сетчатки и сосудистой оболочки;

– глаукома развитая;

– хронические заболевания кожи.

ЛИТЕРАТУРА:

Основная:

Военно-полевая терапия: учебник / А.А. Бова [и др.]; под ред. А.А. Бова. 2-е изд. Минск: БГМУ,2008. 448 с.

Военно-полевая терапия. Практикум: учеб. пособие /А.А. Бова [и др.]; под ред. А.А. Бова. Минск: БГМУ,2009. 176 с.

Дополнительная :

Бова, А.А. Боевая терапевтическая патология: организация терапевтической помощи в современных условиях: учебное пособие /А.А. Бова, С.С. Горохов. Минск: БГМУ, 2006. 44с.

Нормативные правовые акты :

4. Об утверждении Инструкции о порядке организации и проведения военно-врачебной экспертизы в Вооруженных Силах Республики Беларусь и транспортных войсках Республики Беларусь и признании утратившими силу некоторых постановлений Министерства обороны Республики Беларусь: постановление М-ва обороны Респ. Беларусь от 2 ноября 2010 г., № 44. Минск, 2010. 130 с.

5. Об утверждении Инструкции об определении требований к состоянию здоровья граждан при приписке к призывным участкам, призыве на срочную военную службу, службу в резерве, военную службу офицеров запаса, военные и специальные сборы, поступлении на военную службу по контракту, в учреждение образования «Минское суворовское военное училище» и военныеучебные заведения военнослужащих, граждан, состоящих в запасе Вооруженных Сил Республики Беларусь: постановление М-ва обороны и М-ва здравоохранения Респ. Беларусь, 20 декабря 2010 г., № 51/170. Минск, 2011. 170 с.

Как именно работает микроволновая печь? Что заставляет нагреваться еду, воду и другие вещества, в то время как воздух или стекло в микроволновке почти не нагреваются? Как правильно обращаться с микроволновкой, чтобы не испортить ее саму и приготавливаемое блюдо? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье!

Принцип работы микроволновки

Правильное полное название микроволновки – печь с токами сверхвысокой частоты (СВЧ). Внутри нее (за приборной панелью) есть специальное устройство для излучения радиоволн – магнетрон, что можно увидеть из схемы:

Когда работает магнетрон, выделяемые им электромагнитные колебания определенной частоты заставляют дипольные молекулы внутри печи колебаться с той же частотой. Самой распространенной в природе дипольной молекулой является молекула воды (в продуктах – еще жиры и сахара). На молекулярном уровне высокая частота колебаний превращается в повышение температуры, поэтому любые продукты с высоким содержанием воды быстро разогреваются. Если же молекул воды внутри продуктов (или материалов) очень мало или нет совсем, нагрев почти не происходит.

Глубина проникновения микроволн небольшая – 2-3 сантиметра, однако поверхность приготовляемого блюда СВЧ-волны пронзают легко, а в глубине они встречают сопротивление молекул воды, поэтому продукт фактически прогревается изнутри.

Любые токопроводящие материалы внутри микроволновки нагреваются. Разная способность проводить ток в нашем случае обозначает разную скорость нагревания.

Чтобы нагрев продуктов происходил равномерно, используется несколько подходов:

• Диск из жаропрочного стекла в нижней части СВЧ-печи . Он вращается вместе с блюдом, подставляя под излучение магнетрона все его стороны.
• Микроволны . Они подаются по специальному волноводу (широкой трубке) от магнетрона на вращающийся отражатель, расположенный обычно в верхней части СВЧ-печи. В таких микроволновках можно разогревать неподвижные блюда большого размера и веса.

Еще бывают так называемые инверторные СВЧ-печи. Они отличаются от обычных моделей тем, что магнетрон работает непрерывно, но со снижением потребляемой мощности. Это достигается за счет использования в печи так называемого инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный) вместо традиционного трансформатора.

В инверторных печах лучше сохраняются витамины, и меньше разрушается структура поверхности блюда, но принципиальной разницы нет.

