11

Лабораторная работа 14

Защита окружающей среды от электромагнитного излучения свч диапазона

Цель работы.

Изучение способов защиты человека от электромагнитного излучения диапазона сверхвысоких частот (СВЧ).

Содержание работы

1 Измерение интенсивности СВЧ излучения при различном расстоянии от источников излучения.

2 Определение минимального расстояния до источника излучения, на котором возможно безопасное пребывание человека.

3. Измерение эффективности ослабления СВЧ излучения экранами из различных материалов.

Действие свч излучения на окружающую среду и организм человека

С точки зрения нормирования действия на организм человека различают электромагнитные поля промышленной частоты, высокочастотные и сверх высокочастотные поля. Диапазон сверхвысоких частот простирается от 300 МГц до 300 ГГц¹, включая в себя дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны. Для этого диапазона характерно то, что поле формируется достаточно близко к излучателю и в пространстве, где находится человек, существует уже сформированный поток мощности, характеризуемый плотностью потока мощности² Вт/м². СВЧ излучение, попадая на человека, частично отражается от его поверхности, остальное проникает вглубь тела и поглощается его тканями. Коэффициент отражения зависит от частоты поля и составляет 0,6 - 0,65 на частотах 0,3 - 1,0 ГГц и 0,40 - О,45 на частотах 30 - 50 ГГц. Глубина проникновения поля в биологической ткани зависит от частоты поля и характера ткани. В тканях с большим содержанием воды (мышцы, печень, кожа) поглощение поля сильнее и глубина проникновения меньше, чем в тканях с относительно небольшим содержанием воды (жир, кость, костный мозг). Излучение миллиметрового диапазона поглощается в основном поверхностными слоями кожи; сантиметрового - кожей и подкожной клетчаткой; дециметрового - внутренними органами, где глубина проникновения составляет 10 - 15 см.

Различают тепловое и информационное биологическое действие СВЧ излучения на человека

Тепловое действие проявляется в нагреве тканей. Пороговый уровень тепловой чувствительности человеческого тела составляет около 10 мВт/см². При превышении этого уровня системы терморегуляции человеческого организма не полностью выполняют свои функции и происходит перегрев клеток тканей тела. При локальном нагреве отдельных частей тела за счет кровотока тепло отводится от нагреваемого места и распределяется по всему телу, тем самым несколько нейтрализуя вредное действие СВЧ излучения.

Некоторые органы имеют очень мало кровеносных сосудов (хрусталик глаза, семенники) и их повреждение (например, катаракта глаза) может произойти при плотности потока энергии, близкой к пороговой.

В общем виде поглощенную мощность СВЧ облучения P_п можно оценить по формуле:

P_п = [1 - (_к^1/2 - 1)/( _к^1/2 + 1)] П_о S,

где _к - диэлектрическая проницаемость ткани, П_о - плотность потока мощности у поверхности ткани (мВт/см²), S - площадь облучаемой поверхности (см²).

Поглощенная мощность убывает с глубиной проникновения r (м) по экспоненциальному закону. Так , для электрической составляющей электромагнитного излучения имеем соотношение:

P_п = (/2) E² exp (-2r/).

 - величина скин слоя для облучаемой ткани (м),  - проводимость ткани (1/Ом м), Е - напряженность электрической составляющей поля у поверхности ткани (В/м).

Информационное действие СВЧ излучения наблюдается при мощности ниже теплового порога. Здесь механизм определяется действием СВЧ излучения на электрическую по своей природе нервную сигнальную систему человека.

В нижней области СВЧ излучения важную роль в информационном воздействии играет низкочастотная модуляция сигнала, а в верхней части СВЧ диапазона (мм диапазон) - основное информационное действие оказывает высокочастотная составляющая на уровне клетки, где она играет роль объемного резонатора. Электромагнитное поле действует как стрессор, вызывая повышенную утомляемость, чувство разбитости, головную боль. Наблюдается уменьшение частоты сердечных сокращений, повышение кровяного давления. Проявляется синергетическое действие СВЧ излучения, т.е. человек хуже переносит другие неблагоприятные факторы: шум, вибрацию, повышенную температуру и т.д. Информационное действие СВЧ излучения на человека проявляется начиная с плотности потока энергии десятки мкВт/см².

При импульсном или прерывистом действии электромагнитных волн наблюдается их кумулятивное действие, то есть суммарный биологический эффект оказывается приблизительно пропорциональным общей поглощенной энергии за все время облучения.

Предельно-допустимые уровни облучения, согласно ГОСТ 12.1.006-84 (с измен.1), устанавливаются с учетом всех особенностей действия СВЧ излучения. Нормируются предельно - допустимая плотность потока энергии ППЭ_пду и предельно - допустимая энергетическая нагрузка ЭН_ПДУ, падающая на человека за рабочий день.

Для безопасности жизнедеятельности профессионалов, работающих с СВЧ установками предусмотрены обоснованные следующие уровни непрерывного облучения:

в течение 8 часов - 10 мкВт/см²;

Для персонала, работающего с источниками СВЧ излучения, устанавлива-ется ЭН_ПДУ = 2 Втчас/м² (200 мкВтчас/см²) для всех видов облучения. Предельно допустимая плотность потока энергии определяется по формуле:

ППЭ_ПДУ = К^.ЭН_ПДУ / Т,

где: Т - время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, час;

К - коэффициент ослабления биологической эффективности.

К=1- для всех случаев воздействия, кроме облучения от вращающихся и сканирующих антенн;

К=10 - для облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой сканирования не более 1 Гц скважностью не менее 50

К=12,5 - для случаев локального непрерывного облучения кистей рук при работе с полосковыми СВЧ - устройствами при условии, что облучение других частей тела не превышает 10 мкВт/см².

В любом случае, даже при кратковременном действии ППЭ не должна превышать 1000 мкВт/см². В противном случае необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты.