СВЧ - излучение – вид неионизирующих излучений, характеризующийся частотой электромагнитных колебаний от 3×10 8 до 3×10 11 Гц и длиной волны от 1 метра до 1 миллиметра.

Классификация волн СВЧ диапазона

Вокруг любого источника электромагнитного излучения формируется электромагнитное поле (ЭМП), которое состоит из переменных электрического и магнитного полей.

Различают 2 зоны этого поля:

1-я зона - зона несформировавшейся волны (ближняя зона, или поле индукции, или поле стоячей волны);

2-я зона - зона сформировавшейся волны (дальняя зона, или поле излучения, или поле бегущей волны).

Наибольший интерес представляет зона сформировавшейся волны, так как ближняя зона ограничивается лишь расстоянием в две длины волны . Интенсивность ЭМИ в этой зоне оценивается количеством энергии, падающей на единицу поверхности, т. е. плотностью потока энергии (ППЭ). Единица измерения ППЭ – Вт/см 2 , в медицине – мВт/см 2 (милливатт на квадратный сантиметр).

Глубиной проникновения ЭМИ называется расстояние, на котором интенсивность волны убывает в 2,7 раза.

От величины волны зависит ее проникающая способность, которая составляет ориентировочно 1/10 длины, следовательно, дециметровые волны способны проникать на глубину 10 – 15 сантиметров и в зоне их воздействия оказываются большинство внутренних органов человека. В целом можно говорить о том, что глубина проникновения ЭМИ в ткани тем меньше, чем короче длина волны, а поглощение энергии тканями, наоборот, увеличивается с уменьшением длины волны . Из общего количества энергии ЭМИ, падающей на поверхность человека, приблизительно 50% поглощается, остальная отражается.

Биологическое действие электромагнитных излучений СВЧ-диапазона на организм человека.

Механизм биологического действия ЭМИ СВЧ-диапазона отличается значительной сложностью, так как полностью не выяснена физическая природа первичных процессов взаимодействия с биомолекулами и последующие звенья возникающих изменений.

В отличие от ионизирующего излучения, непосредственно создающего электрические заряды, ЭМИ не обладают ионизирующей способностью и воздействуют только на уже имеющиеся свободные заряды или диполи. Существует ряд гипотез, большинство из которых основываются на положениях, изложенных в курсе биофизики. Из теории электромагнитного поля известно, что если на движущийся под влиянием магнитного поля заряд одновременно воздействует электрическое поле, направленное по движению заряда, то достигается значительное ускорение заряженных частиц. Можно представить, что подобные процессы происходят и в живой системе при воздействии на организм электромагнитного поля.

Второе положение заключается в том, что при воздействии электромагнитного поля на организм человека меняются проводимость и диэлектрическая проницаемость тканей, что увеличивает количество поглощенной энергии, особенно в тканях с большим содержанием воды.

В настоящее время принято различать так называемое термическое воздействие (нагревание облучаемых тканей) при потоке энергии превышающем 10 – 15 мВт/см 2 и атермическое действие при интенсивности облучения ниже порога теплового действия (величина ППЭ >10 мВт/см 2 ).

Тепловой эффект вызывается увеличением кинетической энергии биомолекул, которая привносится внешним электромагнитным полем. Молекулярные диполи, особенно диполи воды, изменяют скорость и направление своего движения, получают определенное ускорение, благодаря инерционности часть молекулярных диполей не успевают ориентироваться в направлении быстропеременного поля, что вызывает столкновение движущихся диполей друг с другом и, в конечном счете, приводит к повышению температуры.

При поглощении ЭМИ СВЧ-диапазона кроме интегрального нагрева из-за химической неоднородности и структурных особенностей тканей в них возникают локусы более интенсивного поглощения энергии («горячие пятна»). В случае расположения их в жизненно важных регуляторных центрах или поблизости от них возможны необратимые изменения.

Образующееся тепло может приводить к нагреванию, перегреванию и даже ожогам отдельных участков тела. Естественно, что ткани с большим содержанием воды нагреваются больше и процесс этот осуществляется быстрее, циркуляция крови до поры до времени снижает температуру тканей, особенно тех, где она осуществляется интенсивно. Там же, где циркуляция крови замедлена или обмен происходит при помощи диффузии, нагревание происходит быстро, значительно ускоряются обменные процессы в тканях.

Очевидно, что такое изменение обменных процессов, особенно в тех органах и тканях, где обычный оптимальный процесс обмена веществ происходит при пониженных температурах, может привести к выраженным патологическим изменениям. Установлена следующая шкала чувствительности к ЭМИ СВЧ-диапазона : хрусталик , стекловидное тело , печень , кишечник , семенники .

Природу атермического (специфического) действия микроволн на ткани живых организмов полностью расшифровать не удалось.

Предложен ряд теорий, объясняющих специфическое действие СВЧ ЭМП:

1. Теория «точечного» нагревания – некоторые микроструктуры, например, липидные оболочки клеток, могут нагреваться значительно быстрее, чем рядом расположенные.

2. Теория «жемчужных цепей» – выстраивание в цепочки и ориентация вдоль силовых линий электромагнитного поля твердых частиц или капелек жидкости, взвешенных в другой жидкости, вследствие индуцирования зарядов в этих частицах.

3. Теория нетермической денатурации белка – разрывы белковых цепей, углеводных связей вследствие перехода молекул в возбужденное состояние.

4. Теория резонансного поглощения энергии белками в соответствии с частотой СВЧ ЭМП, что отражается на функции органелл, ферментов и др.

5. Теория изменения возбудимости рецепторов, содержания биологически активных веществ, гормонов и витаминов, изменение процессов синаптической передачи импульсов.

В механизме специфического действия СВЧ ЭМП на живой организм важную роль играют:

1. Изменения калий-натриевого градиента клетки вследствие различного влияния микроволн на степень гидратации ионов натрия и калия, а также на эффективность работы Na-K-нacoca.

2. Изменение проницаемости клеточных мембран.

3. Нарушения нервнорефлекторной и гуморальной регуляции функций внутренних органов.

4. Нарушения в информационно-управленческой деятельности организма вследствие взаимодействия ЭМП с электрическими и магнитными полями биотоков и перестройки частоты генератора биотоков на частоты внешнего ЭМП (явление «затягивания»).

5. Изменения колебаний молекул (диполей) воды под действием ЭМИ с нарушением обменных процессов в клетке, протекающих в водной среде.

Как при тепловом, так и при атермическом действии отмечено усиление перекисного окисления липопротеидов низкой плотности сыворотки крови человека. Липопротеиды высокой плотности снижают уровень перекисного окисления липидов, что может быть использовано для научно обоснованной профилактики ЭМИ-поражений.

Решающее значение при воздействии ЭМИ сверхвысокочастотного диапазона имеет характер и интенсивность облучения, его продолжительность, площадь облучаемой поверхности тела, длина волны, индивидуальные особенности живой системы, в частности конституционные параметры, тип нервной системы, возраст, наследственность, вредные привычки, состояние иммунитета, биологический ритм, наличие в диапазоне резонансных частот для различных частей тела (шея, голова, нижние и верхние конечности).

Патогенез радиоволновой болезни.

В общем патогенезе поражений ЭМИ СВЧ-диапазона выделяют три этапа (по Е.В. Гембицкому):

1 – функциональные (функционально-морфологические) изменения в клетках, прежде всего в клетках ЦНС, развивающиеся в результате непосредственного воздействия ЭМИ;

2 – изменение рефлекторно-гуморальной регуляции функций внутренних органов и обмена веществ;

3 – преимущественно опосредованное, вторичное изменение функций (возможны и органические изменения) внутренних органов.