Во многих моделях микроволновок магнетрон закрыт специальной полупрозрачной пластинкой. Она прозрачна для СВЧ-лучей, но не позволяет пару, брызгам жира и прочим посторонним веществам попадать внутрь микроволновки через отверстие в экранировании. Не вынимайте эту пластину, а если это требуется для чистки от жира, то после полного высыхания обязательно верните на место.

Всё о чистке микроволновой печи ищите в этой статье: .

Несмотря на распространенное мнение, СВЧ-излучение не убивает микробы. По крайней мере, научно это не доказано. С другой стороны, комплексное воздействие высокой температуры и микроволн на молекулы воды внутри бактерий и вирусов в течение нескольких минут уменьшает их количество многократно, а с теми, что остались, ваша иммунная система справляется самостоятельно.

Частота работы микроволновки

Большинство магнетронов излучает волны на частоте 2450 МГц (мегагерц, или миллионов колебаний в секунду). Это волны дециметровой длины (длиной в 12,25 см). Некоторые промышленные установки, например в США, работают с частотой 915 МГц. Вынужденные колебания молекул воды не являются резонансными колебаниями, так как для них резонансная частота на порядок выше – 22,24 ГГц (гигагерц, или миллиардов колебаний в секунду).

Бояться вредного излучения от микроволновки не надо. Первый массовый выпуск микроволновок был произведен в Японии фирмой «Sharp» в 1962 г. С тех пор прошло очень много лет, десятки миллионов японцев десятилетиями разогревают еду в СВЧ-печах и при этом средняя продолжительность жизни японцев является предметов зависти всего мира.

На дистанции в полметра от СВЧ-печи воздействие микроволн ослабевает в 100 раз, поэтому при опасении получить облучение достаточно держаться от микроволновки на расстоянии вытянутой руки.

Больше информации о влиянии микроволновой печи на человека вы можете найти . Только научные факты!

Как работает гриль в микроволновке?

Гриль позволяет вам жарить продукты в СВЧ-печи с помощью обычного жара, а не микроволн. Именно она делает на блюдах аппетитную корочку, которая при обычной СВЧ-обработке не появляется.

Спираль гриля находится в верхней части печи и бывают двух видов:

• ТЭНы (теплоэлектронагреватели). ТЭН – это металлическая трубка, внутри которой находится тонкая спираль из сплава никеля и хрома. Через спираль проходит ток, и она нагревается.
• Кварцевые . Кварцевый гриль – это тоже ТЭН, только вместо металлической трубки – стеклянная оболочка, между спиралью и трубкой – изолирующий кварцевый песок.

Обычные металлические ТЭНы часто можно регулировать – перемещать к задней стенке или опускать, зато стеклянную поверхность кварцевого гриля легче чистить (жир и нагар не въедается в стекло так, как в металл).

Бывают конструкции СВЧ-печей с грилем и конвекцией. Конвекция – это просто обдув горячим воздухом вашего блюда во время приготовления. Для такого обдува в микроволновке устанавливают вентилятор, сдувающий разогретый воздух от спирали гриля в сторону блюда.

Большинство моделей микроволновок позволяют одновременно использовать и ТЭН, и СВЧ. Однако имейте в виду, что такая комбинация может сильно нагревать розетку и провода в вашем помещении.

Читайте в следующей статье о принципах выбора микроволновой печи под свои запросы: .

Инструкция по работе с микроволновой печью

Чтобы правильно обращаться со своей микроволновой, нужно внимательно подходить ко всем пунктам – начиная с выбора посуды и заканчивая правильным выключением после применения.

Какую посуду использовать?

Лучший материал для разогрева в микроволновке – жаропрочная стеклянная посуда. Также хорошо подходят фарфор и другие керамические изделия, бумага (картон). Сквозь них микроволны проходят очень легко и почти не нагревают их. А вот от посуды из следующих материалов надо отказаться:

• Пластика . Хорошо пропускает СВЧ-излучение, но из-за токсичных компонентов при изготовлении (например, пенополистирол) может представлять опасность для вашего здоровья.
• Металла. Они проводят электрический ток, не пропуская микроволны. Так что приготовить или просто разогреть блюдо в алюминиевой кастрюле или чугунном горшке не получится. Металл просто не пропустит электромагнитные волны к продуктам, и они останутся холодными. Сам металл при этом, конечно, нагреется, и от его тепла могут нагреться и продукты. Но это может привести к поломке СВЧ-печи, да и ждать приготовления блюда придется долго. Инструкцию по ремонту микроволновых печей читайте .

