Mi az elektromágneses mikrohullámú sugárzás. Mikrohullámok okozta ártalmak: mikrohullámú sugárzás

A rádiósugárzás tartománya a gamma-sugárzás ellentéte, és az egyik oldalon szintén korlátlan - a hosszú hullámoktól és az alacsony frekvenciáktól.

A mérnökök több részre osztják. A legrövidebb rádióhullámokat vezeték nélküli adatátvitelre használják (internet, mobil és műholdas telefónia); méter, deciméter és ultrarövid hullámok (VHF) foglalják el a helyi televízió- és rádióállomásokat; a rövidhullámokat (HF) a globális rádiókommunikációhoz használják - visszaverődnek az ionoszféráról, és körbejárhatják a Földet; a közép- és hosszúhullámokat regionális rádióműsorszóráshoz használják. Az ultrahosszú hullámok (ELW) - 1 km-től több ezer kilométerig - behatolnak a sós vízbe, és tengeralattjárókkal való kommunikációra, valamint ásványok felkutatására használják.

A rádióhullámok energiája rendkívül alacsony, de fémantennában az elektronok gyenge rezgését gerjesztik. Ezeket a rezgéseket ezután felerősítik és rögzítik.

A légkör 1 mm-től 30 m-ig terjedő rádióhullámokat sugároz, amelyek lehetővé teszik a galaxismagok megfigyelését. neutroncsillagok, más bolygórendszerek, de a rádiócsillagászat leglenyűgözőbb vívmánya a kozmikus források rekordnagyságú részletes képei, amelyek felbontása meghaladja az ívmásodperc tízezrelékét.

Mikrohullámú

A mikrohullámú sütő a rádiósugárzásnak az infravörös melletti részsávja. Ultramagas frekvenciájú (mikrohullámú) sugárzásnak is nevezik, mert a rádiótartományban a legmagasabb frekvenciájú.

A mikrohullámú tartomány azért érdekes a csillagászoknak, mert rögzíti azt, ami az időkből megmaradt ősrobbanás kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (más név a mikrohullámú kozmikus háttér). 13,7 milliárd évvel ezelőtt bocsátották ki, amikor az Univerzum forró anyaga átlátszóvá vált saját hősugárzása számára. Ahogy az Univerzum tágul, a CMB lehűlt, és ma hőmérséklete 2,7 K.

A CMB sugárzás minden irányból érkezik a Földre. Manapság az asztrofizikusokat a mikrohullámú tartományban izzó égbolt inhomogenitásai érdeklik. Arra használják, hogy meghatározzák, hogyan kezdtek galaxishalmazok kialakulni a korai Univerzumban, hogy teszteljék a kozmológiai elméletek helyességét.

De a Földön a mikrohullámú sütőt olyan hétköznapi feladatokra használják, mint a reggeli felmelegítése és a mobiltelefonon való beszélgetés.

A légkör átlátszó a mikrohullámok számára. Használhatók műholdakkal való kommunikációra. Vannak olyan projektek is, amelyek az energiát mikrohullámú sugarak segítségével távolról továbbítják.

Források

Sky Vélemények

Mikrohullámú égbolt 1.9 mm(WMAP)

A kozmikus mikrohullámú háttér, más néven kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, a forró Univerzum lehűlt fénye. Először A. Penzias és R. Wilson fedezte fel 1965-ben ( Nobel-díj 1978) Az első mérések azt mutatták, hogy a sugárzás teljesen egyenletes az egész égbolton.

1992-ben bejelentették az anizotrópia (heterogenitás) felfedezését kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás. Ezt az eredményt a szovjet Relikt-1 műhold kapta, és az amerikai COBE műhold is megerősítette (lásd az égboltot az infravörösben). A COBE azt is megállapította, hogy a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás spektruma nagyon közel áll a fekete testéhez. A 2006-os Nobel-díjat ezért az eredményért ítélték oda.

A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás fényerejének változása az égbolton nem haladja meg a századszázalékot, de jelenlétük finom inhomogenitásokra utal az anyag eloszlásában, amely az égbolton létezett. korai szakaszban az Univerzum evolúciója, és galaxisok és halmazaik embriójaként szolgált.

A COBE és a Relict adatok pontossága azonban nem volt elegendő a kozmológiai modellek teszteléséhez, ezért 2001-ben piacra került egy új, pontosabb WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) készülék, amely 2003-ra elkészítette az intenzitáseloszlás részletes térképét. a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás mentén éggömb. Ezen adatok alapján most finomítják a kozmológiai modelleket és a galaxisok evolúciójával kapcsolatos elképzeléseket.

A CMB akkor keletkezett, amikor az Univerzum kora körülbelül 400 ezer év volt, és a tágulás és lehűlés következtében átlátszóvá vált saját hősugárzása számára. Kezdetben a sugárzás Planck (fekete test) spektrumú volt, hőmérséklete körülbelül 3000 Kés figyelembe vették a spektrum közeli infravörös és látható tartományait.

Ahogy az Univerzum tágul, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás vöröseltolódást tapasztalt, ami a hőmérséklet csökkenéséhez vezetett. Ma a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás hőmérséklete 2,7 TOés a spektrum mikrohullámú és távoli infravörös (szubmilliméteres) tartományába esik. A grafikon a Planck-spektrum hozzávetőleges nézetét mutatja ezen a hőmérsékleten. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás spektrumát először a COBE műhold mérte meg (lásd az infravörös égboltot), amelyért 2006-ban Nobel-díjat kapott.

Rádióég a 21-es hullámon cm, 1420 MHz(Dickey és Lockman)

Híres spektrumvonal hullámhosszal 21.1 cm egy másik módja a semleges atomi hidrogén megfigyelésének az űrben. A vonal a talaj úgynevezett hiperfinom hasadása miatt jelenik meg energiaszint hidrogénatom.

A gerjesztetlen hidrogénatom energiája a proton és az elektron spinjének relatív orientációjától függ. Ha párhuzamosak, az energia valamivel magasabb. Az ilyen atomok spontán módon átalakulhatnak antipárhuzamos forgású állapotba, és olyan kvantum rádiósugárzást bocsátanak ki, amely egy apró energiafelesleget visz el. Ez egy atommal átlagosan 11 millió évente egyszer fordul elő. De a hidrogén hatalmas eloszlása ​​az Univerzumban lehetővé teszi a gázfelhők megfigyelését ezen a frekvencián.

Rádióég a 73,5 hullámon cm, 408 MHz(Bonn)

Ez a leghosszabb hullámhossz az égbolt felmérések közül. Olyan hullámhosszon hajtották végre, amelyen jelentős számú forrás figyelhető meg a Galaxisban. Ráadásul a hullámhossz megválasztását technikai okok határozták meg. A felmérés elkészítéséhez a világ egyik legnagyobb teljes körben forgó rádióteleszkópját, a 100 méteres bonni rádióteleszkópot használták.

Földi alkalmazás

Fő előnye mikrohullámú sütő- a termékek idővel felmelegítése a teljes térfogatban, és nem csak a felületről.

A hosszabb hullámhosszú mikrohullámú sugárzás mélyebbre hatol, mint az infravörös sugárzás a termékek felszíne alatt. Az élelmiszerek belsejében az elektromágneses rezgések a vízmolekulák forgási szintjét gerjesztik, amelyek mozgása főként az élelmiszer felmelegedését okozza. Ily módon az élelmiszerek mikrohullámú (mikrohullámú) szárítása, leolvasztása, főzése és melegítése történik. Ezenkívül a váltakozó elektromos áramok nagyfrekvenciás áramokat gerjesztenek. Ezek az áramok olyan anyagokban fordulhatnak elő, amelyekben mobil töltésű részecskék vannak.

De éles és vékony fémtárgyakat nem lehet mikrohullámú sütőbe tenni (ez különösen vonatkozik az ezüsttel és arannyal bevont fémdíszítésű edényekre). Még egy vékony aranyozott gyűrű is a lemez széle mentén erős elektromos kisülést okozhat, amely károsítja a kemencében elektromágneses hullámot létrehozó eszközt (magnetron, klystron).

A cellás telefónia működési elve egy rádiócsatorna használatán alapul (mikrohullámú tartományban) az előfizető és az egyik bázisállomás közötti kommunikációhoz. Az információ továbbítása a bázisállomások között általában digitális kábelhálózatokon keresztül történik.

A bázisállomás hatótávolsága - a cella mérete - több tíztől több ezer méterig terjed. Ez a tájtól és a térerőtől függ, ami úgy van kiválasztva, hogy ne legyen túl sok aktív előfizető egy cellában.