Этапы формирования поражений СВЧ ЭМИ.

Приспособительные реакции организма при воздействии СВЧ ЭМП условно подразделяются на специфические и неспецифические . Приспособительные специфические реакции направлены на борьбу с перегреванием. Это расширение сосудов, тахикардия, тахипноэ, усиление потоотделения и др.

Неспецифические приспособительные реакции связаны с рефлекторным ответом ЦНС и желез внутренней секреции. В начале воздействия СВЧ-поля или под влиянием малых интенсивностей его наступает стимуляция рефлекторной деятельности ЦНС, желез внутренней секреции и обмена веществ, а при дальнейшем воздействии – их угнетение. Патологические реакции проявляются в виде очагов кровоизлияния, катаракты, дегенеративных изменений семенников, язвы желудка, неврозов, нейро-циркуляторной астении, гипертермии и др.

Классификация поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями.

I. Период формирования радиоволновой болезни .

1. Острые поражения:

а) I степень (легкая);

б) II степень (средней тяжести);

в) III степень (тяжелая).

2. Хронические поражения:

а) начальные (инициальные) проявления;

б) I степень (легкая);

в) II степень (средней тяжести);

г) III степень (тяжелая).

II. Период восстановления.

III. Последствия и исходы поражений ЭМИ сверхвысокочастотного диапазона.

Патогенез влияния СВЧ-поля на организм человека.

Клиника острых и хронических поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями.

Острые поражения встречаются сравнительно редко, чаще всего в аварийных ситуациях, когда происходит облучение микроволнами высокой термической интенсивности. Поэтому первыми клиническими проявлениями выступают симптомы перегревания организма и поражения нервной системы, особенно при облучении области головы. Различают 3 степени тяжести острых поражения ЭМИ : I (легкую), II (среднюю) и III (тяжелую).

При поражениях I (легкой) степени тяжести на первый план выступают расстройства теплорегуляции, сопровождаемые тепловым утомлением, астеническими реакциями, головной болью, вегетативными нарушениями с кратковременными обмороками, выраженной брадикардией или тахикардией. Реакция крови ограничивается незначительным лейкоцитозом.

Для поражений II (средней) степени тяжести характерны более выраженные нарушения теплорегуляции, приводящие к изменению потоотделения, окислительных процессов и сдвигам водно-электролитного баланса. Клинически это проявляется гипертермией (общая температура тела повышается до 39 – 40°), расстройствами функции ЦНС в виде двигательного возбуждения, заторможенного сознания, иногда галлюцинаций и бредовых состояний. Появляется тенденция к нестабильности артериального давления, возможны нарушения ритма сердца (пароксизмальная тахикардия, частые политопные экстрасистолы, нарушение атриовентрикулярной проводимости), могут возникать носовые кровотечения, ожоги открытых частей тела (эритематозные дерматиты). Спустя некоторое время после поражения выявляется катаракта. При исследовании периферической крови кроме выраженного лейкоцитоза выявляются признаки сгущения крови и гиперкоагуляции.

При поражения III (тяжелой) степени отмечается быстрое развитие процесса с преобладанием общемозговых явлений, проявляющихся спутанностью и потерей сознания и возникновением гипоталамических расстройств с ангиоспастическими проявлениями (диэнцефальный криз). Пораженные отмечают жар во всем теле, самочувствие быстро ухудшается, появляется резкая головная боль, иногда головокружение и снижение остроты зрения, тошнота, реже рвота. Определяется выраженная артериальная гипертензия. Лечение таких поражений всегда требует проведения целого комплекса неотложных мероприятий интенсивной терапии.

У перенесших острое поражение впоследствии могут наблюдаться нестабильность артериального давления, явления длительной астенизации и десинхроноза (неустойчивость настроения, резко сниженная работоспособность, мышечная слабость, тремор конечностей, бессонница или сонливость, извращение сна, ломящие боли в руках и ногах). При поражениях миллиметровыми и сантиметровыми волнами возможны ожоги открытых частей тела и повреждение глаз (катаракта, развитие так называемых «сухих десквамативных» конъюнктивитов).

Хронические поражения ЭМИ встречаются значительно чаще острых и возникают в результате длительного многократного облучения в дозах, превышающих предельно допустимые уровни. Хронические поражения ЭМИ СВЧ-диапазона не имеют ярко очерченных (специфических) признаков и могут проявляться функциональными нарушениями, прежде всего нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем в результате изменения рефлекторно-гуморальной регуляции внутренних органов и обмена веществ. В далеко зашедших стадиях заболевания возможны и органические изменения внутренних органов. В отдельных случаях присоединяются местные изменения, преимущественно кожи и ее придатков, органа зрения (поражения хрусталика глаза, возникновение хронического конъюнктивита).

При хроническом воздействии ЭМИ различают начальные (инициальные) проявления и поражения трех степеней тяжести : I (легкая), II (средняя) и III (тяжелая). Для начальных проявлений поражения основу клинической картины составляет астенический (астеноневротический) синдром; при легких поражениях дебютирует астеновегетативный (вегетативный) синдром, а при поражениях средней степени тяжести возникают ангионевротический и диэнцефальный синдром (гипоталамический). При тяжелых поражениях к ним присоединяются симптомы, свидетельствующие о нарушении других органов и систем.

Первые признаки астенического (астеноневротического) синдрома проявляются, как правило, через 2 –3 года постоянной (непрерывной) работы в условиях воздействия ЭМИ СВЧ-диапазона. Больные жалуются на частые головные боли тупого характера, возникающие к концу рабочего дня, общую слабость, быструю утомляемость, раздражительность, чувство разбитости, сонливость днем и бессонницу ночью (десинхроноз), ослабление памяти, невозможность сосредоточиться и заниматься творческой умственной работой, постепенно возникают половые расстройства различного типа, наблюдаются преходящие парестезии, боли в дистальных отделах конечностей. В целом объективно выявляются признаки преобладания тормозных процессов в ЦНС, изредка – вегетативные нарушения.

Могут отмечаться повышение порогов возбудимости обонятельного и зрительного анализаторов и порога чувствительности в дистальных отделах конечностей, возрастание нервно-мышечной возбудимости, увеличение времени сенсомоторных реакций, ухудшение световой и темновой адаптации, устойчивости ясного видения, различительной чувствительности глаз. Временное отстранение от работы в условиях воздействия генераторов ЭМИ СВЧ-диапазона и адекватное лечение на этом этапе заболевания приводят, как правило, к полному исчезновению вышеуказанных расстройств.

Стойкий астеновегетативный синдром чаще всего возникает у лиц, подвергающихся воздействию сравнительно больших интенсивностей (до нескольких мВт/см 2). Вегетативные нарушения проявляются гипергидрозом, снижением тактильной чувствительности и температуры кожи кистей рук, бледностью кожных покровов, цианозом дистальных отделов конечностей, мышечной гипотензией, стойким красным разлитым дермографизмом, изменением кожно-гальванических рефлексов, ослаблением кожно-сосудистых и сердечно-сосудистых рефлексов, вялой сосудистой реакцией на внутрикожное введение гистамина, асимметрией тонуса сосудов, изменением рефлексов положения – орто- и клиностатического.

