Мікрохвильове випромінювання

МІКРОХВИЛЬОВЕ́ ВИ­ПРОМІ́НЮВА­Н­НЯ — електромагнітне ви­промінюва­н­ня, що охоплює діапазони хвиль довжиною від 1 м до 1 мм і частотою від 300 МГц до 300 ГГц. До мікрохвиль зараховують як діапазон ультрависоких частот (УВЧ; довж. хвилі 1–10 м, частота 30–300 ГГц), так і надвисоких частот (НВЧ; довж. хвилі 1–0,001 м, частота 300–30 000 ГГц). У радіолокації мікрохвил. діапазоном прийнято по­значати хвилі з частотами від 1 до 100 ГГц (з довж. хвиль від 300 до 3 мм). В англомов. країнах мікрохвил. діапазоном називають частот. діапазон, що від­повід­ає довж. хвиль від 1 см до 1 мм. Оскільки за довж. хвилі ви­промінюва­н­ня НВЧ-діапазону є проміжним між світл. ви­промінюва­н­ням і звичай. радіохвилями, воно має деякі властивості і світла, і радіохвиль. Напр., воно, як і світло, поширюється по прямій і пере­кривається майже всіма твердими обʼєктами, може фок­усуватися, поширюватися у ви­гляді променя та від­биватися. Багато радіолокац. антен та ін. НВЧ-при­строїв аналогічні оптич. елементам типу дзеркал і лінз. Радіолокац. станції працюють на частотах 0,5–15 ГГц. Водчас до НВЧ-ви­промінюва­н­ня може бути за­стосована класична теорія радіохвиль, і його можна використовувати як засіб звʼязку. Крім різних радіосистем військ. при­значе­н­ня, у всіх країнах світу є числен­ні комерц. лінії НВЧ-звʼяз­­ку. Оскільки такі радіохвилі не йдуть за кривизною земної поверх­ні, а поширюються по прямій, ці лінії звʼязку пере­важно складаються з ретранс­ляцій. станцій, встановлених на вершинах пагорбів або на радіобаштах, з інтервалами до 50 км. Завдяки більш високим частотам мікрохвил. ви­промінюва­н­ня дає більш широкі можливості пере­дачі інформації, що до­зволяє під­вищити ефективність звʼязку. Напр., один НВЧ-промінь може нести одночасно кілька сотень телефон. роз­мов. Швидкий про­грес у сфері НВЧ-техніки знач. мірою повʼязаний з винаходом спец. електровакуум. приладів — магнетрона та клистрона, здатних генерувати велику кількість НВЧ-енергії. М. в. високої інтенсивності використовують для без­контакт. на­гріва­н­ня тіл (у побут. мікрохвил. печах — для ро­зі­гріву продуктів, у пром. мікрохвил. печах — для термооб­робле­н­ня металів, електрон. промисловості, ядер. фізиці, в медицині, зокрема фізіотерапії, хірургії). М. в. малої інтенсивності за­стосовують у засобах звʼязку, пере­важно портативних — раціях, стільник. телефонах (крім перших поколінь), при­строях Bluetooth, Wi-Fi та WiMAX. Біол. дія М. в. має виражений «тепловий» характер. При однак. інтенсивності опроміне­н­ня мікрохвилі значно швидше на­грівають тканини, ніж інфрачервоне ви­промінюва­н­ня, зокрема мікрохвиля — до 45 °С за 2 хв., інфрачервона — до 42 °С за 12 хв. У діапазоні НВЧ та УВЧ пере­творе­н­ня енергії електромагніт. ви­промінюва­н­ня в теплову повʼяза­не як із втратами провід­ності, так і з ді­електр. втратами. По­глина­н­ня енергії М. в. в тканинах ви­значається пере­важно процесами колива­н­ня вільних зарядів та колива­н­ня дипол. моментів з частотою діючого поля. Перший ефект призводить до втрат енергії через виникне­н­ня струмів провід­ності та повʼязаний з електр. опором середовища (втрати іон­ної провід­ності), тоді як другий — до втрат енергії за рахунок тертя дипол. молекул у вʼязкому середовищі (ді­електр. втрати). Іонна провід­ність зро­стає зі збільше­н­ням частоти до 1–10 ГГц у звʼязку зі зменше­н­ням опору клітин. мем­бран і зро­ста­н­ням участі внутр.-клітин. середовища в заг. провід­ності, що веде до зро­ста­н­ня по­глина­н­ня енергії. При подальшому зро­стан­ні частоти іонна провід­ність середовища залишається практично по­стійною, а по­глина­н­ня енергії продовжує збільшуватися за рахунок втрат на оберта­н­ня дипол. молекул середовища, пере­важно молекул води та білків. При цьому частка ді­електр. втрат у заг. по­глинан­ні енергії в тканинах зро­стає з частотою ви­промінюва­н­ня. На від­нос. роз­поділ по­глина­н­ня енергії в тканинах живих організмів може впливати також виникне­н­ня стоячих хвиль, в результаті чого енергія, по­глинута в певних шарах тканин, може значно зро­­стати. Стоячі хвилі можуть виникати у звʼязку з від­бива­н­ням на межах роз­ділу тканин, що мають різні електр. параметри в тих випадках, коли товщина шару тканини спів­від­носна з довжиною хвилі (при частотах більше 3 ГГц). Організм людини та тварин є чутливим до дії електромагніт. полів мікрохвил. діапазону. Біол. активність електромагніт. ви­проміне­н­ня зменшується із зро­ста­н­ням довжини хвилі (або зниже­н­ням частоти). Найбільш активними є санти-, деци- та міліметр. діапазон хвиль. Ураже­н­ня можуть мати гострий і хроніч. характер. Гострі ураже­н­ня виникають при знач. тепл. впливах електромагніт. ви­промінюва­н­ня внаслідок аварій або грубих порушень техніки без­пеки. Більш поширеними є хронічні ураже­н­ня. Вони проявляються пере­важно після кількох років роботи з джерелами електромагніт. ви­промінюва­н­ня мікрохвил. діапазону при рівнях впливу від десятих часток до кількох мВт/см², що пере­вищує періодично 10 мВт/см². Ураже­н­ня організмів при дії М. в. не можна роз­глядати тільки як результат пере­гріву тіла, оскільки спо­стерігається низка глибоких порушень регулятор. процесів. Найбільш чутливими до М. в. є такі органи та системи організму: центр. нервова система, очі (кришталик), гонади, а також кровотворна система. При тривалому опромінен­ні змінюються показники крові (кількість еритроцитів, лімфоцитів та ін.). Припускають без­посередню дію мікрохвиль на центр. нервову систему. Тривалий і систематич. вплив на організм М. в. викликає під­вищену стомлюваність, періодично зʼяв­ляється головний біль, сонливість або поруше­н­ня сну, під­вище­н­ня артеріал. тиску, обтяже­н­ня наяв. хроніч. захворювань; функціон. роз­лади в серцево-судин. та ін. системах організму; невротичні роз­лади; поруше­н­ня гормонал. балансу, імун. процесів, перед­часне старі­н­ня організму та зниже­н­ня заг. адаптації до факторів довкі­л­ля, а в окремих осіб — зміни в псих. сфері (не­стійкі на­строї, іпохондричні реакції) і трофічні явища (випа­да­н­ня волос­ся, ламкість нігтів). Є дані про індукуючий вплив М. в. на процеси канцерогенезу. Захист від дії електромагніт. ви­промінюва­н­ня мікрохвил. діапазону перед­бачає за­стосува­н­ня спец. засобів (екранів з металів та ін. матеріалів), а також від­даль від джерела ви­промінюва­н­ня та зменше­н­ня часу пере­бува­н­ня в полі ви­промінюва­н­ня.

Завантажити статтю