Некоторые материалы могут содержать металлы, и об этом заранее бывает трудно догадаться. Например, это хрусталь. Так стоит внимательно на ярлыке прочитать, какие материалы использовались при производстве конкретной посуды.

• Меламина . Это легкий и красивый материал для посуды, похожий на фарфор, но его нельзя ставить в СВЧ-печь. Дело в том, что при нагреве он выделяет токсины, опасные для вашего здоровья.

Что касается формы посуды, то она может быть любой, но не с узким горлом, поскольку при использовании для разогрева в микроволновке она может быть опасной. Дело в том, что некоторые жидкости нагреваются до температуры кипения, но бурного перемешивания внутри объема при этом не происходит. А вот когда вы достанете такой кувшин или колбу из СВЧ-печи, жидкость мгновенно взбурлит, кипящая пена выльется из емкости, и можно получить ожог. Например, так ведут себя при некоторых условиях дистиллированная вода и некоторые очищенные масла растительного происхождения.

Правильное обращение с продуктами

Изначально стоит точно определить, что нельзя размораживать в микроволновке:

• Сливочное масло . Если его положить в микроволновку и оставить надолго, оно не просто растает, а еще и вскипит, испачкав всю печь изнутри. Так происходит потому, что внутри масла есть не только собственно масло, но и вода. Она вскипает при 100 градусах, а масло примерно при 120. Так что вода может перейти в пар еще до таяния масла, и водяной пар разнесет масло по всей печке.

Примерно то же самое может происходить с другими продуктами, которые иногда нужно растопить, например, с шоколадом, поэтому это лучше делать не в микроволновке, а на пару.

• Продукты с плотной оболочкой . Например, это яйца, помидоры, цельная печень птицы. При нагреве некоторая часть воды не просто постепенно нагревается, а сразу превращается в пар. Если греть продукты долго, то еще больше пара образуется от прямого нагрева. Этому пару некуда выйти, поэтому давление внутри емкости растет и приводит к взрыву.
• Герметично закрытую посуду . Например, консервы и бутылки. Причина та же, что и в предыдущих пунктах – высока вероятность взрыва.

• Сосиски, плотно упакованные в оболочку, перед СВЧ-разогревом обязательно нужно проткнуть вилкой, чтобы создать отверстия для выхода пара, иначе он разворотит сосиски изнутри.
• В яйцах и другие продуктах нужно разрушить все внешние и внутренние оболочки, например, сделать омлет или разрезать печень.
• Для варки яиц и других продуктов в микроволновке используются специальные кастрюльки с экранированием. В нее наливается вода, она-то и греется от СВЧ-волн, а до яиц электромагнитное излучение не доходит – их закрывает экран.
• Если в микроволновку ставится небольшое по объему блюдо, следует добавить к нему обычный стакан с водой. Так вы избежите перегрева магнетрона.
• Любые жидкие блюда в микроволновке лучше посолить заранее, а не после приготовления. Так вы сэкономите время и электроэнергию. Дело в том, что дистиллированная (несоленая) вода в микроволновке греется и закипает, но дольше, чем обычная вода.
• Очень сильно замороженный продукт (мясо, например) будет размораживаться в микроволновке довольно долго, и включать СВЧ-печь при этом нужно на минимальную мощность. Причина в том, что молекулы льда – не молекулы воды, СВЧ-волны не расшатывают их так интенсивно. Кроме того, молекулы льда образуют достаточно жесткую структуру и их не так легко «раскачать», как молекулы воды.

Сухой хлеб часто рекомендуют «размягчить» в микроволновке, но он может загореться при длительном воздействии и максимальной мощности СВЧ-излучения . Это же может произойти даже с попкорном, рассчитанным на приготовление именно в микроволновке. Следовательно, когда в микроволновую печь помещаются такие продукты, нужно быть бдительным.