Вегетативные дисфункции наиболее заметно отражаются на реакциях сердечно-сосудистой системы. Характерны преобладание тонуса блуждающего нерва, сочетание артериальной гипотонии с тенденцией к брадикардии, выраженные ваготонические реакции при пробе Ашнера. На ЭКГ регистрируются синусовая аритмия и брадикардия, предсердные и желудочковые экстрасистолы, умеренно выраженное нарушение атриовентрикулярной проводимости. Вегетативные нарушения создают определенные условия для формирования дистрофических изменений миокарда, которые вначале компенсированы и выявляются только после физической нагрузки и при проведении фармакологических проб. В части случаев признаки дистрофии миокарда прогрессируют (выявляются увеличение размеров сердца, глухой I тон, маятникообразный ритм).

Для поражения средней степени тяжести характерно наличие диэнцефального синдрома. При дальнейшем нарастании сосудисто-вегетативных нарушений появляются и становятся преобладающими ангиоспастические реакции, повышается артериальное давление, обнаруживается спазм сосудов глазного дна и капилляров кожи. Изменения в миокарде становятся более постоянными и выраженными, появляются признаки нарушения коронарного кровообращения со сжимающими болями в области сердца. Если явления гипотензии и брадикардии можно охарактеризовать как нейроциркуляторную дистонию по гипотоническому типу, то наличие ангиоспастических реакций с болями в сердце, повышением артериального давления можно определить как проявление диэнцефальных нарушений, которые периодически достигают уровня сосудистых кризов. Последние появляются внезапно или после небольшого продромального периода и проявляются резким возникновением головной боли, иногда с обморочными состояниями или кратковременным нарушением сознания. Вскоре присоединяются боли в области сердца сжимающего характера, сопровождающиеся резкой слабостью, потливостью, чувством страха. Во время приступа отмечается бледность кожных покровов, озноб, артериальное давление повышается до весьма значительных цифр (180/110 - 210/130 мм рт. ст.). При часто повторяющихся кризах может отмечаться резкое падение артериального давления с возникновением коллапса.

У больных с периодически проявляющимся диэнцефальным синдромом данные электроэнцефалографии свидетельствуют о диффузных изменениях биоэлектрической активности мозга с явлениями раздражения лимбико-ретикулярного комплекса. По данным большинства исследователей, по мере увеличения стажа работы в условиях воздействия ЭМИ СВЧ-диапазона нарастает периферическое сопротивление сосудов, имеется тенденция к повышению артериального давления, особенно диастолического, уменьшается систолический и минутный объем сердца.

На этом фоне нейроциркуляторная дистония по гипертоническому типу впоследствии трансформируется в артериальную гипертензию, развивается ишемическая болезнь сердца высокого функционального класса. Все эти состояния могут развиваться спустя много лет после прекращения работы с генераторами ЭМИ.

При средней тяжести хронических поражений на фоне перечисленных синдромов нередко появляются эндокринные нарушения: активация функции щитовидной железы с увеличением ее массы (иногда с клиникой тиреотоксикоза I – II степени), расстройства половой функции (импотенция, нарушение менструального цикла). Этому способствует и возникновение хронического гастрита, как правило, атрофического с кишечной дисплазией слизистой оболочки желудка; постепенно возникают признаки поражения других органов и систем. Возможны трофические нарушения – ломкость ногтей, выпадение волос, похудание.

Как при легкой, так и при средней степени тяжести хронических поражений показатели крови неустойчивы. Чаще отмечают умеренный лейкоцитоз с тенденцией к нейтропении и лимфоцитозу, иногда – структурные изменения в нейтрофилах (патологическая зернистость, вакуолизация цитоплазмы, фрагментация и гиперсегментация ядер), часто обнаруживают ретикулоцитоз, снижение кислотной стойкости эритроцитов, незначительный сфероцитоз. При выраженных формах поражения возможна тенденция к лейкопении с лимфопенией и моноцитозом, тромбоцитопения, признаки замедленного созревания гранулоцитов и клеток эритроидного ряда в костном мозге. Могут быть изменены некоторые биохимические показатели – небольшое снижение активности холинэстеразы, нарушение выделения катехоламинов, гипопротеинемия, повышение уровня гистамина, некоторое снижение толерантности к глюкозе.

При различных вариантах воздействия ЭМИ СВЧ-диапазона с длиной волны от 1 мм до 10 см развивается помутнение хрусталика (катаракта). Она может возникнуть как после однократного интенсивного облучения, так и при хроническом воздействии ЭМИ нетепловой интенсивности, особенно при прямом попадании излучения в глаза (чаще возникает у техников, которые непосредственно связаны с ремонтом и наладкой аппаратуры генераторов ЭМИ СВЧ-диапазона). Наибольшим повреждающим действием обладает импульсное излучение.

При тяжелой степени тяжести картина расстройств электромагнитной природы прогрессирует. Усугубляются жалобы больных, возникают явления навязчивых страхов и вязкости мышления. Часто диагностируются органические поражения головного мозга, проявляющиеся нарушением функции черепно-мозговых нервов, симптомами орального автоматизма, повышением сухожильных рефлексов, парастезиями. Становятся выраженными нарушения гемодинамики в виде часто рецидивирующих и трудно купируемых диэнцефальных кризов. Состояние усугубляется присоединением ишемической болезни сердца, язвенной болезни двенадцатиперстной кишки. Выявляется дисбаланс в эндокринной системе (угнетается половая функция, нарушается функция щитовидной железы). Снижаются показатели клеточного и гуморального иммунитета, возрастают аутоиммунные процессы. Однако в настоящее время тяжелая степень хронического поражения ЭМИ из-за адекватных санитарно-гигиенических требований, надлежащего медицинского контроля и диспансерного наблюдения не встречается.

Диагностика острых и хронических поражений СВЧ-полем

Диагностика острых поражений СВЧ ЭМИ, как правило, больших трудностей не представляет

Диагностика острых поражений ЭМИ

Алгоритм диагностики хронического поражения СВЧ ЭМИ

Характеристика условий труда работающего с СВЧ ЭМИ

Примеры формулировок диагноза:

– острое поражение ЭМИ СВЧ-диапазона средней степени тяжести. Острое перегревание организма средней степени (гипертермическая форма). Острое психомоторное возбуждение. Приступ пароксизмальной тахикардии (желудочная форма). Носовое кровотечение;

– хроническое поражение ЭМИ СВЧ-диапазона II степени тяжести. Нейроциркуляторная дистония гипертонического типа (затяжное течение). Хронический гастрит с понижением кислотообразующей функции, атрофический;

– хроническое поражение ЭМИ СВЧ-диапазона II степени тяжести. Затянувшийся астено-вегетативный синдром. Сухой десквамативный конъюнктивит, затухающее обострение.

Профилактика острых и хронических поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями.

Профилактика неблагоприятного действия ЭМИ на лиц, работающих с источниками СВЧ, представляет собой комплекс технических, санитарно-гигиенических и медицинских мер, определенный в Республике Беларусь Санитарными правилами и нормами 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)»

Комплекс мер по профилактике поражений СВЧ ЭМИ

К техническим мерам профилактики относят:

Размещение PJIC, радиотехнических систем (РТС) на безопасных расстояниях от казарм, служебных и жилых зданий, установление санитарно -защитной зоны и зоны ограничения. Интенсивность ЭМИPJIC, РТС на территории населенных мест, расположенных в ближней зоне диаграммы излучения, не должна превышать 10 мкВт/см 2 и на территории населенных мест, расположенных в дальней зоне диаграммы излучения, – 100 мкВт/см 2 .

Экранирование всех элементов, способных излучать ЭМИ, экранирование рабочих мест, заземление экранов.

Специальную металлизированную одежду и защитные очки при ППЭ выше 1,0 мВт/см 2 .

При работе внутри экранированных помещений стены, пол и потолок этих помещений должны быть экранированы радиопоглощающими материалами.

Способы защиты определяются индивидуально в каждом конкретном случае (при аттестации рабочих мест).