A GSM szabványban egy bázisállomás legfeljebb 8 telefonbeszélgetést tud egyszerre támogatni. Nyilvános rendezvényeken és természeti katasztrófák a hívó előfizetők száma meredeken növekszik, ez túlterheli a bázisállomásokat, és megszakításokhoz vezet a cellás kommunikációban. Ilyen esetekben mobilszolgáltatók Vannak olyan mobil bázisállomások, amelyek gyorsan eljuttathatók olyan területekre, ahol nagy tömegek vannak.

Sok vita folyik a mobiltelefonok mikrohullámú sugárzásának lehetséges káros hatásairól. Beszélgetés közben a jeladó a személy fejének közvetlen közelében van. Az ismételt vizsgálatokat még nem tudták megbízhatóan regisztrálni negatív hatást mobiltelefonok rádiósugárzása az egészségre. Bár nem zárható ki teljesen a gyenge mikrohullámú sugárzás testszövetekre gyakorolt ​​hatása, komoly aggodalomra nincs ok.

A televíziós képeket méteres és deciméteres hullámokon továbbítják. Minden keret vonalra van osztva, amelyek mentén bizonyos módon fényerő változik.

A televízióállomás adója folyamatosan sugároz egy szigorúan rögzített frekvenciájú rádiójelet, ezt vivőfrekvenciának nevezik. A TV vevőáramköre hozzá van állítva - rezonancia keletkezik benne a kívánt frekvencián, lehetővé téve, hogy gyenge elektromágneses rezgéseket vegyen fel. A képpel kapcsolatos információkat az oszcillációk amplitúdója továbbítja: a nagy amplitúdó nagy fényerőt, az alacsony amplitúdó a kép sötét területét jelenti. Ezt az elvet amplitúdómodulációnak nevezik. A hangot hasonló módon továbbítják a rádióállomások (kivéve az FM-állomásokat).

A digitális televíziózásra való átállással a képkódolás szabályai megváltoznak, de a vivőfrekvencia és moduláció elve változatlan marad.

Parabolaantenna geostacionárius műhold jelének vételéhez mikrohullámú és VHF tartományban. Működési elve megegyezik a rádióteleszkóppal, de az edényt nem kell mozgathatóvá tenni. A telepítéskor a műholdra van irányítva, amely mindig egy helyen marad a földi szerkezetekhez képest.

Ezt úgy érik el, hogy a műholdat geostacionárius pályára állítják körülbelül 36 ezres magasságban. km a Föld egyenlítője felett. A keringési periódus ezen a pályán pontosan megegyezik a Föld tengelye körüli forgási periódusával a csillagokhoz képest - 23 óra 56 perc 4 másodperc. A tányér mérete a műholdadó teljesítményétől és sugárzási mintájától függ. Minden műholdnak van egy elsődleges szolgáltatási területe, ahol a jeleit egy 50-100 átmérőjű tányér fogadja. cm, és a perifériás zóna, ahol a jel gyorsan gyengül, és akár 2-3 antenna is szükséges lehet a vételéhez. m.

A mikrohullámú hullámok tulajdonságai

A modern életben az ultramagas frekvenciájú hullámokat nagyon aktívan használják. Vessen egy pillantást a sajátjára mobiltelefon– mikrohullámú tartományban működik.

Minden technológia, mint például a Wi-Fi, vezeték nélküli Wi-Max, 3G, 4G, LTE (Long Term Evolution), Bluetooth rövid hatótávolságú rádióinterfész, radar és rádiónavigációs rendszer ultramagas frekvenciájú (mikrohullámú) hullámokat használ.

A mikrohullámú sütő alkalmazásra talált az iparban és az orvostudományban. Más módon a mikrohullámú hullámokat mikrohullámoknak is nevezik. A háztartási mikrohullámú sütő működése is a mikrohullámú sugárzás felhasználásán alapul.

Mikrohullámú- ezek ugyanazok a rádióhullámok, de az ilyen hullámok hullámhossza több tíz centimétertől egy milliméterig terjed. A mikrohullámok egy köztes helyet foglalnak el az ultrarövid hullámok és az infravörös sugárzás között. Ez a köztes helyzet a mikrohullámú sütő tulajdonságait is befolyásolja. A mikrohullámú sugárzás rádióhullámok és fényhullámok tulajdonságaival is rendelkezik. Például a mikrohullámú sugárzás látható fény és infravörös tulajdonságokkal rendelkezik elektromágneses sugárzás.

LTE mobil hálózati állomás

A mikrohullámok, amelyek hullámhossza centiméteres, magas sugárzási szint mellett biológiai hatásokat okozhatnak. Ráadásul a centiméteres hullámok rosszabbul haladnak át az épületeken, mint a deciméteres hullámok.

A mikrohullámú sugárzás keskeny sugárba koncentrálható. Ez a tulajdonság közvetlenül befolyásolja a mikrohullámú tartományban működő vevő- és adóantennák kialakítását. Senki sem fog meglepődni a műholdas televízió homorú parabolaantennáján, amely nagyfrekvenciás jelet vesz, akár egy homorú tükör, amely fénysugarakat gyűjt össze.

A mikrohullámok a fényhez hasonlóan egyenes vonalban haladnak, és szilárd tárgyak blokkolják őket, hasonlóan ahhoz, ahogy a fény nem halad át az átlátszatlan tárgyakon. Tehát, ha helyi Wi-Fi hálózatot telepít egy lakásban, akkor abban az irányban, ahol a rádióhullám akadályokkal, például válaszfalakkal vagy mennyezetekkel találkozik, a hálózati jel kisebb lesz, mint az akadályoktól mentesebb irányba. .

A GSM cellás bázisállomások sugárzását a fenyvesek meglehetősen erősen csillapítják, mivel a tűk mérete és hossza megközelítőleg a hullámhossz felével egyenlő, és a tűk egyfajta vevőantennaként szolgálnak, gyengítve ezzel az elektromágneses teret. A sűrű trópusi erdők is befolyásolják az állomások jeleinek gyengülését. A frekvencia növekedésével a mikrohullámú sugárzás csillapítása növekszik, ha azt természetes akadályok akadályozzák.

A cellás kommunikációs berendezések még a villanyoszlopokon is megtalálhatók.

A mikrohullámok terjedése a szabad térben, például a Föld felszíne mentén a horizontra korlátozódik, ellentétben a hosszú hullámokkal, amelyek körbehajlhatnak. földgolyó az ionoszféra rétegeiben való visszaverődés miatt.

A mikrohullámú sugárzásnak ezt a tulajdonságát a cellás kommunikációban használják. A szolgáltatási terület cellákra van osztva, amelyekben egy saját frekvencián működő bázisállomás található. A szomszédos bázisállomás más frekvencián működik, hogy a közeli állomások ne zavarják egymást. Ezután következik az ún újrafelhasználás rádiófrekvenciák.

Mivel az állomás sugárzását a horizont blokkolja, lehetőség van bizonyos távolságra azonos frekvencián működő állomás telepítésére. Ennek eredményeként az ilyen állomások nem zavarják egymást. Kiderül, hogy a kommunikációs hálózat által használt rádiófrekvenciás sáv el van mentve.

GSM bázisállomás antennák

Rádiófrekvenciás spektrum természetes, korlátozott erőforrás, mint például az olaj vagy a gáz. A frekvenciák elosztását Oroszországban a Rádiófrekvenciák Állami Bizottsága (SCRF) végzi. A vezeték nélküli hozzáférési hálózatok kiépítésére vonatkozó engedély megszerzése érdekében időnként valódi „vállalati háborúkat” vívnak a mobilhálózat-üzemeltetők.

Miért használnak mikrohullámú sugárzást a rádiókommunikációs rendszerekben, ha annak terjedési tartománya nem ugyanaz, mint például a hosszú hullámoké?

Ennek az az oka, hogy minél nagyobb a sugárzás frekvenciája, annál több információ továbbítható a segítségével. Például sokan tudják, hogy az optikai kábel rendkívül nagy, terabit/másodpercnyi információátviteli sebességgel rendelkezik.

Minden nagy sebességű távközlési autópálya száloptikát használ. Az információhordozó itt a fény, amelynek elektromágneses hullámának frekvenciája aránytalanul nagyobb, mint a mikrohullámoké. A mikrohullámok pedig a rádióhullámok tulajdonságaival rendelkeznek, és akadálytalanul terjednek a térben. A fény- és lézersugarak erősen szórtak a légkörben, ezért nem használhatók mobil kommunikációs rendszerekben.

