🗊Презентация Электромагнитные излучения

Лекция Электромагнитные излучения 1.Природа электромагнитного поля(излучения). 2.Энергия электромагнитной волны(поля) 3.Действие излучений вызывает 4. Измерение излучений. 5. Защита от излучений

Виды излучений ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами .При ускоренном движении заряженных частиц ЭМП «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника

Стандартная модель атома

Изображение граничных поверхностей орбиталей

Энергия электромагнитного излучения (Квантовая электродинамика) Радиус орбитали электрона /z n1,2,3…главное квантовое число, 53пм-радиус первой орбитали, Zчисло протонов в ядре. Энергия электрона на любой орбитали ???? – постоянная Ридберга (знак минус т.к. ядро притягивает электрон)

Энергия фотона Энергия фотона (квант энергии) частота, Гц 6,6 постоянная Планка длина волны, м 300 000км/сскорость света За менее чемсекунд внешние фотоны т.е. свет, тепло, электричество возбуждают электроны и они переходят на высокий уровень( , но электромагнитное взаимодействие( путем обмена фотонами) положительного ядра и отрицательного электрона возвращает его на низкую орбиту ) и он испускает при этом фотон(как воздушный шар порцию воздуха). Рождение новых фотонов компенсируется их поглощением так что их общее число неизменно. Для сравнения: сгорание угля –т.е. соединение одного атома углерода с двумя атомами кислорода выделяет 5эв энергии.

Вероятность обнаружения электрона на1s или 2s орбиталях Электрон делает «оборот» вокруг ядра в течении 150секунд. Если множества раз «сфотографировать» один и тот же электрон то получим следующие картины

Причины (природа) излучений

2.Энергия электромагнитной волны(поля) (Классическая электродинамика) Электромагнитные излучения обладают квантовыми и волновыми свойствами. Напряженность (силовая характеристика определяется в ближней зоне- зоне индукции) полей электрического : E; магнитного: - сила действующая на заряд -магнитная постоянная -индукция магнитного поля; E Объёмная плотность электрического и магнитного полей : Плотность (модуль) потока(энергетическая оценка) электромагнитной волны через единичную площадку (в дальней зоне – волновой) равна: (Вт/)

S-площадь сферы радиусом R

В ближней зоне измеряется -E, H, в дальней-W

3.Действие излучений вызывает (Природа происхождения излучений и их поглощения однотипна - это быстро (миллионные доли секунды) протекающее нарушение электромагнитного взаимодействия)

Особенности воздействия полей

Биологическое действие Нарушения механизмов регуляции вегетативной нервной системы проявляются в развитии функциональных изменений со стороны сердечно-сосудистой системы в виде лабильности пульса и артериального давления, нейроциркуляторной дистонии гипертензивного типа, нарушения процесса реполяризации миокарда.

6

Биологические действия

Биологические действия

Защита от переменных ЭМП и ЭМИ

Защита от постоянных электрических и магнитных полей Защита временем Защита расстоянием Электростатическое экранирование – замыкание электрического поля на поверхности металлической массы экрана и ипередачи зарядов на заземлённый корпус (землю) Магнитостатическое экранирование – замыкание магнитного поля в толще экрана, обладающего повышенной магнитопроводимостью.

Требования СанПиН 2.2.2/2.2.4.1340-03 по электромагнитным полям на рабочих местах с ПЭВМ

Приборы для идентификации ЭМП

Приборы для измерения электромагнитных полей и излучений при аттестации рабочих мест (частотные диапазоны) П3-41 Эл.магнитные излучения дипазона 0,03- 3 МГц; Эл.магнитные излучения диапазона 3 - 30 МГц; Эл.магнитные излучения диапазона 30 - 300 МГц; Эл.магнитные излучения диапазона 300 МГц – 300 ГГц (60 ГГц) П3-70/1 Геомагнитное поле (ослабление); Постоянное магнитное поле; Электростатическое поле; Электрические поля промышленной частоты 50 Гц; Магнитные поля промышленной частоты 50 Гц; Электромагнитные поля ПЭВМ (5 Гц – 400 кГц); Эл.магнитные излучения 0,01 – 0,03 МГц (10-30 кГц)