К санитарно-гигиеническим мерам профилактики относят:

Контроль уровня облучения на рабочих местах и окружающей территории. Данные периодических измерений заносятся в санитарный паспорт объекта и используются при аттестации рабочих мест, контроле за условиями труда и состоянием здоровья работающих, при разработке мер безопасности и / профилактики.

Санитарное просвещение, обучение обслуживающего СВЧ- генераторы персонала правилам техники безопасности.

Установление льгот (дополнительный отпуск и сокращение продолжительности рабочего дня).

4 Регламентация времени контакта с источником ЭМИ и уменьшение продолжительности работ в зоне облучения при невозможности снизить ППЭ ЭМИ до предельно допустимых уровней.

В настоящее время в Республике Беларусь допустимые уровни непрерывного облучения микроволнами для работающих с излучающей аппаратурой рассчитываются согласно принятого документа «Санитарные правила и нормы 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)».

Предельно допустимое значение энергетической экспозиции (ЭЭ ПД) за рабочую смену не должно превышать 200 (мкВТ/см 2) х ч. Далее рассчитывается предельно допустимая плотность потока энергии (ППЭ пду) по формуле:

ППЭ пду =ЭЭ пд /Т,

где Т – продолжительность рабочей смены в часах.

Принципы лечения поражений сверхвысокочастотными электромагнитными излучениями .

Патогенетически обоснованной схемы лечения поражений СВЧ- полем пока не существует. Лечение проводится симптоматически с соблюдением принципа индивидуализации.

Объем медицинской помощи при острых поражениях СВЧ ЭМП

Первая помощь

1. Удалить пострадавшего из зоны действия поражающего фактора.

2. Уложить на спину с приподнятыми ногами.

3. Провести наружное охлаждение (поместить в прохладное место; наложить холодный компресс на голову, обтереть тело мокрым полотенцем; обтереть кожу лба, височных областей 70 % спиртом (водкой), нашатырным спиртом; при сохраненном сознании напоить холодной водой.

4. При нарушении дыхания, деятельности сердечно-сосудистой системы провести сердечно-легочную реанимацию.

Доврачебная помощь

1. Продолжить проведение наружного охлаждения.

2. При нарушении дыхания – восстановить проходимость дыхательных путей, кислородотерапия.

3. При явлениях сердечно-сосудистой недостаточности вводить кордиамин (1 мл подкожно), кофеин-бензоат натрия (1 мл 2 % раствора внутримышечно).

4. При психомоторном возбуждении и реакции страха дать внутрь 1-2 таблетки феназепама или диазепама.

Первая врачебная помощь

1. Дополнить местное охлаждение следующими мероприятиями:

– наложить пузыри со льдом на паховые области, вдоль туловища;

– обернуть мокрыми простынями на короткое время;

– наложить холодный компресс на голову, применить электрические вентиляторы (по одному с каждой стороны туловища),

Внутривенное введение охлажденных растворов: 100 мл 40 % раствора глюкозы с 10 ЕД инсулина, 100 – 200 мл 0,9 % раствора NaCl.

Раствор аминазина 2,5% – 1 – 2 мл внутримышечно.

Преднизолон 60 – 120 мг внутривенно.

При болевом синдроме вводят раствор анальгина 50% 2 – 4 мл внутривенно на 10 мл 0,9 % раствора натрия хлорида.

При развитии судорожного синдрома: 0,5% раствор диазепама 2 – 4 мл внутривенно.

Контроль состояния сердечно -сосудистой и дыхательной систем, коррекция их функции при необходимости.

При оказании помощи больным с гипертермией необходимо избегать назначения холинолитических препаратов. Также ограничить использование нестероидных противовоспалительных средств.

Квалифицированная помощь

В квалифицированной помощи нуждаются пораженные только II и III степени тяжести . Продолжаются мероприятия, направленные на купирование синдрома перегревания организма, артериальной гипертонзии, болевого синдрома.

При развитии острой дыхательной недостаточности проводится искусственная вентиляция легких и кислородотерапия. Синдром острой сердечно-сосудистой недостаточности, в том числе с нарушением ритма сердца, устраняют с помощью инотропных препаратов, антиаритмических средств, инфузионной терапии.

При синдроме поражения ЦНС в зависимости от степени и вида нарушений могут быть использованы седативные средства, нейролептики, транквилизаторы, снотворные, средства, влияющие на тонус сосудов ЦНС, ноотропные препараты. Заслуживает внимания применение оксибутирата натрия, обладающего седативным действием и снижающим чувствительность мозга к гипоксии.

В случае возникновения носового кровотечения производится тампонада с гемостатической губкой, внутривенное введение эпсилон-аминокапроновой кислоты, аскорбиновой кислоты, дицинона. Необходимо приложить холод на область носа.

При остром нарушении зрения (затуманивание зрения, двоение в глазах, внезапное понижение зрения) показаны противосудорожные и спазмолитические средства – 2,4 % раствор эуфиллина 10 – 20 мл внутривенно, раствор папаверина 2 % – 2 мл, дибазола 1 % – 1 мл внутримышечно.

Специализированная помощь

В рамках оказания специализированной помощи необходимо продолжать комплекс лечебных мероприятий, направленных на окончательное и полное купирование угрожающих жизни состояний (гипертермия, нарушение дыхания, сердечно-сосудистая недостаточность), раннюю диагностику осложнений и последствий поражений СВЧ-полем, проведение специализированного лечения в полном объеме с полной реабилитацией пораженных. В общем комплексе мероприятий важное значение приобретают диетическое питание, витаминотерапия, применение адаптогенов, физиотерапевтическое, психотерапевтическое лечение.

Лечение хронических форм поражения СВЧ-полем неспецифическое и требует комплексного подхода . Оно складывается из диеты, режима, лечебной физкультуры, психотерапии, а при необходимости физио и фармакотерапии. Большое значение имеют методы психотерапии.

Организация и проведение диспансеризации лиц, работающих с источниками сверхвысокочастотных электромагнитных излучений. Военно-врачебная экспертиза.

Диспансеризация лиц, работающих с источниками СВЧ ЭМИ, организовывается в соответствии с требованиями «Инструкции о порядке медицинского обеспечения Вооруженных Сил Республики Беларусь» № 10 от 15.03.2004 г.

Военнослужащих, гражданский персонал Вооруженных Сил, постоянно или временно работающих с источниками электромагнитных полей, берут на диспансерный медицинский учет в медицинском пункте воинской части (организации Министерства обороны)

Медицинский контроль за лицами, работающими с СВЧ ЭМИ

Углубленные медицинские обследования (УМО) проводятся в целях своевременного выявления заболеваний, препятствующих работе с источниками электромагнитных полей, а также контроля за проведением лечебно-оздоровительных мероприятий и их эффективностью. УМО проводят гарнизонные и госпитальные военно-врачебные комиссии с участием следующих врачей-специалистов: терапевта, хирурга, невролога, дерматолога, офтальмолога, отоларинголога, стоматолога (для женщин – гинеколога).

Организация проведения УМО лиц, имеющих профессиональный контакт с СВЧ ЭМИ.

На основании данных УМО и сопоставления их с результатами предыдущих обследований военно-врачебная комиссия выносит постановление о степени годности обследованного к работе с источниками ЭМП. В тех случаях, когда амбулаторно комиссия затрудняется определить состояние здоровья обследуемого, его направляют в стационар с последующим освидетельствованием военно-врачебной комиссией.

Военно-врачебная экспертиза лиц, работающих с источниками ЭМП, либо назначаемых на указанные должности.