Sok ember konyhájában van mikrohullámú sütő (mikrohullám), amit az ételek melegítésére használnak. Munka ennek a készüléknek a mikrohullámú sugárzás polarizációs hatásai alapján. Meg kell jegyezni, hogy a tárgyak mikrohullámú hullámok segítségével történő melegítése nagyobb mértékben belülről történik, ellentétben az infravörös sugárzással, amely a tárgyat kívülről befelé melegíti. Ezért meg kell értenie, hogy a hagyományos és a mikrohullámú sütőben történő fűtés eltérően történik. Mikrohullámú sugárzás is, például frekvencián 2,45 GHz több centiméterre képes behatolni a testbe, és a keletkező felmelegedés 2000-os teljesítménysűrűségnél érezhető. 20 – 50 mW/cm2 ha néhány másodpercig sugárzásnak van kitéve. Nyilvánvaló, hogy az erős mikrohullámú sugárzás belső égési sérüléseket okozhat, mivel a melegítés belülről történik.

2,45 Gigahertz mikrohullámú működési frekvencián, sima víz képes minél jobban elnyeli a mikrohullámú hullámok energiájátés hővé alakítja, ami valójában a mikrohullámú sütőben történik.

Miközben folyamatos vita folyik a mikrohullámú sugárzás veszélyeiről, a katonaságnak már lehetősége van a gyakorlatban is kipróbálni az úgynevezett „sugárpisztolyt”. Így az Egyesült Államokban egy olyan készüléket fejlesztettek ki, amely egy szűken irányított mikrohullámú sugarat „lő”.

A telepítés úgy néz ki, mint egy parabolaantenna, csak nem homorú, hanem lapos. Az antenna átmérője meglehetősen nagy - ez érthető, mert a mikrohullámú sugárzást szűken irányított sugárba kell koncentrálni nagy távolságra. A mikrohullámú pisztoly 95 gigahertzes frekvencián működik, effektív „lövési” hatótávolsága pedig körülbelül 1 kilométer. Az alkotók szerint ez nem a határ. A teljes telepítés egy katonai humvee-n alapul.

A fejlesztők szerint ez az eszköz nem jelent halálos veszélyt, és demonstrációk szétoszlatására használják majd. A sugárzás ereje olyan, hogy amikor egy személy belép a sugár fókuszába, erős égő érzést tapasztal a bőrén. Azok szerint, akik ilyen sugárnak voltak kitéve, úgy tűnt, hogy a bőrt nagyon forró levegő melegíti fel. Ilyenkor természetes vágy támad az elrejtőzésre, az ilyen hatás elől való menekülésre.

Ennek az eszköznek a működése azon alapul, hogy a 95 GHz-es mikrohullámú sugárzás fél milliméternyire behatol a bőrrétegbe, és a másodperc törtrésze alatt helyi felmelegedést okoz. Ez elég ahhoz, hogy a fegyver alatt álló személy fájdalmat és égő érzést érezzen a bőr felszínén. Hasonló elven működnek az ételek mikrohullámú sütőben történő melegítése is, csak mikrohullámú sütőben a mikrohullámú sugárzást a melegítendő étel elnyeli és gyakorlatilag nem hagyja el a kamrát.

On pillanatnyilag A mikrohullámú sugárzás biológiai hatásai nem teljesen ismertek. Ezért bármit is mondanak az alkotók, hogy a mikrohullámú pisztoly nem káros az egészségre, kárt okozhat az emberi test szerveiben és szöveteiben.

Érdemes megjegyezni, hogy a mikrohullámú sugárzás leginkább a lassú hőkeringéssel rendelkező szerveket károsítja - ezek az agy és a szem szövetei. Az agyszövetnek nincsenek fájdalomreceptorai, és nem lehet érezni a sugárzás nyilvánvaló hatásait. Azt is nehéz elhinni, hogy sok pénzt különítenek el egy „demonstrációs riasztó” fejlesztésére - 120 millió dollárt. Ez természetesen katonai fejlesztés. Ráadásul nincs különösebb akadálya annak, hogy a fegyver nagyfrekvenciás sugárzásának erejét olyan szintre növeljük, amikor már pusztító fegyverként is használható. Kívánság szerint kompaktabbá is tehető.

A katonaság azt tervezi, hogy elkészíti a mikrohullámú pisztoly repülő változatát. Biztosan felteszik valami drónra és távirányítanak.

A mikrohullámú sugárzás okozta ártalmak

A mikrohullámú hullámok kibocsátására alkalmas elektronikus eszközök dokumentumai megemlítik az úgynevezett SAR-t. A SAR a fajlagos abszorpciós ráta elektromágneses energia. Egyszerűen fogalmazva, ez az a sugárzási teljesítmény, amelyet a test élő szövetei nyelnek el. A SAR-t watt per kilogrammban mérik. Tehát az USA-ban a megengedett szintet 1,6 W/kg-ban határozták meg. Európában valamivel nagyobb. A fejre 2 W/kg, a többi testrészre 4 W/kg. Oroszországban szigorúbb korlátozások vannak érvényben, és a megengedett sugárzást W/cm 2 -ben mérik. A norma 10 μW/cm2.

Annak ellenére, hogy a mikrohullámú sugárzást általában nem ionizálónak tekintik, érdemes megjegyezni, hogy minden élő szervezetre hatással van. Például az „Agy elektromágneses mezőkben” (Yu. A. Kholodov) című könyv számos kísérlet eredményét mutatja be, valamint bemutatja az elektromágneses tereknek való kitettségre vonatkozó szabványok bevezetésének bonyolult történetét. Az eredmények elég érdekesek. A mikrohullámú sugárzás számos élő szervezetben végbemenő folyamatot érint. Ha érdekel olvasd el.

Mindebből néhány egyszerű szabály következik. A lehető legkevesebbet beszéljen a mobiltelefonján. Tartsa távol a fejtől és a fontos testrészektől. Ne aludjon okostelefonjával a karjában. Ha lehetséges, használjon headsetet. Maradjon távol a mobil bázisállomásoktól (lakó- és munkahelyi helyiségekről beszélünk). Nem titok, hogy a mobilkommunikációs antennákat a lakóépületek tetején helyezik el.

Okostelefon vagy táblagép használatakor is érdemes a mobilinternet „kertjébe kővel dobni”. Ha internetezik, a készülék folyamatosan továbbítja az adatokat a bázisállomásnak. Még akkor is, ha a sugárzási teljesítmény kicsi (minden a kommunikáció minőségétől, az interferenciától és a bázisállomás távolságától függ), hosszan tartó használat esetén a negatív hatás garantált. Nem, nem fogsz kopaszodni, és nem kezdsz ragyogni. Az agyban nincsenek fájdalomreceptorok. Ezért „lehetősége és lehetőségei szerint” meg fogja szüntetni a „problémákat”. Csak nehezebb lesz koncentrálni, fokozódik a fáradtság stb. Olyan, mintha mérget innék kis adagokban.

A természetben létező elektromágneses hullámok hatalmas választéka között a mikrohullámú vagy mikrohullámú sugárzás (mikrohullám) nagyon szerény helyet foglal el. Ez a frekvenciatartomány a rádióhullámok és a spektrum infravörös része között található. A hossza nem különösebben nagy. Ezek 30 cm és 1 mm közötti hullámok.

Beszéljünk eredetéről, tulajdonságairól, az emberi környezetben betöltött szerepéről, arról, hogy ez a „néma láthatatlanság” hogyan hat az emberi szervezetre.

Mikrohullámú sugárforrások

A mikrohullámú sugárzásnak vannak természetes forrásai - a Nap és más űrobjektumok. Az ő sugárzásuk hátterében zajlott az emberi civilizáció kialakulása és fejlődése.

De mindenféle technikai vívmányokkal telített századunkban mesterséges források is bekerültek a természeti háttérbe:

• radar és rádiónavigációs berendezések;
• műholdas televíziós rendszerek;
• mobiltelefonok és mikrohullámú sütők.

Hogyan hat a mikrohullámú sugárzás az emberi egészségre

A mikrohullámú sugárzás emberre gyakorolt ​​hatását vizsgáló tanulmány eredményei lehetővé tették annak megállapítását, hogy a mikrohullámú sugárzásnak nincs ionizáló hatása. Az ionizált molekulák olyan hibás anyagrészecskék, amelyek kromoszómák mutációjához vezetnek. Ennek eredményeként az élő sejtek új (hibás) tulajdonságokra tehetnek szert. Ez a megállapítás nem jelenti azt, hogy a mikrohullámú sugárzás nem káros az emberre.

A mikrohullámú sugarak emberre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása lehetővé tette a következő kép megállapítását - amikor a besugárzott felületet érintik, az emberi szövet részlegesen elnyeli a beérkező energiát. Ennek eredményeként nagyfrekvenciás áramok gerjesztődnek bennük, felmelegítve a testet.

A hőszabályozási mechanizmus reakciójaként fokozott vérkeringés következik. Ha a besugárzás helyi volt, a fűtött területekről gyors hőelvonás lehetséges. Általános sugárzásnál nincs ilyen lehetőség, ezért veszélyesebb.

