Электромагнитное излучение

Активное применение устройств, которые выполняют свои функции с применением электрической энергии, оказывает влияние на окружающую среду. Увеличение негативного воздействия определяется особыми направлениями развития техники, в частности, популярностью беспроводных методик передачи данных. Эффективная защита от ЭМИ помогает пользоваться благами цивилизации без нанесения вреда человеческому организму.

Электромагнитное излучение смартфонов оценивают по специальным стандартам SAR

Что это такое

По классическому определению, электромагнитное излучение – это волны, которые формируют антенны и лампы накаливания, динамики аудиосистем и нагревательные элементы, звезды и заряженные частицы. Несмотря на явное различие источников, природа явления одинаковая. Отличаются только базовые параметры колебательных процессов, которые определяются амплитудой и частотой.

Шкала ЭМИ наглядно демонстрирует сопоставимость длины волны с различными объектами

Природа источников излучения

Общую классификацию выполняют с учетом природы генераторов ЭМИ:

• естественные источники – магнитное поле планеты, процессы ядерного синтеза в звездах;
• искусственные – радиопередатчики, светильники, радиаторы отопления и другие приборы.

Следует корректно оценивать вид излучения в совокупности с энергетическими параметрами. По этому критерию различают загрязнения высокого и низкого уровня. Сильно способны воздействовать на окружающую среду:

• высоковольтные линии электропередач;
• силовые трансформаторы понижающих и повышающих подстанций;
• вышки сотовой связи.

Примеры устройств с относительно низким энергетическим потенциалом:

• мобильный телефон;
• дисплей компьютера;
• экран телевизора;
• бытовая сеть электропитания в квартире.

Характеристики электромагнитного излучения

Длина волны определяет диапазон спектра и вид потенциального вредного воздействия. Сильный источник света, например, способен повредить сетчатку глаза. Измерить интенсивность излучения в этом случае можно с помощью чувствительного фотодатчика, подключенного к индикаторному устройству. Аналогичным образом можно проверить тепловой поток. Универсальными приборами определяют напряженность поля в контрольных точках. Такие устройства отображают результаты в целых, дробных и кратных единицах мощности на метр квадратный.

Измерение уровня электромагнитного фона вышки оператора мобильной связи

Диапазоны электромагнитного излучения

Длина волны определяет не только проницаемость, но и выбор эффективного экранирования. Перемещение фотона успешно блокирует лист плотного картона. Однако даже толстая преграда из этого материала неспособна предотвратить свободное распространение сигнала в СВЧ диапазоне.

Радиоволны

Радиочастотный спектр распределен следующим образом (по длине волн/ частоте):

• ультракороткие (УКВ): 0,1 мм-10 м/30 МГц-3 000 ГГц;
• короткие (КВ): 10-100 м/3-30 МГц;
• средние (СВ): 100-1 000 м/300 кГц — 3 МГц;
• длинные (ДВ): 1-10 км/ 30 кГц – 300кГц;
• сверхдлинные (СДВ): >10км/ < 30кГц.

С учетом относительно большой длины в данном диапазоне не учитывают атомарное строение среды. Исключение – часть УКВ спектра, близкая к инфракрасным волнам.

Микроволновое излучение

Источники электромагнитных волн распределяют по диапазонам от 1 до 40 ГГц (обозначение латинскими буквами L, S, C, X, Ku, K и Ka). В соответствующем диапазоне излучает магнетрон СВЧ микроволновой печи. Сигналы с низкими показателями энергии применяют для приема-передачи данных на расстоянии прямой видимости.

Инфракрасное излучение (тепловое)

Электромагнитное поле человека относится к этому диапазону. Весь спектр разделен на три участка (по длине волн в микрометрах):

• ближний: 0,74-2,5;
• средний: 2,5-50;
• дальний: 50-2 000.

Самые короткие волны способны проникать в глубину твердых и жидких веществ. Этот параметр следует учитывать при выборе ИК обогревателей для оснащения жилых и рабочих помещений.

Излучение этого диапазона применяют для решения следующих практических задач:

• отопление зданий и открытых площадок;
• сушка древесины, декоративных и защитных слоев;
• передача данных;
• обеспечение работоспособности систем дистанционного управления;
• выполнение исследовательских и профилактических медицинских процедур;
• уничтожение вредных и опасных микроорганизмов.

Универсальный ИК пульт для управления телевизором

Видимое излучение (оптическое)

Этот диапазон регистрируется органами зрения человека без специальных приборов. В оптическом диапазоне излучают сильно нагретые тела, лампы светильников, некоторые биологические объекты.

Основа фотосинтеза – электромагнитные поля и излучения видимой части спектра

Ультрафиолетовое излучение

Источники электромагнитных волн соответствующего диапазона генерируют излучения с частотой до 3*1016Гц (длина – от 10 до 400 нм). Спектр разделен на семь частей от ближнего до экстремального. УФ лампы могут использоваться для стерилизации жидкостей и помещений. На некоторые полимерные материалы такой свет оказывает разрушающее воздействие.

Жёсткое излучение

Такие волны образуются при распаде молекулярных соединений и в процессе преобразования отдельных элементарных частиц. Способность проникновения через твердые и жидкие среды применяют для медицинских обследований, неразрушающего контроля. Это излучение даже при небольшой длительности воздействия способно нанести вред человеческому организму.

Особенности электромагнитного излучения разных диапазонов

Длина волн определяет способ оценки взаимодействия с разными веществами. Процессы распространения излучения в радиодиапазоне описывают с помощью классических формул электродинамики. Начиная с оптического уровня, и более высокие частоты рассматривают с учетом квантовых особенностей.

История исследований

Первые теоретические утверждения, подтвержденные экспериментально, были созданы Гюйгенсом в 17 веке. Существенный вклад в развитие тематических знаний сделан Френелем, Ломоносовым, Максвеллом, другими известными учеными. Квантовый фактор определен в работах Эйнштейна, Бора, Дирака, Гейзенберга и Швингера.

Электромагнитная безопасность

Электромагнитный излучатель способен влиять на тело человека негативным образом. Чтобы уменьшить (предотвратить) вредное физическое воздействие, рассматривают отдельно:

• неионизирующие волны;
• постоянные (импульсные) магнитные поля;
• СВЧ диапазон;
• лазерные источники.

Влияние на живых существ

На производстве и в быту применяют соответствующие гигиенические и санитарные нормы. Действуют национальные и международные стандарты, которыми руководствуются при утверждении строительных и промышленных проектов.

Оптический диапазон

Нормирование для этих частот распространяется не только на безопасность. Специальными правилами определены оптимальные уровни освещенности для разных видов помещений (рабочих операций).

Радиоволны

Доказано существенное воздействие излучений в соответствующем диапазоне на уровень артериального давления и сон, состояние нервной системы и активность головного мозга.

Ионизирующее излучение

Радиация оказывает разрушающее воздействие на клеточном и молекулярном уровнях. В России действуют специализированные нормативы безопасности СанПиН с 1.09.2010 г. (2.6.1.2523-09).

Влияние на радиотехнические устройства

В этой сфере применяют правила, исключающие взаимное вредное воздействие разных систем, устройств. В частности, применяют принцип разделения частотного диапазона между разными группами пользователей.

Защита от излучения

Для снижения негативного воздействия до безопасного уровня применяют специализированные экраны. Такие решения часто используют при создании кабельной продукции. Оплетка силовых линий предотвращает засорение эфира помехами.

Санитарные нормы

Выполнение установленных правил предотвращает вредное воздействие ЭМИ. Ниже перечислены отдельные рекомендации на основе действующих нормативов СанПиН и отраслевых стандартов:

• безопасная дистанция от высоковольтных ЛЭП – не менее 25 метров;
• предельно допустимый уровень потока энергии – 200 мкВт на см кв. при времени воздействия 60 мин.;
• расстояние до экрана компьютера – 30 см.

Симптомы поражения

Негативные проявления зависят от параметров источника излучения. Инфракрасный диапазон провоцирует ожоги, покраснение кожных покровов. Волны СВЧ вызывают головные боли, потливость, нервные реакции. При обнаружении негативных симптомов следует принять меры для скорейшего перемещения в безопасную зону. Необходимо обратиться к врачу для медицинской профилактики и предотвращения хронических заболеваний.

Видео

Автор:

Гaличeв Илья Виктoрoвич