Медицинское освидетельствование военнослужащих, лиц гражданского персонала ВС РБ, назначаемых (принимаемых) на работу и работающих с источниками ЭМП, производится гарнизонными, госпитальными ВВК, а также ВВК специального назначения с обязательным участием врача воинской части и представителя командования. При этом комиссии руководствуются соответствующими графами Постановления Министерства обороны и Министерства здравоохранения Республики Беларусь № 61/122 от

21.07.2008 г. «Об утверждении Инструкции об определении требований к состоянию здоровья граждан при приписке к призывным участкам, призыве на срочную военную службу, службу в резерве, военную службу офицеров запаса, военные и специальные сборы, поступлении на военную службу по контракту, в учреждение образования «Минское суворовское военное училище» и военные учебные заведения, военнослужащих, граждан, состоящих в запасе Вооруженных Сил Республики Беларусь»

Проведение ВВЭ лиц, имеющих профессиональный контакт с СВЧ ЭМИ.

Противопоказания для допуска к работе с источниками ЭМП следующие:

– болезни крови;

– органические заболевания ЦНС;

– эндокринные заболевания;

– эпилепсия;

– выраженные астенические состояния;

– неврозы;

– стойкая сосудистая гипотония;

– органические поражения сердечно-сосудистой системы в стадии суб- и декомпенсации (артериальная гипертония, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и др.);

– нейроциркуляторная астения;

– язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки с частыми обострениями;

– хронические гепатиты, панкреатиты;

– резко выраженный хронический конъюнктивит и язвенный блефарит;

– трахома, осложненные заболевания роговицы;

– рецидивирующие кератоконъюяктивитм;

– катаракта любой этиологии;

– афакия;

– болезни зрительного нерва, сетчатки и сосудистой оболочки;

– глаукома развитая;

– хронические заболевания кожи.

ЛИТЕРАТУРА:

Основная:

Военно-полевая терапия: учебник / А.А. Бова [и др.]; под ред. А.А. Бова. 2-е изд. Минск: БГМУ,2008. 448 с.

Военно-полевая терапия. Практикум: учеб. пособие /А.А. Бова [и др.]; под ред. А.А. Бова. Минск: БГМУ,2009. 176 с.

Дополнительная :

Бова, А.А. Боевая терапевтическая патология: организация терапевтической помощи в современных условиях: учебное пособие /А.А. Бова, С.С. Горохов. Минск: БГМУ, 2006. 44с.

Нормативные правовые акты :

4. Об утверждении Инструкции о порядке организации и проведения военно-врачебной экспертизы в Вооруженных Силах Республики Беларусь и транспортных войсках Республики Беларусь и признании утратившими силу некоторых постановлений Министерства обороны Республики Беларусь: постановление М-ва обороны Респ. Беларусь от 2 ноября 2010 г., № 44. Минск, 2010. 130 с.

5. Об утверждении Инструкции об определении требований к состоянию здоровья граждан при приписке к призывным участкам, призыве на срочную военную службу, службу в резерве, военную службу офицеров запаса, военные и специальные сборы, поступлении на военную службу по контракту, в учреждение образования «Минское суворовское военное училище» и военныеучебные заведения военнослужащих, граждан, состоящих в запасе Вооруженных Сил Республики Беларусь: постановление М-ва обороны и М-ва здравоохранения Респ. Беларусь, 20 декабря 2010 г., № 51/170. Минск, 2011. 170 с.

Что такое Воздействие сверхвысокочастотного электромагнитного поля

Сверхвысокочастотный (СВЧ) диапазон радиоволн включает деци-, санти- и миллиметровые волны с частотой колебаний соответственно 0,3-3000 МГц, 3-30 000 МГц и 30-300 000 МГц. Биологическое действие радиоволн всех диапазонов качественно сходно, но с увеличением частоты колебаний его эффект возрастает.

Патогенез (что происходит?) во время Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля

В патогенезе нарушений ведущая роль принадлежит нервной системе, что связано как с прямым действием СВЧ-поля на ее отделы, так и с рефлекторными влияниями через рецепторные поля. В качестве механизма действия предполагаются нарушения синаптической передачи возбуждения.

Гигиеническими нормами предусмотрена предельная интенсивность СВЧ-поля на рабочих местах в пределах 10-100 мкВт на 1 см2 в секунду при длительном воздействии поля (от 2 до 8 ч в сутки). В случае некоторого превышения этих норм отмечается так называемое нетепловое (специфическое) действие СВЧ-поля с развитием в организме в основном функциональных изменений, однако склонных к кумуляции при повторных воздействиях СВЧ-поля. Облучение большой интенсивности, начиная с 10 мкВт на 1 см? в секунду, дает уже «тепловой» эффект и в результате этого приводит к перегреванию с развитием структурных изменений, особенно в нервной системе, эндокринных железах, хрусталике глаза. Обратимые изменения в этих органах возможны при интенсивности СВЧ-поля 10-7-5 мкВт/см2 в секунду.

СВЧ-поле возникает при работе электронных радиотехнических устройств, например радиолокационных станций (РЛС). Обслуживанием излучающей аппаратуры занято большое число людей, которые могут при нарушении правил техники безопасности подвергаться облучению СВЧ-полем. Под облучение могут попадать и лица, не связанные с работой на РЛС. Это происходит в связи с тем, что мощность современных РЛС весьма велика и излучение может распространяться на значительное расстояние.

Биологический эффект СВЧ-поля зависит от интенсивности, времени воздействия, длины волны, облучаемого органа, исходного функционального состояния организма. При этом наряду с тепловым действием, когда под влиянием облучения в органах и тканях регистрируется повышение температуры тела, различают и нетепловое, при котором регистрируемо го повышения температуры не отмечается, однако физиологические сдвиги в организме имеются.

Клинически тепловое действие проявляется в двигательном беспокойстве, повышении температуры тела, одышке, учащении пульса, повышении артериального давления, усилении саливации и др.

Под влиянием СВЧ-поля малой интенсивности (нетепловой), не превышающей установленных предельно допустимых уровней облучения (не более 10 мкВт/см? в течен ие рабочего дня, 100 мкВт/см? в течение 2 ч и 1000 мкВт/см? в течение 15-20 мин с применением защитных очков), наступают функциональные изменения нервной системы различной степени выраженности. При повторных многократных воздействиях может наблюдаться накапливание эффекта.

Симптомы Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля

Неврологические расстройства выражаются в повышенной утомляемости, понижении работоспособности, головной боли, головокружении, расстройствах сна (сонливость, бессонница, неспокойный сон со сновидениями), раздражительности, общей слабости, повышенной потливости, приливах к голове, иногда ослаблении памяти. При особенно значительных воздействиях иногда отмечаются тремор, обморочные состояния, страхи, галлюцинации.

Наряду с указанными изменениями наблюдаются сердечно-сосудистые расстройства по типу нейроциркуляторной дистонии: боли в области сердца, одышка, особенно при физической нагрузке, сердцебиения, «замирание» сердца. Объективно отмечаются гипотензия, приглушение тонов сердца, иногда систолический шум на верхушке.

При несистематических, слабых по интенсивности облучениях синдром СВЧ-воздействия может вначале проявляться исподволь: возникают легкое недомогание, утомляемость, чаще к концу рабочего дня, иногда присоединяются одышка при физической нагрузке, неприятные ощущения в области сердца. По степени выраженности симптомов хронического СВЧ-воздействия в его течении можно выделить три стадии.

В первой стадии отчетливые явления астении и нейроциркуляторной дистонии отсутствуют, но имеются отдельные жалобы; с прекращением облучения все эти изменения сравнительно быстро проходят.