Mivel a vérkeringés hűsítő tényezőként működik, a termikus hatás az erekből kimerült szervekben a legkifejezettebb. Mindenekelőtt a szemlencsében, ami annak elhomályosulását és pusztulását okozza. Sajnos ezek a változások visszafordíthatatlanok.

A legjelentősebb abszorpciós kapacitás a magas folyékony komponens tartalmú szövetekben található: vér, nyirok, gyomornyálkahártya, belek és a szemlencse.

Ennek eredményeként a következőket tapasztalhatja:

• változások a vérben és a pajzsmirigyben;
• az adaptációs és anyagcsere-folyamatok hatékonyságának csökkenése;
• a mentális szférában bekövetkező változások, amelyek depresszív állapotokhoz vezethetnek, instabil pszichéjű emberekben pedig öngyilkossági hajlamot váltanak ki.

A mikrohullámú sugárzás kumulatív hatású. Ha kezdetben a hatása tünetmentes, akkor fokozatosan kóros állapotok alakulnak ki. Kezdetben fokozott fejfájásban, fáradtságban, alvászavarban nyilvánulnak meg vérnyomás, szívfájdalom.

Hosszan tartó és rendszeres mikrohullámú sugárzásnak való kitettség a korábban felsorolt ​​mélyreható változásokhoz vezet. Vagyis vitatható, hogy a mikrohullámú sugárzásnak van negatív hatást az emberi egészségről. Ezenkívül megfigyelték a mikrohullámokra való életkorral összefüggő érzékenységet - a fiatal organizmusok érzékenyebbnek bizonyultak a mikrohullámú EMF hatására ( elektromágneses mező).

A mikrohullámú sugárzás elleni védelem

A mikrohullámú sugárzás személyre gyakorolt ​​hatásának jellege a következő tényezőktől függ:

• a sugárforrástól való távolság és annak intenzitása;
• a besugárzás időtartama;
• hullámhossz;
• a sugárzás típusa (folyamatos vagy pulzáló);
• külső körülmények;
• a test állapota.

Mert számszerűsítése veszély, bevezetésre került a sugárzássűrűség és a megengedett sugárterhelés fogalma. Hazánkban ezt a szabványt tízszeres „biztonsági ráhagyással” veszik, és 10 mikrowatt centiméterenként (10 μW/cm). Ez azt jelenti, hogy az emberi munkahelyen a mikrohullámú energia áramlásának teljesítménye nem haladhatja meg a 10 μW-ot a felület minden centiméterére vonatkoztatva.

Hogy lehet ez? A nyilvánvaló következtetés az, hogy minden lehetséges módon kerülni kell a mikrohullámú sugárzásnak való kitettséget. Az otthoni mikrohullámú sugárzásnak való kitettség csökkentése meglehetősen egyszerű: korlátozni kell a háztartási forrásokkal való érintkezés idejét.

Azoknak, akiknek szakmai tevékenysége mikrohullámú rádióhullámoknak való kitettséggel jár, teljesen más védelmi mechanizmussal kell rendelkeznie. A mikrohullámú sugárzás elleni védelmi eszközöket általános és egyéni védelemre osztják.

A kibocsátott energia fluxusa fordított arányban csökken az emitter és a besugárzott felület közötti távolság négyzetének növekedésével. Ezért a legfontosabb kollektív védelmi intézkedés a sugárforrástól való távolság növelése.

A mikrohullámú sugárzás elleni védelem további hatékony intézkedései a következők:

Legtöbbjük azon alapul alapvető tulajdonságait mikrohullámú sugárzás - a besugárzott felület anyagának visszaverődése és elnyelése. Ezért a védőernyők fényvisszaverőre és nedvszívóra oszthatók.

A fényvisszaverő képernyők fémlemezből, fémhálóból és fémezett szövetből készülnek. A védőképernyők arzenálja meglehetősen változatos. Ezek homogén fémből és többrétegű csomagokból készült lemezszűrők, beleértve a szigetelő és elnyelő anyagok rétegeit (sungit, szénvegyületek) stb.

A lánc utolsó láncszeme a mikrohullámú sugárzás elleni egyéni védőfelszerelés. Ide tartoznak a fémezett szövetből készült munkaruhák (köpenyek és kötények, kesztyűk, csuklyás köpenyek és védőszemüvegek). Az üvegeket vékony fémréteg borítja, amely visszaveri a sugárzást. Viselniük kell őket, ha 1 µW/cm sugárzásnak vannak kitéve.

A védőruházat viselése 100-1000-szeresére csökkenti a sugárterhelés mértékét.

A mikrohullámú sugárzás előnyei

Minden korábbi negatív irányultságú információ arra hivatott, hogy figyelmeztesse olvasónkat a mikrohullámú sugárzásból származó veszélyre. A mikrohullámú sugarak sajátos hatásai között azonban megtalálható a stimuláció kifejezés, vagyis a test általános állapotának vagy szerveinek érzékenységének javulása hatása alatt. Vagyis a mikrohullámú sugárzás emberre gyakorolt ​​hatása előnyös lehet. A mikrohullámú sugárzás terápiás tulajdonsága a fizioterápiában kifejtett biológiai hatásán alapul.

A speciális orvosi generátorból kiinduló sugárzás adott mélységig behatol az emberi testbe, szövetek felmelegedését és hasznos reakciók egész rendszerét okozva. A mikrohullámú eljárásoknak fájdalomcsillapító és viszketéscsillapító hatása van.

Sikeresen alkalmazzák frontális sinusitis és arcüreggyulladás, trigeminus neuralgia kezelésére.

Az endokrin szervek, légzőszervek, vesék befolyásolására, nőgyógyászati ​​megbetegedések kezelésére nagyobb áthatoló erejű mikrohullámú sugárzást alkalmaznak.

A mikrohullámú sugárzás emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásának kutatása több évtizeddel ezelőtt kezdődött. A felhalmozott tudás elegendő ahhoz, hogy meggyőződjünk arról, hogy ezeknek a sugárzásoknak a természetes háttere ártalmatlan az emberre.

Ezen frekvenciák különféle generátorai további hatást hoznak létre. Részesedésük azonban nagyon kicsi, és az alkalmazott védelem meglehetősen megbízható. Ezért a hatalmas ártalmakkal kapcsolatos fóbiák nem mások, mint mítosz, ha minden működési feltétel és a mikrohullámú sugárzók ipari és háztartási forrásaival szembeni védelem teljesül.

A mikrohullámú sütők megalkotása óta a fizikusok és szakorvosok Időnként fellángolnak a viták ennek előnyeiről és ártalmairól technikai vívmány. Valójában a mikrohullámú sütő sugárzásának az emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásáról és a mikrohullámú sütőnek a benne főtt ételekre gyakorolt ​​hatásáról való biztos ismerete nélkül sokan félnek használni.

Érdemes megjegyezni, hogy ezek a félelmek nem alaptalanok: a konyha számára hasznos találmány valóban veszélyessé válhat, ha bizonyos feltételeket. De ha a mikrohullámú sütő működését minden műszaki követelménynek megfelelően szervezik meg, az ultra-nagy frekvenciájú hullámok teljesítik kulináris céljukat anélkül, hogy nagy kárt okoznának az embernek.

A mikrohullámú sütő működési elve

Az étel mikrohullámú sütőben történő melegítésének folyamata a magnetron által keltett sugárzás hatásán alapul. A mikrohullámú sütő ultra-magas frekvenciájának (2450 GHz - ellentétben például az ipari táphálózat áramának 50 Hz-es frekvenciájával) a fűtés szinte azonnal megtörténik, ami a fő előnye. a készülékről.

A termék sikeres melegítésének legfontosabb feltétele a dipólusok jelenléte - olyan molekulák, amelyek egyenetlen töltéseloszlású és összteljesítményűek. elektromos töltés, egyenlő nullával, a pozitív és a poláris elrendezése miatt negatív töltések egy atomban. A dipólusok legszembetűnőbb képviselői közé tartoznak a vízmolekulák, ami azt jelenti, hogy minden magas páratartalmú termék érzékenyebb a mikrohullámú hatásokra. Egy időben növényi olajok nem tartalmaznak dipólus molekulákat, ezért mikrohullámú sütőben melegíteni nem praktikus.

A mikrohullámú sütőben létrehozott elektromágneses térnek köszönhetően a termék belsejében lévő dipólusok másodpercenként körülbelül 6 milliárdszor fordulnak el 180 fokkal. Ez a hihetetlen sebesség az anyag molekuláiban súrlódást okoz, ami a termék belső hőmérsékletének emelkedését okozza. Sokan az elektromos sugárzásnak ebben a fizikailag megmagyarázható hőenergiává történő átalakulásában látják a mikrohullámok ártalmát.