Правила включения/выключения

Нельзя включать пустую микроволновку, тем более на полную мощность:

1. Внутри печи все стенки (и даже дверца) являются специальным металлизированным экраном, отражающим микроволны обратно внутрь микроволновки. Единственное место, где нет экрана – отверстие для выхода электромагнитных волн из магнетрона.
2. Когда на поддоне находятся продукты, микроволны расходуют свою энергию на нагрев этих продуктов. Если же энергию впитывать нечему, СВЧ-излучение отражается от стенок экранирующих поверхностей, при этом плотность волн возрастает все больше.
3. СВЧ-излучение попадает обратно в магнетрон, и если он состоит из металла, то просто перегреется и может выйти из строя.

Считается, что после разогрева блюда в СВЧ-печи лучше дать ему постоять 3-5 минут. Тогда успевают нейтрализоваться так называемые «свободные радикалы», то есть части молекул, распавшихся на части под воздействием микроволн.

Видео: Как работает микроволновка?

Все вышесказанное о принципе работы устройства хорошо иллюстрируется в следующем видео:

После прочтения нашей статьи вы стали намного лучше разбираться в принципе работы СВЧ-печи. Теперь вы знаете, что она может делать лучше обычной духовки и электроплитки, а что не может, и какие действия вообще недопустимы при работе с микроволновкой.

Вконтакте

Среди огромного разнообразия электромагнитных волн, существующих в природе, весьма скромное место занимает микроволновое или сверхвысокочастотное излучение (СВЧ). Отыскать этот частотный диапазон можно между радиоволнами и инфракрасной частью спектра. Протяжённость его не особенно велика. Это волны длиной от 30 см до 1 мм.

Поговорим о его происхождении, свойствах и роли в сфере обитания человека, о том, как влияет этот «молчаливый невидимка» на человеческий организм.

Источники СВЧ-излучения

Существуют природные источники микроволнового излучения - Солнце и другие космические объекты. На фоне их излучения и происходило формирование и развитие человеческой цивилизации.

Но в наш, насыщенный всевозможными техническими достижениями век, к естественному фону присовокупились ещё и рукотворные источники:

• радиолокационные и радионавигационные установки;
• системы спутникового телевидения;
• сотовые телефоны и микроволновые печи.

Как микроволновое излучение влияет на здоровье человека

Результаты исследования влияния микроволнового излучения на человека позволили установить, что СВЧ лучи не обладают ионизирующим действием. Ионизированные молекулы - это дефектные частички вещества, приводящие к мутации хромосом. В результате живые клетки могут приобрести новые (дефектные) признаки. Этот вывод не означает, что микроволновое излучение не оказывает вред на человека.

Изучение влияния СВЧ-лучей на человека, позволило установить следующую картину - при их попадании на облучаемую поверхность, происходит частичное поглощение поступающей энергии тканями человека. В результате в них возбуждаются высокочастотные токи, нагревающие организм.

Как реакция механизма терморегуляции, следует усиление циркуляции крови. Если облучение было локальным, возможен быстрый отвод тепла от разогретых участков. При общем облучении такой возможности нет, поэтому оно является более опасным.

Поскольку циркуляция крови выполняет роль охлаждающего фактора, то в органах, обеднённых кровеносными сосудами, тепловой эффект выражен наиболее ярко. В первую очередь - в хрусталике глаза, вызывая его помутнение и разрушение. К сожалению, эти изменения необратимы.

Наиболее значительной поглощательной способностью отличаются ткани с большим содержанием жидкого компонента: крови, лимфы, слизистой желудка, кишечника, хрусталика глаза.

В результате могут наблюдаться:

• изменения в крови и щитовидной железе;
• снижение эффективности адаптационных и обменных процессов;
• изменения в психической сфере, которые могут привести к депрессивным состояниям, а у людей с неустойчивой психикой - спровоцировать склонность к суициду.

Микроволновое излучение обладает кумулятивным эффектом. Если в первое время его воздействие проходит бессимптомно, то постепенно начинают формироваться патологические состояния. Вначале они проявляются в учащении головных болей, быстрой утомляемости, нарушениях сна, повышении артериального давления, сердечных болях.