Вторая стадия характеризуется достаточно отчетливыми, более стойкими расстройствами, которые также обратимы.

Третья стадия встречается исключительно редко: могут наблюдаться галлюцинации, страхи, обмороки, адинамия, нарушения чувствительности по периферическому типу, симптомы коронарной недостаточности.

Диагностика Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля

При диагностике хронического СВЧ-воздействия встречаются весьма значительные затруднения. Диагноз может быть установлен в случаях, когда проявления астенического состояния и нейроциркуляторной дистонии, характерные для СВЧ-воздействия, имеют прямое или косвенное отношение к облучениям СВЧ-полем. При этом интенсивность облучения, как правило, превышает предельно допустимые уровни.

Лечение Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля

Первоочередным мероприятием является исключение дальнейшего облучения. В качестве лечебных могут быть рекомендованы общеукрепляюшие и симптоматические средства. В первой стадии развития проявлений назначается амбулаторное лечение: 1-2 % раствор бромида натрия внутрь в индивидуальной дозировке с кофеином, настойка китайского лимонника, женьшеня по 15-30 капель 2 раза в день, ежедневные внутримышечные инъекции 10 мл 10% раствора глюконата кальция (10-15 инъекций на курс).

При более выраженных нарушениях (вторая стадия) рекомендуется стационарное лечение. В дополнение к указанным средствам могут быть добавлены 20 мл 40 % раствора глюкозы с 2 мл 5 % раствора аскорбиновой кислоты (10-15 вливаний на курс). Применяют также подкожные инъекции стрихнина по 0,5-1 мл 0,1 % раствора на инъекцию, глутаминовую кислоту внутрь по 0,5-1 г 3 раза в день, снотворные: барбитал, нитразепам на ночь. Рекомендуются водные процедуры (ванны, души).

Профилактика Воздействия сверхвысокачастотного электромагнитного поля

В качестве профилактических мероприятий необходимы детальные медицинские осмотры один раз в год лиц, находящихся под СВЧ-воздействием. При этом особое внимание обращается на состояние нервной, сердечно-сосудисто й системы, крови и органа зрения. Для этого необходимо привлекать специалистов: окулиста, невролога и терапевта. Внеочередные медицинские обследования проводятся при сигналах о неблагополучии со стороны состояния здоровья врачей (например, жалобах на ухудшение самочувствия). При выявлении заболевшего в связи с СВЧ-воздействием следует опросить и других лиц, работающих в сходных условиях, при необходимости осмотреть их, а также организовать проверку мощности потока СВЧ-поля на рабочих местах.

К каким докторам следует обращаться если у Вас Воздействие сверхвысокочастотного электромагнитного поля

Невролог

Акции и специальные предложения

Медицинские новости

20.02.2019

Главные детские специалисты фтизиатры посетили 72-ю школу Санкт-Петербурга для изучения причин, по которым 11 школьников почувствовали слабость и головокружения после постановки им в понедельник, 18 февраля, пробы на туберкулез

Вирусы не только витают в воздухе, но и могут попадать на поручни, сидения и другие поверхности, при этом сохраняя свою активность. Поэтому в поездках или общественных местах желательно не только исключить общение с окружающими людьми, но и избегать...

Вернуть хорошее зрение и навсегда распрощаться с очками и контактными линзами - мечта многих людей. Сейчас её можно сделать реальностью быстро и безопасно. Новые возможности лазерной коррекции зрения открывает полностью бесконтактная методика Фемто-ЛАСИК.

Косметические препараты, предназначенные ухаживать за нашей кожей и волосами, на самом деле могут оказаться не столь безопасными, как мы думаем

Диапазон радиоизлучения противоположен гамма-излучению и тоже неограничен с одной стороны - со стороны длинных волн и низких частот.

Инженеры делят его на множество участков. Самые короткие радиоволны используют для беспроводной передачи данных (интернет, сотовая и спутниковая телефония); метровые, дециметровые и ультракороткие волны (УКВ) занимают местные теле- и радиостанции; короткие волны (КВ) служат для глобальной радиосвязи - они отражаются от ионосферы и могут огибать Землю; средние и длинные волны используют для регионального радиовещания. Сверхдлинные волны (СДВ) - от 1 км до тысяч километров - проникают сквозь соленую воду и применяются для связи с подводными лодками, а также для поиска полезных ископаемых.

Энергия радиоволн крайне низка, но они возбуждают слабые колебания электронов в металлической антенне. Эти колебания затем усиливаются и регистрируются.

Атмосфера пропускает радиоволны длиной от 1 мм до 30 м. Они позволяют наблюдать ядра галактик, нейтронные звезды, другие планетные системы, но самое впечатляющее достижение радиоастрономии - рекордно детальные изображения космических источников, разрешение которых превосходит десятитысячную долю угловой секунды.

Микроволны

Микроволны - это поддиапазон радиоизлучения, примыкающий к инфракрасному. Его также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением, так как у него самая большая частота в радиодиапазоне.

Микроволновый диапазон интересен астрономам, поскольку в нем регистрируется оставшееся со времен Большого взрыва реликтовое излучение (другое название - микроволновый космический фон). Оно было испущено 13,7 млрд лет назад, когда горячее вещество Вселенной стало прозрачным для собственного теплового излучения. По мере расширения Вселенной реликтовое излучение остыло и сегодня его температура составляет 2,7 К.

Реликтовое излучение приходит на Землю со всех направлений. Сегодня астрофизиков интересуют неоднородности свечения неба в микроволновом диапазоне. По ним определяют, как в ранней Вселенной начинали формироваться скопления галактик, чтобы проверить правильность космологических теорий.

А на Земле микроволны используются для таких прозаических задач, как разогрев завтрака и разговоры по мобильному телефону.

Атмосфера прозрачна для микроволн. Их можно использовать для связи со спутниками. Есть также проекты передачи энергии на расстояние с помощью СВЧ-пучков.

Источники

Обзоры неба

Небо в микроволновом диапазоне 1,9 мм (WMAP)

Космический микроволновый фон, называемый также реликтовым излучением, представляет собой остывшее свечение горячей Вселенной . Впервые оно было обнаружено А. Пензиасом и Р. Вильсоном в 1965 году (Нобелевская премия 1978 г.) Первые измерения показали, что излучение совершенно однородно по всему небу.

В 1992 году было объявлено об открытии анизотропии (неоднородности) реликтового излучения. Этот результат был получен советским спутником «Реликт-1» и подтвержден американским спутником COBE (см. Небо в инфракрасном диапазоне). COBE также определил, что спектр реликтового излучения очень близок к чернотельному . За этот результат присуждена Нобелевская премия 2006 года.

Вариации яркости реликтового излучения по небу не превышают одной сотой доли процента, но их наличие указывает на едва заметные неоднородности в распределении вещества, которые существовали на ранней стадии эволюции Вселенной и послужили зародышами галактик и их скоплений.

Однако точности данных COBE и «Реликта» было недостаточно для проверки космологических моделей, и поэтому в 2001 году был запущен новый более точный аппарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который к 2003 году построил детальную карту распределения интенсивности реликтового излучения по небесной сфере. На основе этих данных сейчас ведется уточнение космологических моделей и представлений об эволюции галактик.

Реликтовое излучение возникло, когда возраст Вселенной составлял около 400 тысяч лет и она вследствие расширения и остывания стала прозрачна для собственного теплового излучения. Первоначально излучение имело планковский (чернотельный) спектр с температурой около 3000 K и приходилось на ближний инфракрасный и видимый диапазоны спектра.