A mikrohullámú sütő káros hatásai és előnyei

Vannak, akik úgy vélik, hogy a bekapcsolt mikrohullámú sütőből kiáramló közvetlen sugárzás károsíthatja a közelben lévőket. Sokan azzal magyarázzák ezt a kockázatot, hogy az emberi test több mint 70%-ban vízből áll, vagyis olyan dipólmolekulákból, amelyek különösen érzékenyek a mikrohullámok hatására. E hatás miatt a víz szerkezete állítólag megváltozik, ahogy ionizálódik (egy további elektron megjelenése a vízatomban vagy egy meglévő elvesztése). Ezért a molekulák megsemmisülése és deformációja nemcsak a felmelegített termékben történik, hanem emberi test. Ez a vélemény azonban téves.

A tudomány azt állítja, hogy a „struktúra” fogalma a vízzel (nevezetesen a vízzel, nem a jéggel) kapcsolatban nem alkalmazható, ami azt jelenti, hogy lehetetlen elpusztítani vagy megváltoztatni a szerkezetét.

Az internet tele van ilyen szlogenekkel

Van-e tudományos bizonyíték arra, hogy a mikrohullámú sütő káros?

A mikrohullámú sütő nem mindig veszélyes az emberre, de csak bizonyos körülmények között. Közvetlen károsodást okozhat a magnetron által keltett mikrohullámú sugárzás kumulatív hatása. Ez csak két esetben lehetséges:

1. Ha a leállító mechanizmus nem működik, amikor az ajtó nyitva van vagy nincs szorosan zárva. A gyártók meggyőződtek arról, hogy a készülék duplán garantált védelmet nyújt a fogyasztó számára a nem kívánt sugárzás ellen, azonban az automatikus leállító rendszer időnként meghibásodik.
2. Ha szénlerakódások vagy egyéb okok miatt az ajtótömítés megsérül. A mikrohullámok a legkisebb lyukakon vagy repedéseken is átszivároghatnak. Ezek a kívülről láthatatlan hibák leggyakrabban azután jelentkeznek hosszú távú használat elektromos készülék.

A mikrohullámú sütők észrevehetetlen repedéseken keresztül történő szivárgása, és még inkább nyitott ajtón keresztül, amikor a generátor nincs kikapcsolva, jelentős károkat okozhat az emberben, beleértve a belső szervek égési sérüléseit is.

A mikrohullámú hullámoknak való kitettség tünetei

A következő jelek alapján gyanítható, hogy egy személyt megsértett a mikrohullámú sütő:

• szédülés;
• a szívelégtelenség jeleinek megjelenése;
• homályos látás;
• álmosság;
• idegesség és ok nélküli sírás (gyermekeknél).

Ha ilyen tüneteket észleltek egy működő elektromos készülék közelében, ez csaknem 100%-os jele annak, hogy a készülék háza nyomásmentes volt.

A mikrohullámú sütő sugárzásszivárgás-ellenőrzésének módszerei

Számos népszerű módszerrel ellenőrizheti, hogy a használatban lévő mikrohullámú sütő veszélyes-e, vagy nem szivárog-e ki sugárzás az ajtón lévő láthatatlan repedéseken keresztül. Használhat speciális mikrohullámú sugárzásérzékelőt is.

Kézi ellenőrzési módszerek

Ezek a módszerek speciális eszköz hiányában meglehetősen egyszerűek, de néhányuk nem mindig ad megbízható eredményt. Ha azonban még nem tud érzékelőt vásárolni, a következőképpen ellenőrizheti a sütőt:

A legnépszerűbb, de legmegbízhatatlanabb ártalmassági vizsgálati módszer végrehajtásához két mobiltelefonra lesz szüksége. Az egyiket be kell tenni a mikrohullámú sütőbe, és szorosan le kell zárni anélkül, hogy bekapcsolná. Ezután hívja fel egy másik mobiltelefonról. Ha cseng, az azt jelenti, hogy a hullámok szabadon áthaladnak a védőajtón kívülről és belülről egyaránt.

A szakemberek ennek a módszernek a hátrányát a mikrohullámú sütők és a mobiltelefonok működési frekvenciái közötti különbségnek tartják, így nem lehet megállapítani a készülék kárát vagy hasznát. hasonló módon Nem valószínű, hogy sikerül.

Ellenőrzés detektorral

A legmegbízhatóbb és leghatékonyabb teszt továbbra is egy speciális eszköz, az úgynevezett mikrohullámú sugárzási detektor használata marad. Szükséges:

1. Helyezzen egy pohár hideg vizet a tűzhelybe.
2. Csukja be az ajtót, és kapcsolja be a sütőt.
3. Vigye közelebb az érzékelőt az ajtóhoz, és lassan mozgassa az ajtó kerülete mentén és átlósan, megállva a sarkoknál. Sugárzás hiányában a műszertű a zöld zónában lesz, és a legkisebb szivárgás hatására a piros zónába kerül.

Javaslatok a mikrohullámú sütő biztonságos használatához

Köztudott, hogy a mikrohullámú sütőtől távolodva a mikrohullámú hullámenergia ereje gyorsan csökken, ezért a legbiztonságosabb, ha a mikrohullámú sütő működése közben bizonyos távolságra van tőle.

A működtető berendezés közelében (kb. 2 cm-re a külső faltól) a megengedett sugárzás mértéke nem haladhatja meg az 5 mW-ot 1 négyzetcm-enként.

Az a mikrohullámú sütő, amelynek kára és haszna az üzemeltetési szabályok betartásától függ, ilyen sugárzással teljesen biztonságos emberi test. Vannak azonban más okok is, amelyek miatt ez a konyhai készülék károkat okozhat. Ezért figyelembe kell vennie a kezelési szabályokat:

• Amikor elektromos készüléket üzemeltet, maradjon távol tőle.
• Ne helyezze a mikrohullámú sütőt tűzhely vagy étkezőasztal közelébe.
• Csak élelmiszerek gyors kiolvasztására és melegítésére használja.
• A felmelegített termékeket nyitott, nem hermetikusan lezárt formába helyezzük (ez még a vastag fóliában lévő kolbászra is vonatkozik).
• Ne helyezzen a belsejébe fém edényeket vagy kerámia edényeket fém festett peremmel - ez ív keletkezését okozhatja, amely veszélyezteti a magnetron és a védőburkolat integritását.
• Ügyeljen arra, hogy a védőajtó tiszta legyen, és ne hagyja, hogy szénlerakódások képződjenek rajta, ami a ház nyomáscsökkenéséhez vezethet.

A beültetett szívritmus-szabályozóval rendelkező személyek nem használhatnak mikrohullámú készüléket.

Mely ételek nem alkalmasak mikrohullámú sütőbe és miért?

Mikrohullámú sütő használata közben tilos a következő típusok edények:

1. Fémből készült. Bármelyik típusa - öntöttvas, acél, sárgaréz, réz - visszaveri a mikrohullámokat, meggátolva azok behatolását a termékbe. Ezen túlmenően, mivel elektromosan vezetőképesek, szikrakisülést és elektromágneses mező kialakulását idézhetik elő, ami veszélyes a mikrohullámú sütők számára.
2. Üvegből és porcelánból, ha az ilyen edények mintázata van arannyal vagy más, esetleg fémet tartalmazó festékkel. Még egy félig letörölt minta is tartalmazhat fémrészecskéket, amelyek a mikrohullámú sütő hatására szikrát kelthetnek és mezőt hozhatnak létre.
3. Kristályból készült. Összetett szerkezete tartalmazhat ezüst-, ólom- és egyéb fémrészecskéket, emellett használatának akadálya a vastagság heterogenitása (fazettás felület), ami miatt az ilyen edények a mikrohullámok hatására darabokra törhetnek.
4. Nem ajánlott vékony műanyagból vagy viaszos kartonból, mázatlan kerámiából, illetve magas hőmérsékletnek nem ellenálló műanyagból készült eldobható étkészletek használata.

Még egy másodperc alatt is a mikrohullámok hatására a dipólmolekulák milliárdszor fordulnak meg „tengelyük körül”. Ezért jobb, ha nem kockáztatja sem az edényeket, sem magának a mikrohullámú sütőnek a használhatóságát, hogy hosszú ideig és biztonságosan működjön a konyhában.