основополагающий момент "Шведского стандарта" Нормы на электрическое поле в диапазоне 5 Гц – 400 кГц (25 В/м и 2,5 В/м) установлены в этом стандарте для измерений с антенной в виде диска диаметром 300 мм

Пример прибора с однокомпонентными преобразователями антенны, при использовании которого в процессе измерения требуется определенная ориентация его антенны на источник ЭМП

Характеристики универсального средства измерений (П3-70/1 + ЭкоТерма + Эколайт-01 ) Измерение факторов производственной среды: Геомагнитное поле; Постоянное магнитное поле; Электростатическое поле; Электрические поля промышленной частоты 50 Гц; Магнитные поля промышленной частоты 50 Гц; Электромагнитные поля ПЭВМ (5 Гц – 400 кГц); Эл.магнитные излучения 0,01 – 0,03 МГц (10-30 кГц); Температура; Относительная влажность; Барометрическое давление; Скорость движения воздуха; ТНС-индекс; Освещенность; Яркость; Коэффициент пульсаций; КЕО

Мишенью для СВЧ-излучения является молекула, обладающая ЭМ-свойствами. Это, прежде всего, молекулы воды. Живой организм человека в основном (на 95 % в младенчестве и на 60% в старости) состоит из воды. Все вещества при растворении в воде образуют гидратные оболочки. Слабые ЭМП низкой частоты изменяют метастабильные структуры в воде, что резко снижает концентрацию ионов калия и ведет к образованию активных свободных радикалов. ЭМ-энергия СВЧ-излучений, воздействия на воду, переходит в тепловую энергию и последующие биоэффекты в клетках и тканях связаны с повышением их температуры локально, а затем и с разогреванием всего организма. Чем больше величина СВЧ-волны, тем глубже в тканях тепловой ожог. Повышение температуры вызывает возбуждение терморецепторов. Раздражаются и механорецепторы в очаге поражения из-за «объемного эффекта» разогретой тканевой жидкости. Одновременно с тепловым проявляется и резонансный эффект в разрушении молекул ДНК, АТФ, уменьшении степени связывания К+, Са2+ и других ионов. Меняется проницаемость мембран для K+ и Na+. Доказано: основной механизм влияния ЭМИ НЧ на биологические объек­ты определяется тем, что при Е = 30 кВ/м каж­дую секунду в клетку вводится 104ионов Na+ и выводится такое же количество ионов К+, что требует повышения расхода энергии. Доля поглощения СВЧ-энергии водой составляет: на частотах 1 ГГц — 50 %, 10 ГГц — 90 %, а при 30 ГГц — 98 %. Эффект поглощения СВЧ-энергии клетками и тканями — тепловое и нетепловое действие. Нарушаются структура и функции нервной клетки, эритроцита, других клеток. Наиболее интенсивно перегреваются органы, которые не содержат кровеносных сосудов (хрусталик, семенники, яичники и др.). В том смысле »органом-мишенью» для СВЧ является глаз, гонады и сперматозоиды.

Источники электромагнитных полей В целом общий электромагнитный фон состоит из источников естественного (электрические и магнитные поля Земли, радиоизлучения Солнца и галактик) и искусственного (антропогенного) происхождения (телевизионные и радиостанции, линии электропередачи, электробытовая техника). Источниками электромагнитных излучений также служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др.  Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см2

Первая группа природных электромагнитных полей. Измерения с помощью специальных электрических зондов показали наличие электрического поля у Земли с отрицательным зарядом и переменной во времени напряженностью. В среднем напряженность поля у самой поверхности Земли составляет 130 В/см, убывая с высотой по экспоненциальному закону. Годовые изменения сходны по характеру на всем земном шаре: максимум в январе – феврале (до 150 – 250 В/м) и минимум в июне – июле (100 – 120 В/м). Между точками, находящимися на расстоянии, равном среднему значению роста человека, разность потенциалов оказывается равной примерно 200 В. Человек не чувствует этого электрического напряжения и его не поражает ток потому, что он сам является хорошим проводником электричества. Как и всякий проводник, тело человека сильно искажает электрическое поле. Эквипотенциальные поверхности поля огибают поверхность тела человека так же, как они огибают металлический предмет, и все точки тела человека находятся под одним и тем же потенциалом

Спектр радиоизлучения Солнца и галактик занимает область от 10 МГц до 10 ГГц (видимое, ультрафиолетовое, инфракрасное излучения). Интенсивность солнечного излучения составляет 10-10 – 10-8 Вт/м. Во время вспышек излучение усиливается в несколько десятков раз. Спектр и интенсивность радиоизлучения галактик близки к спектру и интенсивности Солнца.