При длительном и регулярном воздействии СВЧ излучение приводит к глубинным изменениям, перечисленным ранее. То есть, можно утверждать, что СВЧ излучение оказывает негативное влияние на здоровье человека. Причём отмечена возрастная чувствительность к микроволнам - молодые организмы оказались более подверженными влиянию СВЧ ЭМП (электромагнитного поля).

Средства защиты от СВЧ-излучения

Характер воздействия СВЧ излучения на человека зависит от следующих факторов:

• удалённости от источника излучения и его интенсивности;
• продолжительности облучения;
• длины волны;
• вида излучения (непрерывное или импульсное);
• внешних условий;
• состояния организма.

Для количественной оценки опасности введено понятие плотности излучения и допустимой нормы облучения. В нашей стране этот стандарт взят с десятикратным «запасом прочности» и равен 10 микроватт на сантиметр (10 мкВт/см). Это означает, что мощность потока СВЧ энергии, на рабочем месте человека не должна превышать 10 мкВт на каждый сантиметр поверхности.

Как же быть? Сам собой напрашивается вывод, что следует всячески избегать воздействия микроволновых лучей. Уменьшить воздействие СВЧ-излучения в сфере быта достаточно просто: следует ограничить время контакта с бытовыми его источниками.

Совершенно иной механизм защиты должен быть у людей, чья профессиональная деятельность связана с воздействием СВЧ радиоволн. Средства защиты от СВЧ-излучения подразделяются на общие и индивидуальные.

Поток излучаемой энергии убывает обратно пропорционально увеличению квадрата расстояния между излучателем и облучаемой поверхностью. Поэтому важнейшей коллективной защитной мерой является увеличение расстояния до источника излучения.

Другими действенными мерами по защите от СВЧ-излучения являются следующие:

Большая часть из них базируется на основных свойствах микроволнового излучения - отражении и поглощении веществом облучаемой поверхности. Поэтому защитные экраны подразделяются на отражающие и поглощающие.

Отражательные экраны выполняются из листового металла, металлической сетки и металлизированной ткани. Арсенал защитных экранов достаточно разнообразен. Это листовые экраны из однородного металла и многослойные пакеты, включающие слои изоляционных и поглощающих материалов (шунгита, углеродистых соединение) и т. д.

Конечным звеном в этой цепи являются средства индивидуальной защиты от СВЧ-излучения. Они включают спецодежду, выполненную из металлизированной ткани (халаты и фартуки, перчатки, накидки с капюшонами и вмонтированными в них очками). Очки покрыты тончайшим слоем металла, отражающего излучение. Их ношение обязательно при облучении в 1 мкВт/см.

Ношение спецодежды снижает уровень облучения в 100–1000 раз.

Польза микроволнового излучения

Вся предыдущая информация c негативной направленностью, имеет своей целью упредить нашего читателя от, исходящей от СВЧ-излучения, опасности. Однако среди специфических действий микроволновых лучей встречается термин стимуляция, то есть улучшение под их влиянием общего состояния организма или чувствительности его органов. То есть воздействие СВЧ-излучения на человека может быть и полезным. Терапевтическое свойство микроволнового излучения основано на его биологическом действии при физиотерапии.

Излучения, исходящие от специализированного медицинского генератора, проникает в организм человека на заданную глубину, вызывая прогревание тканей и целую систему полезных реакций. Сеансы СВЧ-процедур оказывают болеутоляющее и противозудное действие.

Их с успехом используют для лечения фронтита и гайморита, невралгии тройничного нерва.

Для воздействия на эндокринные органы, органы дыхания, почки, и лечения гинекологических заболеваний используют микроволновое излучение с большей проникающей способностью.

Исследование влияния СВЧ-излучения на организм человека начались несколько десятилетий назад. Накопленных знаний достаточно, чтобы быть уверенными в безвредности естественного фона этих излучений для человека.

Разнообразные генераторы этих частот, создают дополнительную дозу воздействия. Однако, их доля очень мала, а, используемая защита достаточно надёжна. Поэтому фобии об их огромном вреде не более чем миф, если соблюдаются все условия эксплуатации и защиты от промышленных и бытовых источников микроволновых излучателей.