A cikk tartalma

ULTRA MAGAS FREKVENCIA TARTOMÁNY, elektromágneses sugárzás frekvenciatartománya (100-300 000 millió hertz), amely az ultramagas televíziós frekvenciák és a távoli infravörös régió frekvenciái közötti spektrumban helyezkedik el. Ez a frekvenciatartomány 30 cm és 1 mm közötti hullámhosszoknak felel meg; ezért deciméteres és centiméteres hullámtartománynak is nevezik. IN Angol nyelvű országokúgy hívják mikrohullámú tartomány; Ez azt jelenti, hogy a hullámhosszak nagyon kicsik a hagyományos rádiósugárzás hullámhosszaihoz képest, amelyek több száz méteres nagyságrendűek.

Mivel a mikrohullámú sugárzás hullámhossza köztes a fénysugárzás és a közönséges rádióhullámok között, van néhány fény- és rádióhullám-tulajdonsága. Például a fényhez hasonlóan egyenes vonalban halad, és szinte minden szilárd tárgy blokkolja. A fényhez hasonlóan fókuszált, sugárként szétterül és visszaverődik. Sok radarantenna és más mikrohullámú készülék optikai elemek, például tükrök és lencsék felnagyított változata.

Ugyanakkor a mikrohullámú sugárzás hasonló a rádiósugárzáshoz a sugárzási tartományban, mivel hasonló módszerekkel állítják elő. A rádióhullámok klasszikus elmélete a mikrohullámú sugárzásra vonatkozik, és ugyanezen elvek alapján kommunikációs eszközként is használható. De a magasabb frekvenciáknak köszönhetően nagyobb lehetőségeket biztosít az információ továbbítására, ami hatékonyabbá teszi a kommunikációt. Például egy mikrohullámú sugár több száz telefonbeszélgetést képes egyszerre továbbítani. A mikrohullámú sugárzásnak a fénnyel való hasonlósága és az általa hordozott információ megnövekedett sűrűsége nagyon hasznosnak bizonyult a radar és a technológia más területein.

MIKROHULLÁMÚ SUGÁRZÁS ALKALMAZÁSA

Radar.

A deciméter-centiméteres tartományban lévő hullámok a pusztán tudományos kíváncsiság tárgyát képezték egészen a második világháború kitöréséig, amikor is sürgősen szükség volt egy új és hatékony elektronikus eszközre a korai felismerés érdekében. Csak ezután kezdődött el a mikrohullámú radar intenzív kutatása, bár ennek alapvető lehetőségét már 1923-ban demonstrálták az amerikai haditengerészeti kutatólaboratóriumban. A radar lényege, hogy rövid, intenzív mikrohullámú sugárzás impulzusokat bocsátanak ki az űrbe, majd ennek a sugárzásnak egy részét rögzítik, visszatérve a kívánt távoli objektumról - tengeri hajóról vagy repülőgépről.

Kapcsolat.

A mikrohullámú rádióhullámokat széles körben használják a kommunikációs technológiában. A különféle katonai rádiórendszereken kívül számos kereskedelmi mikrohullámú kommunikációs vonal működik a világ minden országában. Mivel az ilyen rádióhullámok nem követik a görbületet a föld felszíne, és egyenes vonalban terjednek, ezek a kommunikációs kapcsolatok jellemzően dombtetőkre vagy rádiótornyokra telepített közvetítőállomásokból állnak, kb. 50 km. A tornyokra szerelt parabola- vagy kürtantennák fogadják és továbbítják a mikrohullámú jeleket. Minden állomáson a jelet egy elektronikus erősítő erősíti fel az újraadás előtt. Mivel a mikrohullámú sugárzás rendkívül célzott vételt és átvitelt tesz lehetővé, az átvitel nem igényel nagy mennyiségű villamos energiát.

Bár a tornyok, antennák, vevők és adók rendszere nagyon drágának tűnhet, a mikrohullámú kommunikációs csatornák nagy információs kapacitásának köszönhetően végül mindez megtérül. Az Egyesült Államok városait több mint 4000 mikrohullámú közvetítőkapcsolatból álló összetett hálózat köti össze, kommunikációs rendszert alkotva, amely az óceán egyik partjától a másikig terjed. A hálózat csatornái több ezer telefonbeszélgetés és számos televíziós műsor egyidejű továbbítására képesek.

Kommunikációs műholdak.

A mikrohullámú sugárzás továbbításához szükséges rádiórelétornyok rendszere nagy távolságok, természetesen csak szárazföldön építhető. Az interkontinentális kommunikációhoz más közvetítési módra van szükség. Itt jönnek a hírnökök a segítségre mesterséges műholdak Föld; geostacionárius pályára bocsátva a mikrohullámú kommunikációs közvetítő állomások funkcióit tudják ellátni.

Az aktív relé műholdnak nevezett elektronikus eszköz fogadja, erősíti és továbbítja a földi állomások által továbbított mikrohullámú jeleket. Az első ilyen típusú kísérleti műholdak (Telstar, Relay és Syncom) már az 1960-as évek elején sikeresen közvetítettek. televíziós közvetítés egyik kontinensről a másikra. Ezen tapasztalatok alapján a kereskedelmi interkontinentális ill kaputelefon. Az Intelsat legújabb interkontinentális sorozatú műholdait különböző helyszínekre telepítették geostacionárius pálya oly módon, hogy lefedettségi területeik átfedik egymást, hogy szolgáltatást nyújtsanak az előfizetőknek szerte a világon. Minden Intelsat legújabb módosítású műholdja több ezer kiváló minőségű kommunikációs csatornát biztosít az ügyfeleknek telefon-, televízió-, faxjelek és digitális adatok egyidejű továbbításához.

Élelmiszeripari termékek hőkezelése.

A mikrohullámú sugárzást hőkezelésre használják élelmiszeripari termékek otthon és az élelmiszeriparban. A nagy teljesítményű vákuumcsövek által termelt energia kis térfogatba koncentrálható a termékek rendkívül hatékony hőfeldolgozása érdekében az ún. mikrohullámú sütők vagy mikrohullámú sütők, amelyeket tisztaság, zajtalanság és tömörség jellemez. Az ilyen eszközöket repülőgépkonyhákban, vasúti étkezőkocsikban és automatákban használják, ahol gyors ételkészítés és főzés szükséges. Az ipar háztartási használatra is gyárt mikrohullámú sütőket.

Tudományos kutatás.

A mikrohullámú sugárzás fontos szerepet játszott a szilárd anyagok elektronikus tulajdonságainak vizsgálatában. Amikor egy ilyen test mágneses térben találja magát, a benne lévő szabad elektronok forogni kezdenek a mágneses mezők körül. elektromos vezetékek a mágneses tér irányára merőleges síkban. A forgási frekvencia, az úgynevezett ciklotron frekvencia, egyenesen arányos a mágneses térerősséggel és fordítottan arányos az elektron effektív tömegével. (Az effektív tömeg határozza meg az elektron gyorsulását a kristályban valamilyen erő hatására. Eltér a szabad elektron tömegétől, amely meghatározza az elektron gyorsulását valamilyen erő hatására vákuumban. A különbség az atomokat és más elektronokat körülvevő kristályban lévő elektronra ható vonzó és taszító erők jelenléte miatt.) Ha be van kapcsolva. szilárd, mágneses térben helyezkedik el, mikrohullámú sugárzás esik, akkor ez a sugárzás erősen elnyelődik, ha frekvenciája megegyezik az elektron ciklotron frekvenciájával. Ez a jelenség ciklotron rezonanciának nevezik; lehetővé teszi az elektron effektív tömegének mérését. Az ilyen mérések sok értékes információt szolgáltattak a félvezetők, fémek és metalloidok elektronikus tulajdonságairól.

A mikrohullámú sugárzás az űrkutatásban is fontos szerepet játszik. A csillagászok sokat tanultak galaxisunkról azáltal, hogy tanulmányozták a hidrogéngáz által kibocsátott 21 cm-es hullámhosszt. csillagközi tér. Mostantól mérhető a galaxis karjainak sebessége és mozgási iránya, valamint a hidrogéngáz régióinak elhelyezkedése és sűrűsége az űrben.

A MIKROHULLÁMÚ SUGÁRZÁS FORRÁSAI

A mikrohullámú technológia terén elért gyors előrehaladás nagyrészt a speciális vákuumeszközök - a magnetron és a klystron - feltalálásával függ össze, amelyek nagy mennyiségű mikrohullámú energia előállítására képesek. A hagyományos vákuumtriódára épülő generátor, amelyet alacsony frekvencián használnak, nagyon hatástalannak bizonyul a mikrohullámú tartományban.

A trióda, mint mikrohullámú generátor két fő hátránya az elektron véges repülési ideje és az elektródák közötti kapacitás. Az első annak a ténynek köszönhető, hogy egy elektronnak némi (bár rövid) időbe telik, hogy egy vákuumcső elektródái között repüljön. Ezalatt a mikrohullámú térnek sikerül az irányát az ellenkező irányba változtatni, így az elektron kénytelen visszafordulni, mielőtt elérné a másik elektródát. Ennek eredményeként az elektronok a lámpában minden haszon nélkül rezegnek, anélkül, hogy energiájukat a külső áramkör oszcilláló áramkörének adnák fel.