Как показывают измерения, полный заряд Земли составляет около 6·105 Кл. Полная разность потенциала между поверхностью Земли и верхними положительно заряженными слоями атмосферы составляет почти 400 000 В. Из-за наличия проводимости атмосферы между Землей и атмосферой непрерывно происходит разряд с полным суммарным током 1800 А, причем этот ток испытывает суточные вариации. Максимум этого тока, примерно на 15 % больше среднего, приходится на 19 часов по лондонскому времени, причем этот максимум достигается одновременно для всех точек Земли. Возобновление электрического заряда Земли, согласно современным представлениям, происходит за счет разрядов молний.

Магнитометр трехкомпонентный малогабаритный - измеритель магнитного поля «МТМ-01»

Рис. 7.3. Магнитометр трехкомпонентный малогабаритный - измеритель магнитного поля «МТМ-01» Предназначен для обеспечения контроля за биологически опасными уровнями геомагнитного и гипогеомагнитного поля по ГОСТР 51724-2001. Магнитометр «МТМ-01» (производитель - приборостроительная компания «НТМ-Защита») обеспечивает селективную регистрацию постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 200 А/м. Измерительный преобразователь устойчив к воздействию переменных магнитных полей промышленной частоты 50 Гц напряженностью не менее 5 А/м и частоты 400 Гц напряженностью) не менее 0,6 А/м.

Рис. 7.2. Измеритель параметров ЭМП промышленной частоты 50 Гц «BE-50» Предназначен для измерения среднеквадратичного значения напряженности электрического и магнитного полей промышленной частоты 50 Гц. Применяется для контроля норм по электромагнитной безопасности промышленных электроустановок и для проведения комплексного санитарно-гигиенического обследования жилых и производственных помещений и рабочих мест. Технические характеристики: диапазон частот: от 48 до 52 Гц; диапазон измеряемых эффективных значений индукции магнитного поля: от 0,001 до 10 мТл; диапазон измеряемых значений напряженности электрического поля: от 0,01 до 10 кВ/м; использован трехкомпонентный датчик-преобразователь поля; изотропные измерения; автоматическое определение параметров индукции эллиптически поляризованного магнитного поля при любой ориентации антенны; измерение максимального модуля и эффективного значения индукции магнитного поля; развитые функции фильтрации сигнала. (Производитель: приборостроительная компания «НТМ-Защита»

Рис. 7.1. Измеритель плотности потока энергии электромагнитного поля ПЗ-33 Предназначен для измерения плотности потока энергии (ППЭ) в режиме непрерывной генерации при проведении контроля уровней электромагнитного поля. В качестве датчика ППЭ используется всенаправленная широкополосная антенна с телескопической рукояткой. Программное обеспечение работы предоставляет широкие потребительские возможности для пользователей: •  определение полной экспозиционной дозы облучения за время измерения, •  проведение длительных серий измерений с запоминанием результатов измерений в серии и возможностью последующего считывания их из памяти; •  возможность передачи данных по стандартному RS 232 - интерфейсу в персональный компьютер с последующим редактированием их (добавление комментариев, заключения и пр.) и распечаткой в форме протокола измерений. Технические характеристики: диапазон частот: от 0,3 до 4 ГГц; диапазон измеряемых ППЭ: от 0,1 до250мкВт/см2; погрешность измерения ППЭ: ?3 дБ; по рабочим условиям применения относится к группе 3 по ГОСТ 22261-94: температура окружающего воздуха: от +5 до + 40?С; относительная влажность воздуха: 90% (при температуре +25?С); атмосферное давление: 70...106,7 (537...800) кПа (мм рт.ст.); вес: не более 0,55 кг(производитель: Приборостроительная компания «НТМ-Защита»).