По мере расширения Вселенной реликтовое излучение испытывало красное смещение, что приводило к снижению его температуры. На сегодня температура реликтового излучения составляет 2,7 К и оно приходится на микроволновый и дальний инфракрасный (субмиллиметровый) диапазоны спектра. На графике показан приближенный вид планковского спектра для этой температуры. Впервые спектр реликтового излучения был измерен спутником COBE (см. Небо в инфракрасном диапазоне), за что в 2006 году была присуждена Нобелевская премия.

Радионебо на волне 21 см , 1420 МГц (Dickey & Lockman)

Знаменитая спектральная линия с длиной волны 21,1 см - это еще один способ наблюдения нейтрального атомарного водорода в космосе. Линия возникает благодаря так называемому сверхтонкому расщеплению основного энергетического уровня атома водорода.

Энергия невозбужденного атома водорода зависит от взаимной ориентации спинов протона и электрона. Если они параллельны, энергия чуть выше. Такие атомы могут спонтанно переходить в состояние с антипараллельными спинами, испуская квант радиоизлучения, уносящий крохотный избыток энергии. С отдельным атомом такое случается в среднем раз в 11 млн лет. Но огромное распространение водорода во Вселенной делает возможным наблюдение газовых облаков на этой частоте.

Радионебо на волне 73,5 см , 408 МГц (Бонн)

Это самый длинноволновый из всех обзоров неба. Он был выполнен на волне, на которой в Галактике наблюдается значительное число источников. Кроме того, выбор длины волны определялся техническими причинами. Для построения обзора использовался один из крупнейших в мире полноповоротных радиотелескопов - 100-метровый боннский радиотелескоп.

Земное применение

Главное преимущество микроволновой печи - прогрев со временем продуктов по всему объему, а не только с поверхности.

Микроволновое излучение, имея большую длину волны, глубже инфракрасного проникает под поверхность продуктов. Внутри продуктов электромагнитные колебания возбуждают вращательные уровни молекул воды, движение которых в основном и вызывает нагрев пищи. Таким образом происходит микроволновая (СВЧ) сушка продуктов, размораживание, приготовление и разогрев. Также переменные электрические токи возбуждают токи высокой частоты. Эти токи могут возникать в веществах, где присутствуют подвижные заряженные частицы.

А вот острые и тонкие металлические предметы в микроволновую печь помещать нельзя (это особенно касается посуды с напыленными металлическими украшениями под серебро и золото). Даже тонкое колечко позолоты по краю тарелки может вызвать мощный электрический разряд, который повредит устройство, создающее электромагнитную волну в печи (магнетрон, клистрон).

Принцип действия сотовой телефонии основан на использовании радиоканала (в микроволновом диапазоне) для связи между абонентом и одной из базовых станций. Между базовыми станциями информация передается, как правило, по цифровым кабельным сетям.

Радиус действия базовой станции - размер соты - от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. Он зависит от ландшафта и от мощности сигнала, которую подбирают так, чтобы в одной соте было не слишком много активных абонентов.

В стандарте GSM одна базовая станция может обеспечивать не более 8 телефонных разговоров одновременно. На массовых мероприятиях и при стихийных бедствиях количество звонящих абонентов резко увеличивается, это перегружает базовые станции и приводит к перебоям с сотовой связью. На такие случаи у сотовых операторов есть мобильные базовые станции, которые могут быть оперативно доставлены в район большого скопления народа.

Много споров вызывает вопрос о возможном вреде микроволнового излучения сотовых телефонов. Во время разговора передатчик находится в непосредственной близости от головы человека. Многократно проводившиеся исследования пока не смогли достоверно зарегистрировать негативного воздействия радиоизлучения сотовых телефонов на здоровье. Хотя полностью исключить воздействие слабого микроволнового излучения на ткани организма нельзя, оснований для серьезного беспокойства нет.

Передача телевизионного изображения ведется на метровых и дециметровых волнах. Каждый кадр разбивается на строки, вдоль которых определенным образом меняется яркость.

Передатчик телевизионной станции постоянно выдает в эфир радиосигнал строго фиксированной частоты, она называется несущей частотой. Под нее подстраивается приемный контур телевизора - в нем на нужной частоте возникает резонанс, позволяющий уловить слабые электромагнитные колебания. Информация об изображении передается амплитудой колебаний: большая амплитуда - высокая яркость, низкая амплитуда - темный участок изображения. Этот принцип называется амплитудной модуляцией. Аналогичным образом передается звук радиостанциями (кроме FM-станций).

С переходом к цифровому телевидению правила кодирования изображения меняются, но сам принцип несущей частоты и ее модуляции сохраняется.

Параболическая антенна для приема сигнала с геостационарного спутника в микроволновом и УКВ-диапазонах. Принцип действия такой же, как у радиотелескопа , но тарелку не требуется делать подвижной. В момент монтажа ее направляют на спутник, который всегда остается на одном месте относительно земных сооружений.

Это достигается за счет вывода спутника на геостационарную орбиту высотой около 36 тыс. км над экватором Земли. Период обращения по этой орбите в точности равен периоду вращения Земли вокруг своей оси относительно звезд - 23 часа 56 минут 4 секунды. Размер тарелки зависит от мощности спутникового передатчика и его диаграммы направленности. У каждого спутника есть основной район обслуживания, где его сигналы принимаются тарелкой диаметром 50–100 см , и периферийная зона, где сигнал быстро слабеет и для его приема может потребоваться антенна до 2–3 м .

Среди огромного разнообразия электромагнитных волн, существующих в природе, весьма скромное место занимает микроволновое или сверхвысокочастотное излучение (СВЧ). Отыскать этот частотный диапазон можно между радиоволнами и инфракрасной частью спектра. Протяжённость его не особенно велика. Это волны длиной от 30 см до 1 мм.

Поговорим о его происхождении, свойствах и роли в сфере обитания человека, о том, как влияет этот «молчаливый невидимка» на человеческий организм.

Источники СВЧ-излучения

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 присовокупились ещё и рукотворные источники:

• радиолокационные и радионавигационные установки;
• системы спутникового телевидения;
• сотовые телефоны и микроволновые печи.

Как микроволновое излучение влияет на здоровье человека

Результаты исследования влияния микроволнового излучения на человека позволили установить, что СВЧ лучи не обладают ионизирующим действием. Ионизированные молекулы - это дефектные частички вещества, приводящие к мутации хромосом. В результате живые клетки могут приобрести новые (дефектные) признаки. Этот вывод не означает, что микроволновое излучение не оказывает вред на человека.

Изучение влияния СВЧ-лучей на человека, позволило установить следующую картину - при их попадании 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.

Поскольку циркуляция крови выполняет роль охлаждающего фактора, то в органах, обеднённых кровеносными сосудами, тепловой эффект выражен наиболее ярко. В первую очередь - в хрусталике глаза, вызывая его помутнение и разрушение. К сожалению, эти изменения необратимы.

Наиболее значительной поглощательной способностью отличаются ткани с большим содержанием жидкого компонента: крови, лимфы, слизистой желудка, кишечника, хрусталика глаза.

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.

Микроволновое 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.

При длительном и регулярном воздействии СВЧ излучение приводит к глубинным изменениям, перечисленным ранее. То есть, можно утверждать, что СВЧ излучение оказывает негативное влияние на здоровье человека. Причём отмечена возрастная чувствительность к микроволнам - молодые организмы оказались более подверженными влиянию СВЧ ЭМП (электромагнитного поля).

Средства защиты от СВЧ-излучения

Характер воздействия СВЧ излучения на человека зависит от следующих факторов:

• удалённости от источника излучения и его интенсивности;
• продолжительности облучения;
• длины волны;
• вида излучения (непрерывное или импульсное);
• внешних условий;
• состояния организма.