Magnetron.

A második világháború előtt Nagy-Britanniában feltalált magnetronnak nincsenek ilyen hátrányai, mivel a mikrohullámú sugárzás előállításának egy teljesen más megközelítésén alapul - a térfogati rezonátor elvén. Ahogy egy adott méretű orgonasípnak saját akusztikus rezonancia frekvenciája van, úgy az üreges rezonátornak is megvan a maga elektromágneses rezonanciák. A rezonátor falai induktivitásként, a köztük lévő tér pedig egy bizonyos rezonáns áramkör kapacitásaként működik. Így az üreges rezonátor hasonló egy kisfrekvenciás oszcillátor párhuzamos rezonáns áramköréhez, külön kondenzátorral és induktorral. Az üreges rezonátor méreteit természetesen úgy választjuk meg, hogy a kívánt rezonáns ultramagas frekvencia megfeleljen a kapacitás és az induktivitás adott kombinációjának.

A magnetron (1. ábra) több térfogati rezonátorral rendelkezik, amelyek szimmetrikusan helyezkednek el a középen elhelyezkedő katód körül. A készüléket egy erős mágnes pólusai közé helyezzük. Ebben az esetben a katód által kibocsátott elektronok mágneses tér hatására körpályák mentén kénytelenek mozogni. Sebességük olyan, hogy szigorúan meghatározott időpontban keresztezik a rezonátorok perifériáján lévő nyitott barázdáit. Ugyanakkor kinetikus energiájukat, izgalmas rezgéseket adnak ki a rezonátorokban. Az elektronok ezután visszakerülnek a katódra, és a folyamat megismétlődik. Ennek az eszköznek köszönhetően a repülési idő és az elektródák közötti kapacitások nem zavarják a mikrohullámú energia előállítását.

A magnetronok nagyokká alakíthatók, és akkor erőteljes mikrohullámú energiaimpulzusokat állítanak elő. De a magnetronnak vannak hátrányai. Például a nagyon magas frekvenciájú rezonátorok olyan kicsikké válnak, hogy nehéz őket gyártani, és maga egy ilyen magnetron kis mérete miatt nem lehet elég erős. Ezenkívül egy magnetronhoz nehéz mágnesre van szükség, és a szükséges mágnes tömege az eszköz teljesítményének növekedésével növekszik. Ezért az erős magnetronok nem alkalmasak repülőgép fedélzeti telepítésére.

Klisztron.

Ez a kissé eltérő elven működő elektrovákuum készülék nem igényel külső mágneses teret. A klisztronban (2. ábra) az elektronok egyenes vonalban mozognak a katódtól a fényvisszaverő lemezig, majd vissza. Ennek során áthaladnak a fánk alakú üregrezonátor nyitott résén. A vezérlőrács és a rezonátorrács külön „csomókba” csoportosítja az elektronokat, így az elektronok csak akkor lépik át a rezonátor rést. bizonyos pillanatokat idő. A kötegek közötti hézagokat a rezonátor rezonanciafrekvenciájához igazítják oly módon, hogy az elektronok mozgási energiája átkerül a rezonátorba, aminek következtében erős elektromágneses oszcillációk jönnek létre benne. Ez a folyamat egy kezdetben mozdulatlan lengés ritmikus hintázásához hasonlítható.

Az első klistronok meglehetősen kis teljesítményű eszközök voltak, de később megdöntötték a magnetronok minden rekordját, mint nagy teljesítményű mikrohullámú generátort. Klystronokat hoztak létre, amelyek impulzusonként akár 10 millió watt, folyamatos üzemmódban pedig akár 100 ezer wattot is leadtak. A kutatási lineáris részecskegyorsító klistron rendszere impulzusonként 50 millió watt mikrohullámú teljesítményt produkál.

A klistronok akár 120 milliárd hertz frekvencián is működhetnek; ugyanakkor ők kimeneti teljesítmény, általában nem haladja meg az egy wattot. A milliméteres tartományban nagy kimeneti teljesítményre tervezett klystron tervezési lehetőségeit kidolgozzák.

A klistronok mikrohullámú jelek erősítőjeként is szolgálhatnak. Ehhez bemeneti jelet kell adni az üregrezonátor rácsjaira, majd az elektroncsomók sűrűsége ennek a jelnek megfelelően változik.

Utazó hullám lámpa (TWT).

A mikrohullámú tartományban elektromágneses hullámok generálására és erősítésére szolgáló másik elektrovákuum készülék a mozgóhullámú lámpa. Vékony, kiürített csőből áll, amely egy fókuszáló mágnestekercsbe van behelyezve. A cső belsejében egy késleltető huzaltekercs található. A spirál tengelye mentén egy elektronsugár halad át, magán a spirálon pedig az erősített jel hulláma fut végig. A spirál átmérőjét, hosszát és menetemelkedését, valamint az elektronok sebességét úgy választják meg, hogy az elektronok feladják a maguk egy részét. mozgási energia futóhullám.

A rádióhullámok fénysebességgel terjednek, míg az elektronok sebessége a sugárban sokkal lassabb. Mivel azonban a mikrohullámú jel kénytelen spirálisan haladni, sebessége a cső tengelye mentén közel van az elektronsugár sebességéhez. Ezért a haladó hullám hosszú ideig kölcsönhatásba lép az elektronokkal, és felerősödik, elnyeli az energiájukat.

Ha nem adnak külső jelet a lámpára, akkor egy bizonyos rezonanciafrekvencián véletlenszerű elektromos zaj felerősödik, és az utazóhullámú TWT mikrohullámú generátorként működik, nem pedig erősítőként.

A TWT kimeneti teljesítménye lényegesen kisebb, mint a magnetronoké és a klistronoké azonos frekvencián. A TWT-k azonban szokatlanul széles frekvenciatartományban hangolhatók, és nagyon érzékeny, alacsony zajszintű erősítőkként szolgálhatnak. A tulajdonságok ezen kombinációja teszi a TWT-t nagyon értékes eszközzé a mikrohullámú technológiában.

Lapos vákuumtriódák.

Bár a klisztronokat és magnetronokat részesítik előnyben mikrohullámú oszcillátorként, a fejlesztések némileg visszaállították a vákuumtriódák fontos szerepét, különösen 3 milliárd hertzig terjedő erősítőkként.

A repülési idővel kapcsolatos nehézségek kiküszöbölhetők az elektródák közötti nagyon rövid távolságnak köszönhetően. A nem kívánt elektródák közötti kapacitás minimálisra csökken, mivel az elektródák hálósak, és minden külső csatlakozás a lámpán kívül található nagy gyűrűkön történik. A mikrohullámú technológiában megszokott módon térfogati rezonátort használnak. A rezonátor szorosan körülveszi a lámpát, a gyűrűs csatlakozók pedig a rezonátor teljes kerületén érintkezést biztosítanak.

Gunn dióda generátor.

Egy ilyen félvezető mikrohullámú generátort 1963-ban javasolt J. Gunn, az IBM Corporation Watson Research Center munkatársa. Jelenleg az ilyen eszközök csak milliwatt nagyságrendű teljesítményt biztosítanak 24 milliárd hertznél nem nagyobb frekvencián. De ezeken a határokon belül kétségtelen előnyei vannak a kis teljesítményű klistronokkal szemben.

Mivel a Gunn-dióda gallium-arzenid egykristálya, elvileg stabilabb és tartósabb, mint a klystron, amelynek fűtött katóddal kell rendelkeznie az elektronáramlás létrehozásához, és nagy vákuumot igényel. Ezenkívül a Gunn dióda viszonylag alacsony tápfeszültségen működik, míg a klystron táplálásához terjedelmes és drága tápegységekre van szükség, amelyek feszültsége 1000 és 5000 V között van.

AZ ÁRAMKÖR ALKATRÉSZEI

Koaxiális kábelek és hullámvezetők.

Ahhoz, hogy az elektromágneses hullámokat a mikrohullámú tartományban ne éteren, hanem fémvezetőkön keresztül továbbítsák, speciális módszerekre és speciális alakú vezetőkre van szükség. Az alacsony frekvenciájú rádiójelek továbbítására alkalmas hagyományos elektromos vezetékek nem hatékonyak ultra magas frekvenciák.

