СВЧ/КЧТ

1. СВЧ/КЧТ

Выполнили: студенты гр. В41621с
Воронова Алина
Сауц Артур
Григорьев Митя
Проверил: доцент, к.ф.-м.н.Фокина М.И.

2.

Микроволны — это один из видов электромагнитного излучения, находящиеся в шкале
частот между радиоволнами и инфракрасным излучением. СВЧ — это короткие
электромагнитные радиоволны с длиной волны 1 мм — 1 м. СВЧ излучением его называют
потому, что он имеет самую большую частоту в радиодиапазоне. Волны с большой длиной
волны и низкой частотой несут мало энергии. Волны с малой длиной волны и большой частотой
— много.
Чем большей энергией обладает излучение, тем более
губительный эффект оно оказывает на человека.

3.

По длине СВЧ-волны являются промежуточными между световым
излучением и обычными радиоволнами, они обладают некоторыми свойствами
и света, и радиоволн. Например, они, как и свет, распространяются по прямой и
перекрываются почти всеми твердыми объектами.

4.

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 добавились ещё и рукотворные источники.

5.

СЛУЧАЙНОСТЬ?!
В 1942 году американский физик Перси Спенсер работал в лаборатории с устройством,
излучавшим СВЧ-волны. Разные источники по-разному описывают события. По одной
версии, Спенсер положил на устройство свой бутерброд, а сняв его через несколько минут,
обнаружил, что бутерброд прогрелся до середины. По другой версии, разогрелся и растаял
шоколад, который был у Спенсера в кармане, когда он работал возле своей установки, и,
осененный счастливой догадкой, изобретатель кинулся в буфет за сырыми кукурузными
зернами. Поднесенный к установке попкорн вскоре с треском начал лопаться.

6.

В 1945 году Спенсер получил патент на использование
микроволн для приготовления пищи, а в 1947-м на кухнях госпиталей
и военных столовых, где требования к качеству пищи были не столь
высоки, появились первые приборы для приготовления пищи с
помощью микроволн. Эти изделия были высотой в человеческий
рост, весили 340 кг и стоили 3000 долларов за штуку.

7.

ПРИНЦИП РАБОТЫ МИКРОВОЛНОВКИ
Источником
излучения
является
высоковольтный вакуумный прибор — магнетрон.
На нить накала магнетрона необходимо подавать высокое
напряжение - около 3–4 кВ.
Сетевого напряжения питания (220 В) магнетрону
недостаточно,
и
питается
он
через
специальный высоковольтный трансформатор.
Для охлаждения
магнетрона рядом с ним
имеется вентилятор.
Микроволны с магнетрона поступают в печь по
волноводу — каналу с металлическими стенками,
отражающими СВЧ-излучение.

8.

ВЛИЯНИЕ СВЧ НА ЧЕЛОВЕКА
Электромагнитные излучения нельзя увидеть, услышать
или явственно почувствовать. Но оно существует и действует
на организм человека. Точно механизм воздействия
электромагнитного изучения еще не изучен.
Среди ученых до сих пор ведутся споры о вреде
электромагнитного излучения. Одни говорят, что это опасно,
другие, — наоборот, не видят никакого вреда. Хотелось бы
внести ясность.

9.

Тело человека имеет свое электромагнитное поле,
как любой организм на земле, благодаря которому все
клетки организма гармонично работают.
Электромагнитные излучения человека еще
называют биополем.

10.

Условно эффект воздействия от любых ЭМИ высокой частоты на живой организм можно
разделить на:
• термический;
• нетермический.
Термический эффект основан на том, что биоткань является токопроводяещей и на неё
распространяются законы Ома и Джоуля-Ленца.
ЭМИ индуцирует ток в биотканях, при течении которого вырабатывается тепло. Пороговая
мощность ЭМИ, при которой наблюдается термический эффект, составляет 10 мВт/см2.
Нетермический эффект изучен недостаточно. В настоящее время установлено негативное
влияние ЭМИ:
• Подвижность сперматозоидов;
• Пророст семян фасоли, пшеницы, ржи;
• Образование доброкачественных и злокачественных новообразований.

11. Вред СВЧ и КВЧ-излучения

При попадании СВЧ-лучей 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.
Наиболее значительной поглощательной
способностью отличаются ткани с большим
содержанием жидкого компонента: крови,
лимфы,
слизистой
желудка,
кишечника,
хрусталика глаза.
Катаракта (помутнение)
хрусталика глаза

12.

ПДУ ППЭ в диапазоне частоты свыше 300 МГц до 300 ГГц согласно СанПиН
2.2.4.1191-03 – «Электромагнитные поля в производственных условиях»
Категория облучаемых лиц
Работающие
течение:
с
источниками
излучения
Плотность потока энергии
СВЧ-излучения, мкВт/см2
в
8-часовой смены
10
не более 2 ч в смену
100
не более 20 мин в смену
1000
Лица, не связанные с источниками излучения
профессионально
1
Население
1

13.

Оценка и нормирование воздействия ЭМП в диапазоне частоты
свыше 30 кГц до 300 ГГц (в т.ч. и СВЧ ЭМИ) осуществляются по
величине энергетической экспозиции, которая в диапазоне частоты
свыше 300 МГц -300 ГГц рассчитывается по формуле, (мкВт/см2)·ч:
ЭЭППЭ = ППЭ · Т,
где ППЭ – плотность потока энергии, Вт/м2, мкВт/см2; Т – время
воздействия за смену, ч.
ПДУ ЭЭ в диапазоне частоты свыше 300 МГц - 300 ГГц на рабочих
местах за смену не должен превышать 200 мкВт/см2.

14.

In silico исследование влияния КВЧ-излучения излучения 10 мВт/см2 при
частоте 100 МГц на человеческую голень
а)
б)
Суммарная плотность тока проводимости и смещения в человеческой
голени, А/см2 (а) и теплота, выделяющаяся в биотканях под действием ВЧизлучения, Вт/м3 (б)

15.

а)
б)
3
Теплота метаболизма биотканей, Вт/м : а) при отсутствии КВЧизлучения; б) под действием КВЧ-излучения

16.

а)
б)
Температура биотканей, С: а) при отсутствии КВЧ-излучения; б) под
действием КВЧ-излучения

17.

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

18.

Кумулятивный эффект
СВЧ-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.

19. Становится ли разогреваемая еда вредной под действием СВЧ-излучения?

Становится ли разогреваемая еда вредной под действием СВЧизлучения?
Разогрев продукта проходит в результате того, что под действием электромагнитного
поля начинаются колебания содержащихся в продукте молекул воды, которые
преобразуются в тепло. Нагрев по этой схеме очень похож на нагрев при варке,
принципиально отличаясь от него только тем, что имеет не поверхностный, а объемный
характер.
По данным ВОЗ вред облучения
еды не доказан !

20. Однако есть опасность для людей с кардиостимулятором

Не следует приближаться к работающей СВЧ-печи
людям с заболеванием сердца с кардиостимулятором на
расстояние ближе 1 м, т.к. его работа может нарушиться в
результате взаимодействия с СВЧ-полем

21. Вред КВЧ-терапии

В основе лечебного действия терапии КВЧ-излучения лежит перестройка конформации
структурных элементов кожи и раздражение рецепторов нервных проводников,
расположенных в коже.
Однако даже в малых дозах КВЧ-излучение противопоказано при таких
заболеваниях, как:
Беременность.
Индивидуальная непереносимость.
Кровотечения.
Острая хирургическая патология.
Выраженные психические расстройства.
Лихорадка.
Инфекционные заболевания в остром периоде.
Гнойное воспаление.
Тяжелая сердечная, почечная, печеночная недостаточность.

22.

Онкологическая гипертермия — вид лечебной гипертермии,
применяемый для лечения онкологических заболеваний,
связанный с нагревом опухолей в диапазоне 41-45°С.

23.

В подавляющем большинстве случаев онкологическая гипертермия основана на введение в
опухоль препарата, усиливающего её теплоёмкость и облучением КВЧ-излучением.
Однако в ряде случаев гипертермия
способна усилить рост раковых клеток,
поэтому такой вид лечения рака до сих пор
остаётся экспериментальным.

24.

Микроволновая терапия
Микроволны
(СВЧ-колебания)
имеют
частоту
колебаний соответственно от 300 до 300 000 Мгц.
волны
ультравысокой
частоты
способность
проникать в
биологические
ткани
микроволны
могут и то, и
другое
инфракрасные
волны
отражение,
преломление,
поглощение
биологическими,
тканями

25.

Микроволновая терапия
Механизм действия микроволн на организм
Первичное влияние проявляется в
зоне
локального
воздействия
состоит из теплового и нетеплового
компонентов.
Тепловой
компонент
проявляется нагревом
тканей
за
счет
эндогенного тепла
Нетепловой
заключается в
различных внутримолекулярных
физ.-хим. изменениях и в
структурных
перестройках,
возникающих под влиянием
энергии микроволн в сложных
биоколлоидных системах
Вторичное
звено
механизма лечебного
действия
микроволн
состоит
из
непосредственного
влияния поглощенной
энергии на рецепторы
тканей, возникновения
начального рефлекса с
хемо-,
барои
терморецепторов
в
зоне облучения.

26.

Микроволновая терапия
Показания :
дистрофические
заболевания
суставов
и
позвоночника
(деформирующий
остеоартроз,
остеохондроз и др.);
ревматоидный
артрит
с
минимальной и средней степенью
активности процесса;
заболевания
и
повреждения
сухожилий, связок, суставов;
заболевания
периферических
нервов.

27.

Применение микроволн в химии
Плюсы микроволновых печей:
позволяют проводить эксперименты в последовательном
режиме, при этом данные о температуре и давлении
снимаются с каждого реакционного сосуда
печь бывает снабжена роботизированной рукой, что
позволяет печи работать в автоматическом режиме в
отсутствии оператора
все печи снабжены магнитными мешалками, в некоторых
есть возможность подсоединить обратный холодильник,
водоотделитель и др
Сейчас микроволновые печи
производятся
только
несколькими
западными
компаниями, и самая дешевая
модель стоит около $20 000

28.

Применение микроволн в химии
Реакция Дильса-Альдера между антраценом и малеиновым ангидридом проходит
в диглиме (Т. кип. 162оС) за одну минуту с выходом 90% при микроволновом
облучении:
Традиционный синтез в бензоле требует 90 минут. В пара-ксилоле (Т. кип. >
200оС) — 10 минут. В тоже время в пара-ксилоле при температуре 160-187 оС
при микроволновом облучении необходимо 3 минуты.

29. Спасибо за внимание!

www.ifmo.ru