Электромагнитные поля радиочастот

Наряду с широким применением в радиосвязи и радиовещании, радиолокации и радиоастрономии, телевидении и медицине ЭМП используются для различных технологических процессов: индукционного нагрева, термообработки металлов и древесины, сварки пластмасс, создания низкотемпературной плазмы и др.

Электромагнитные поля радиочастотной части спектра подразделяются по длине волны на ряд диапазонов (табл. 5).

Электромагнитное поле характеризуется совокупностью переменных электрического и магнитного составляющих. Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а вследствие этого - по действию на среду, в том числе и на человека. Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант.

Связь между энергией (I) и частотой (f) колебаний определяется как:

I = h*f или I = h*C/l,

так как между длиной волны (l) и частотой (f) существует соотношение

f = С/l,

где С - скорость распространения электромагнитной волны в воздухе (С = 3*10⁸ м/с), h – постоянная Планка, равная 6,6*10^-34 Вт/см².

Вокруг, любого источника излучения ЭМП разделяют на 3 зоны: ближнюю - зону индукции, промежуточную - зону интерференции и дальнюю - волновую зону.

Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения (l) - точечный источник, границы зон определяются следующими расстояниями:

R < l/2p - ближняя зона (индукции);

l/2p < R < 2pl - промежуточная (интерференции);

R > 2pl - дальняя зона (волновая).

Таблица 5. Классификация радиоволн, принятая в гигиенической практике.

Работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и в известной степени ВЧ и ОВЧ диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ диапазонов работающие чаще находятся в волновой зоне.

Между электрической и магнитной составляющими электромагнитного поля индукции нет определенной зависимости, и они могут отличаться друг от друга во много раз (Е =/= 377 Н). Напряженность электрической и магнитной составляющих в зоне индукции смещена по фазе на 90°. Когда одна из них достигает максимума, другая имеет минимум. В зоне излучения напряженности обеих составляющих поля совпадают по фазе и соблюдаются условия, когда Е = 377 Н.

Поскольку в зоне индукции на работающих воздействуют различные по величине электрические и магнитные поля, интенсивности облучения работающих с низкими (НЧ), средними (СЧ), высокими (ВЧ) и очень высокими (ОВЧ) частотами оцениваются раздельно величинами направленности электрической и магнитной составляющих поля. Напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м), напряженность магнитного поля в амперах на метр (А/м).

В волновой зоне, в которой практически находятся работающие с аппаратурой, генерирующей дециметровые (УВЧ), сантиметровые (СВЧ) и миллиметровые (КВЧ) волны, интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии, т. е. количеством энергии, падающей на единицу поверхности. В этом случае плотность потока энергии (ППЭ) выражается в ваттах на 1 м² или в производных единицах: милливаттах и микроваттах на см² (Вм/см², мВт/см², мкВт/см²).

Электромагнитные поля по мере удаления от источников излучения быстро затухают. Напряженность электрической составляющей ноля в зоне индукции убывает обратно пропорционально расстоянию в третьей степени, а напряженность магнитной составляющей – обратно пропорционально квадрату расстояния. В зоне излучения напряженность электромагнитного поля убывает обратно пропорционально расстоянию в первой степени.

Для измерения напряженности ЭМП радиочастот в диапазоне 60 кГц - 300 мГц может быть использован измеритель напряженности ближнего поля типа NFM-1 производства ГДР.

Для измерения плотности потока (ППЭ) в диапазоне частот 300 мГц - 37 ГГц используются приборы типа ПЗ-9.