Bármely vezetéknek van kapacitása és induktivitása. Ezek az ún Az elosztott paraméterek nagyon fontossá válnak a mikrohullámú technológiában. A vezető kapacitásának és saját induktivitásának kombinációja ultramagas frekvenciákon rezonáns áramkör szerepét tölti be, szinte teljesen blokkolva az átvitelt. Mivel a vezetékes átviteli vonalakban lehetetlen kiküszöbölni az elosztott paraméterek hatását, a mikrohullámú hullámok továbbításának más elveire kell térnünk. Ezeket az elveket a koaxiális kábelek és a hullámvezetők testesítik meg.

A koaxiális kábel egy belső vezetőből és egy azt körülvevő hengeres külső vezetőből áll. A köztük lévő rést műanyag dielektrikummal, például teflonnal vagy polietilénnel töltik ki. Első pillantásra ez hasonlónak tűnhet egy pár közönséges vezetékhez, de ultramagas frekvenciákon más a funkciójuk. A kábel egyik végéről bevezetett mikrohullámú jel valójában nem a vezetők fémén, hanem a köztük lévő szigetelőanyaggal kitöltött résen keresztül terjed.

A koaxiális kábelek jók a mikrohullámú jelek továbbítására akár több milliárd hertzig, de magasabb frekvenciákon csökken a hatásfokuk és nem alkalmasak nagy teljesítmények továbbítására.

A mikrohullámú hullámok továbbítására szolgáló hagyományos csatornák hullámvezetők. A hullámvezető egy gondosan megmunkált négyszögletes vagy kör alakú fémcső keresztmetszet, amelyen belül a mikrohullámú jel terjed. Egyszerűen fogalmazva, a hullámvezető irányítja a hullámot, így időnként visszaverődik a falakról. De valójában a hullám terjedése a hullámvezető mentén a hullám elektromos és mágneses mezőinek rezgésének terjedése, mint a szabad térben. Az ilyen terjedés a hullámvezetőben csak akkor lehetséges, ha annak méretei bizonyos arányban vannak az átvitt jel frekvenciájával. Ezért a hullámvezetőt pontosan kiszámítják, pontosan dolgozzák fel, és csak egy szűk frekvenciatartományra szánják. Más frekvenciákat rosszul vagy egyáltalán nem sugároz. ábra mutatja az elektromos és mágneses mezők tipikus eloszlását a hullámvezetőben. 3.

Minél nagyobb a hullámfrekvencia, annál kisebb méretek megfelelő téglalap alakú hullámvezető; végül ezek a méretek olyan kicsinek bizonyulnak, hogy a gyártása rendkívül bonyolulttá válik, és az általa továbbított maximális teljesítmény csökken. Ezért megkezdődött a kör alakú hullámvezetők (kör keresztmetszetű) fejlesztése, amelyek a mikrohullámú tartományban magas frekvenciákon is meglehetősen nagy méretűek lehetnek. A kör alakú hullámvezető használatát bizonyos nehézségek nehezítik. Például egy ilyen hullámvezetőnek egyenesnek kell lennie, különben a hatékonysága csökken. A téglalap alakú hullámvezetők könnyen hajlíthatók, a kívánt görbe alakot kapják, és ez semmilyen módon nem befolyásolja a jel terjedését. A radar és más mikrohullámú berendezések általában hullámvezető utak bonyolult labirintusainak tűnnek, amelyek különböző komponenseket kötnek össze, és továbbítják a jelet az egyik eszközről a másikra a rendszeren belül.

Szilárdtest komponensek.

A szilárdtest-komponensek, mint például a félvezetők és a ferritek fontos szerepet játszanak a mikrohullámú technológiában. Így a germánium és a szilícium diódákat a mikrohullámú jelek észlelésére, kapcsolására, egyenirányítására, frekvencia átalakítására és erősítésére használják.

Az erősítéshez speciális diódákat is használnak - varicaps (vezérelt kapacitással) - egy paraméteres erősítőnek nevezett áramkörben. Az ilyen széles körben elterjedt erősítőket rendkívül kis jelek erősítésére használják, mivel szinte semmilyen zajt vagy saját torzítást nem okoznak.

A rubinmaser egyben alacsony zajszintű szilárdtest mikrohullámú erősítő is. Egy ilyen maser, amelynek működése kvantummechanikai elveken alapul, felerősíti a mikrohullámú jelet a szintek közötti átmenetek miatt. belső energia atomok egy rubin kristályban. A rubint (vagy más alkalmas maseranyagot) folyékony héliumba merítik, így az erősítő rendkívül alacsony hőmérsékleten (csak néhány fokkal magasabb hőmérsékleten) működik. abszolút nulla). Ezért az áramkör termikus zajszintje nagyon alacsony, így a maser alkalmas rádiócsillagászatra, ultra-érzékeny radarra és egyéb olyan mérésekre, ahol rendkívül gyenge mikrohullámú jeleket kell észlelni és felerősíteni.

A ferrit anyagokat, például a magnézium-vas-oxidot és az ittrium-vas-gránátot széles körben használják mikrohullámú kapcsolók, szűrők és keringetőszivattyúk gyártásához. A ferrit eszközöket mágneses mezők vezérlik, és egy gyenge mágneses tér elegendő az erős mikrohullámú jel áramlásának szabályozásához. A ferritkapcsolók előnye a mechanikusakkal szemben, hogy nincsenek bennük kopásnak kitett mozgó alkatrészeik, és a kapcsolás nagyon gyors. ábrán. A 4. ábra egy tipikus ferrit eszközt - egy keringetőt - mutat be. A keringetőszivattyú körkörösként működik, és gondoskodik arról, hogy a jel csak bizonyos, különböző alkatrészeket összekötő utakon haladjon. Keringető szivattyúkat és egyéb ferritkapcsoló eszközöket akkor használnak, ha egy mikrohullámú rendszer több alkatrészét csatlakoztatják ugyanahhoz az antennához. ábrán. A 4. ábrán a keringetőszivattyú nem engedi, hogy az átvitt jel a vevőhöz, a vett jel pedig az adóhoz jusson.

A viszonylag új alagútdiódát a mikrohullámú technológiában is használják. félvezető eszköz, akár 10 milliárd hertz frekvencián működik. Oszcillátorokban, erősítőkben, frekvenciaváltókban és kapcsolókban használják. Üzemi teljesítménye kicsi, de ez az első olyan félvezető eszköz, amely képes ilyen magas frekvencián hatékonyan működni.

Antennák.

A mikrohullámú antennák nagyon változatosak szokatlan formák. Az antenna mérete megközelítőleg arányos a jel hullámhosszával, ezért az alacsonyabb frekvenciákon túl terjedelmes kialakítások teljesen elfogadhatóak a mikrohullámú tartományban.

Számos antenna kialakítása figyelembe veszi a mikrohullámú sugárzás azon tulajdonságait, amelyek közelebb hozzák a fényhez. Tipikus példák közé tartoznak a kürtantennák, parabola reflektorok, fémes és dielektromos lencsék. Helikális és spirális antennákat is használnak, amelyeket gyakran nyomtatott áramkörök formájában gyártanak.

A réshullámvezetők csoportjai elrendezhetők úgy, hogy a kisugárzott energiához a kívánt sugárzási mintát állítsák elő. Gyakran használják a dipólusokat is, mint például a jól ismert tetőre szerelt televíziós antennákat. Az ilyen antennáknak gyakran azonos elemei vannak a hullámhossznak megfelelő időközönként, amelyek az interferencia miatt növelik az irányítottságot.

A mikrohullámú antennákat jellemzően rendkívül irányítottra tervezték, mert sok mikrohullámú rendszerben fontos, hogy az energiát pontosan meghatározott irányban továbbítsák és fogadják. Az antenna irányítottsága az átmérőjének növelésével növekszik. De az antennát kicsinyítheti, miközben megtartja irányítottságát, ha magasabb működési frekvenciákra vált.

Sok parabola vagy gömb alakú fém reflektorral rendelkező "tükör" antennát kifejezetten arra terveztek, hogy rendkívül gyenge jeleket fogadjanak, amelyek például bolygóközi űrhajókról vagy távoli galaxisokból származnak. Arecibóban (Puerto Rico) van egy ilyen legnagyobb rádióteleszkópok gömb alakú szegmens formájú fém reflektorral, amelynek átmérője 300 m Az antenna fix („meridián”) alappal rendelkezik. vevő rádiósugara a Föld forgása miatt az égen halad. A legnagyobb (76 m) teljesen mozgatható antenna Jodrell Bankban (Egyesült Királyság) található.

Újdonság az antennák területén - egy antenna elektronikus irányszabályozással; egy ilyen antennát nem kell mechanikusan forgatni. Számos elemből áll - vibrátorokból, amelyek különböző módon elektronikusan csatlakoztathatók egymáshoz, és ezáltal biztosítják az „antennatömb” érzékenységét bármely kívánt irányba.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete