Наличие отражения на границе «воздух-ткань» приводит к уменьшению теплового эффекта на всех частотах приблизительно одинаково

2.   Наличие отражения на границе «воздух-ткань» приводит к уменьшению теплового эффекта на всех частотах приблизительно одинаково.

Табл.7.1 Коэффициент отражения Ко от границ между тканями при различных частотах.

	Частота, МГц
Границы раздела	100	200	400	1000	3000	10000	24500
воздух -кожа	0.758	0.684	0.623	0.57	0.55	0.53	0.47
кожа - жир	0.340	0.227	-	0.231	0.190	0.230	0.22
жир - мышцы	0.355	0.351	0.33	0.26	-	-	-

С учетом Ко плотность мощности, поглощаемая телом, будет равна:

П_погл = П×( 1- Ко ),

где П - плотность потока мощности.

3.   Глубина проникновения энергии СВЧ вглубь тканей зависит от резисторных и диэлектрических свойств ткани и от частоты.

Табл.7.2 Глубина проникновения энергии СВЧ в различные ткани при изменении поля в е раз в долях длины волн.

	l, см.
Ткань	300	150	75	30	10	3	1.25	0.86
Головной мозг	0.012	0.028	0.028	0.064	0.048	0.053	0.059	0.043
Хрусталик глаза	0.029	0.030	0.056	0.098	0.050	0.057	0.055	0.043
Стекловидное тело	0.007	0.011	0.019	0.042	0.054	0.063	0.036	0.036
Жир	0.068	0.083	0.120	0.210	0.240	0.370	0.270	-
Мышцы	0.011	0.015	0.025	0.050	-	0.100	-	-
Кожа	0.012	0.018	0.029	0.056	0.066	0.063	0.058	-

4.   Соизмеримость размеров тела с длинной волны приводит к появлению существенной частотной зависимости взаимодействия поля с телом. Эффект облучения тела человека сильно зависит от поляризации и ракурса освещения его радиоволн CВЧ.

5.   Существование между различными слоями тела слоев с малой диэлектрической проницаемостью приводит к возникновению резонансов - стоячих волн большой амплитуды, которые приводят к так называемым микронагревам.

6.   Перераспределение тепловой энергии между соседними тканями через кровь наряду с конвенционной отдачей энергии теплоиспусканием в окружающее пространство во многом определяет температуру нагреваемых участков тела. Именно из-за ухудшенной системы отвода тепла от некоторых сред ( глаза и ткани семенников - в них очень мало кровеносных сосудов). Эти органы тела наиболее уязвимы для облучения. Критическим для глаз считается повышение температуры на 10 град. С. Высокая чувствительность семенников к облучению связана с известным фактом, что при нагревании их всего на 1 град. С. Возникает частичная или полная временная стерилизация.

Кроме теплового действия радиоволн СВЧ на живой организм, оказывает влияние и специфическое их действие.

Наиболее общим эффектом действия радиоволн на организм человека (электромагнитных излучений малых уровней) является дезадонтация - нарушение функций механизма, регулирующих приспособительные реакции организма к изменениям условий внешней среды ( к теплу, холоду, шуму, психологических травм т. п. ) т. е. СВЧ поле является типичным стрессом.

К специфическим эффектом воздействия поля также относятся:

·Кумуляция - приводит к тому, что при воздействии прерывистого облучения суммарных эффект накапливается и зависит от величены эффекта с самого начала воздействия.

·Сенсибилизация - заключается в повышении чувствительности организма после слабого радиооблучения к последующим воздействиям.

·Стимуляция - улучшение под влиянием поля общего состояния организма или чувствительности его органов.

В России проводятся широкие исследования, направленные на выяснения профессиональной вредности СВЧ радиоволн. Исследования позволили выявить у лиц, подвергающихся хроническому СВЧ воздействию, определенные изменения со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем, эндокринных желез, крови и лимфы, хотя в подавляющем большинстве случаев эти изменения носят обратимый характер. При хроническом действии СВЧ поля были обнаружены также случаи помутнения хрусталика и снижения обонятельной чувствительности человека.

При плотности мощности СВЧ поглощаемой телом ( П ) больше 5-10 мВт/cм, и хроническом действии полей меньшей интенсивности, наблюдается, как правило, отрицательное влияние облучения, появляется повышенная утомляемость, слабость, вялость, разбитость, раздражительность, головокружение. Иногда наблюдается приливы к голове, чувство жара, половая слабость, приступы тошноты, потемнения в глазах. Изучаются генетические последствия воздействия радиоволн.

7.2. Защита обслуживающего персонала от СВЧ излучений

Радиолокационная станция включает в себя мощные СВЧ устройства, в которых генераторы высокочастотной энергии имеют мощность около сотен киловатт в импульсном режиме. Даже если небольшая часть этой мощности просачивается в окружающее установку пространство, это может представлять опасность для окружающих: воздействие достаточно мощного СВЧ излучения на зрение, нервную систему и другие органы человека может вызвать серьезные болезненные явления. Поэтому при работе с мощными источниками СВЧ энергии необходимо неукоснительно соблюдать требования техники безопасности.

В нашей стране установлена безопасная норма СВЧ излучения, т.е. так называемая санитарная норма — 10 мкВт/см. Она означает, что в месте нахождения обслуживающего персонала мощность потока СВЧ энергии не должна превышать 10 мкВт на каждый квадратный сантиметр поверхности. Эта норма взята с многократным запасом. Так, например, в США в 60-е годы была норма в 1000 раз большая — 10 мВт/см.

Следует отметить, что по мере удаления от мест излучения СВЧ мощности — от резонаторных камер или волноводных систем, где производится обработка с помощью СВЧ энергии, — поток излученной энергии быстро ослабевает (обратно пропорционально квадрату расстояния). Поэтому можно установить безопасную границу, где уровень излучения ниже нормы, и выполнить её в виде ограждения, за которое нельзя заходить во время выполнения технологического процесса. При этом защитные устройства получаются достаточно простыми и недорогими.

В настоящее время существует несколько видов как твердых, тик и мягких (типа резины) поглощающих материалов, которые уже при толщине в несколько миллиметров обеспечивают практически полное поглощение просачивающейся СВЧ энергии.

Поглощающий материал закладывается в щели между теми металлическими деталями резонаторных камер или волноводных структур, которые не могут быть соединены сваркой или пайкой.

Предотвращение излучения через отверстие для наблюдения или подачи воздуха осуществляется применением металлических трубок достаточно малого внутреннего диаметра и необходимой длины. Такие трубки являются запредельными волноводами и практически не пропускают СВЧ энергию. Необходимо, чтобы внутренний радиус R был в 10...15 раз меньше рабочей длины волны. В этом случае погонное затухание (в децибелах на сантиметр) на низшем типе волны H11 может быть приблизительно определено по формуле L=16/R, а общее затухание при длине трубки l становится равным 16l/R дБ.

Рассмотрим численный пример. Пусть рабочая длина волны l=23 см. Возьмем трубку с внутренним радиусом R=1,5 см. Пользуясь формулой для L, определим, что на каждом сантиметре длины трубки погонное затухание L=16/1,5=10,8 дБ/см. Если мощность СВЧ колебаний резонатора составляет 1 кВт, а вне трубки будем считать допустимой мощность 1 мкВт, то на длине трубки l должно быть ослабление 1кВт/1мкВт=1/10=10 раз, или 60 дБ. Длина трубки будет l=60/L=60/10,8=5,17 см.

Окончательно длину трубки с внутренним диаметром 15 мм можно принять равной 5 см. Как видим, безопасный уровень излучения может быть получен при не очень длинных трубках и при достаточно больших диаметрах.

Для промышленных установок СВЧ характерна необходимость многоразового открывания и закрывания люков загрузки, и т.д. От этих операций защитные устройства, в особенности контактные, постепенно изнашиваются. Кроме того, с течением времени контактные поверхности окисляются. В результате излучение может возрасти в несколько раз и даже на один-два порядка. Поэтому необходимы систематическое наблюдение за состоянием защитных устройств, проведение периодических замеров уровня излучения. Отсюда и жесткие требования к надежности защитных устройств. Чтобы в эксплуатации нормы облучения не были превышены, заводские сдаточные нормы на излучение делают более жесткими. Так, в Японии допускается увеличение излучения от заводских норм до эксплуатационных при количестве открываний более 100 тыс. раз. Собственно, при таких условиях и проводятся периодические заводские испытания защитных устройств.

Список литературы :

1.  Проектирование СВЧ устройств радиолокационных приёмников - М.: Советское радио, 1973.

2.  Разработка структурной схемы радиоприёмного устройства : Учебное пособие по курсовому проектированию. Сидоров В. М. -М.: типография ВЗЭИС, 1988.

3.  Проектирование радиоприёмных устройств: Учебное пособие для вузов под редакцией А.П. Сиверса - М.: Советское радио, 1976 .

4.  Радиоприёмные устройства: Учебник для вузов под редакцией

Н.Н.Фомина - М.: Радио и связь, 1996.

5.  Радиоприемные устройства: О.В.Головин - М.: Высшая Школа, 1997

6.  Новые транзисторы: Справочник, часть 1. -М.: Солон, Микротех,1996.

7.  Диоды : Справочник, О.П. Григорьев и др. - М.: Радио и связь, 1990 . ( МРБ, Вып. 1158).

8.  Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой аппаратуры : Справочник, В.И. Атаев , В.А. Болотников.- М.: Издательство МЭИ , 1992 .

9.  Конструирование и расчёт полосковых устройств: Учебное пособие для вузов под редакцией И.С. Ковалёва - М.: Советское радио , 1974 .

10.Резисторы : Справочник , В.В. Дубровский и др.; Под ред .

Четверткова и В.М. Терехова . – 2-е изд., перераб. и дополн.

- М.: Радио и связь, 1991.

11.Усилители с широким динамическим диапазоном на микросхемах: А.П.Лукошкин и др. - М.: Радио и связь, 1981

12. Руководство по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов – М.: ВЗЭИС, 1974.

13.Расчет технико–экономических показателей радиотехнических устройств – методические указания к курсовому и дипломному проектированию – М.: ВЗЭИС, 1982.

14. Прайс-лист на отечественные и импортные электронные компоненты НПО "Симметрон" (от 8 мая 1998г, цены указаны с учетом НДС) - получен из Интернет с сервера www.symmetron.ru