Для количественной оценки опасности введено понятие плотности излучения и допустимой нормы облучения. В нашей стране этот стандарт взят с десятикратным «запасом прочности» и равен 10 микроватт на сантиметр (10 мкВт/см). Это означает, что мощность потока СВЧ энергии, на рабочем месте человека не должна превышать 10 мкВт на каждый сантиметр поверхности.

Как же быть? Сам собой напрашивается вывод, что следует всячески избегать воздействия микроволновых лучей. Уменьшить воздействие СВЧ-излучения в сфере быта достаточно просто: следует ограничить время контакта с бытовыми его источниками.

Совершенно иной механизм защиты должен быть у людей, чья профессиональная деятельность связана с воздействием СВЧ радиоволн. Средства защиты от СВЧ-излучения подразделяются на общие и индивидуальные.

Поток излучаемой энергии убывает обратно пропорционально увеличению квадрата расстояния между излучателем и облучаемой поверхностью. Поэтому важнейшей коллективной защитной мерой является увеличение расстояния до источника излучения.

Другими действенными мерами по защите от СВЧ-излучения являются следующие:

Большая часть из них базируется на основных свойствах микроволнового излучения - отражении и поглощении веществом облучаемой поверхности. Поэтому защитные экраны подразделяются на отражающие и поглощающие.

Отражательные экраны выполняются из листового металла, металлической сетки и металлизированной ткани. Арсенал защитных экранов достаточно разнообразен. Это листовые экраны из однородного металла и многослойные пакеты, включающие слои изоляционных и поглощающих материалов (шунгита, углеродистых соединение) и т. д.

Конечным звеном в этой цепи являются средства индивидуальной защиты от СВЧ-излучения. Они включают спецодежду, выполненную из металлизированной ткани (халаты и фартуки, перчатки, накидки с капюшонами и вмонтированными в них очками). Очки покрыты тончайшим слоем металла, отражающего излучение. Их ношение обязательно при облучении в 1 мкВт/см.

Ношение спецодежды снижает уровень облучения в 100–1000 раз.

Польза микроволнового излучения

Вся предыдущая информация c негативной направленностью, имеет своей целью упредить нашего читателя от, исходящей от СВЧ-излучения, опасности. Однако среди специфических действий микроволновых лучей встречается термин стимуляция, то есть улучшение под их влиянием общего состояния организма или чувствительности его органов. То есть воздействие СВЧ-излучения на человека может быть и полезным. Терапевтическое свойство микроволнового излучения основано на его биологическом действии при физиотерапии.

Излучения, исходящие от специализированного медицинского генератора, проникает в организм человека на заданную глубину, вызывая прогревание тканей и целую систему полезных реакций. Сеансы СВЧ-процедур оказывают болеутоляющее и противозудное действие.

Их с успехом используют для лечения фронтита и гайморита, невралгии тройничного нерва.

Для воздействия на эндокринные органы, органы дыхания, почки, и лечения гинекологических заболеваний используют микроволновое излучение с большей проникающей способностью.

Исследование влияния СВЧ-излучения на организм человека начались несколько десятилетий назад. Накопленных знаний достаточно, чтобы быть уверенными в безвредности естественного фона этих излучений для человека.

Разнообразные генераторы этих частот, создают дополнительную дозу воздействия. Однако, их доля очень мала, а, используемая защита достаточно надёжна. Поэтому фобии об их огромном вреде не более чем миф, если соблюдаются все условия эксплуатации и защиты от промышленных и бытовых источников микроволновых излучателей.

Содержание статьи

СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДИАПАЗОН, частотный диапазон электромагнитного излучения (100ё300 000 млн. герц), расположенный в спектре между ультравысокими телевизионными частотами и частотами дальней инфракрасной области. Этот частотный диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1 мм; поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется микроволновым диапазоном; имеется в виду, что длины волн очень малы по сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких сотен метров.

Так как по длине волны излучение СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн. Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти всеми твердыми объектами. Во многом аналогично свету оно фокусируется, распространяется в виде луча и отражается. Многие радиолокационные антенны и другие СВЧ-устройства представляют собой как бы увеличенные варианты оптических элементов типа зеркал и линз.

В то же время СВЧ-излучение сходно с радиоизлучением вещательных диапазонов в том отношении, что оно генерируется аналогичными методами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн, и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах. Но благодаря более высоким частотам оно дает более широкие возможности передачи информации, что позволяет повысить эффективность связи. Например, один СВЧ-луч может нести одновременно несколько сотен телефонных разговоров. Сходство СВЧ-излучения со светом и повышенная плотность переносимой им информации оказались очень полезны для радиолокационной и других областей техники.

ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

Радиолокация.

Волны дециметрово-сантиметрового диапазона оставались предметом чисто научного любопытства до начала Второй мировой войны, когда возникла настоятельная необходимость в новом и эффективном электронном средстве раннего обнаружения. Только тогда начались интенсивные исследования СВЧ-радиолокации, хотя принципиальная ее возможность была продемонстрирована еще в 1923 в Научно-исследовательской лаборатории ВМС США. Суть радиолокации в том, что в пространство испускаются короткие, интенсивные импульсы СВЧ-излучения, а затем регистрируется часть этого излучения, вернувшаяся от искомого удаленного объекта – морского судна или самолета.

Связь.

Радиоволны СВЧ-диапазона широко применяются в технике связи. Кроме различных радиосистем военного назначения, во всех странах мира имеются многочисленные коммерческие линии СВЧ-связи. Поскольку такие радиоволны не следуют за кривизной земной поверхности, а распространяются по прямой, эти линии связи, как правило, состоят из ретрансляционных станций, установленных на вершинах холмов или на радиобашнях с интервалами ок. 50 км. Параболические или рупорные антенны, смонтированные на башнях, принимают и передают дальше СВЧ-сигналы. На каждой станции перед ретрансляцией сигнал усиливается электронным усилителем. Поскольку СВЧ-излучение допускает узконаправленные прием и передачу, для передачи не требуется больших затрат электроэнергии.

Хотя система башен, антенн, приемников и передатчиков может показаться весьма дорогостоящей, в конечном счете все это с лихвой окупается благодаря большой информационной емкости СВЧ-каналов связи. Города Соединенных Штатов соединены между собой сложной сетью более чем из 4000 ретрансляционных СВЧ-звеньев, образующих систему связи, которая простирается от одного океанского побережья до другого. Каналы этой сети способны пропускать тысячи телефонных разговоров и многочисленные телевизионные программы одновременно.

Спутники связи.

Система ретрансляционных радиобашен, необходимая для передачи СВЧ-излучения на большие расстояния, может быть построена, конечно, только на суше. Для межконтинентальной же связи требуется иной способ ретрансляции. Здесь на помощь приходят связные искусственные спутники Земли; выведенные на геостационарную орбиту, они могут выполнять функции ретрансляционных станций СВЧ-связи.

Электронное устройство, называемое активно-ретрансляционным ИСЗ, принимает, усиливает и ретранслирует СВЧ-сигналы, передаваемые наземными станциями. Первые экспериментальные ИСЗ такого типа («Телстар», «Релэй» и «Синком») успешно осуществляли уже в начале 1960-х годов ретрансляцию телевизионного вещания с одного континента на другой. На основе этого опыта были разработаны коммерческие спутники межконтинентальной и внутренней связи. Спутники последней межконтинентальной серии «Интелсат» были выведены в различные точки геостационарной орбиты таким образом, что зоны их охвата, перекрываясь, обеспечивают обслуживание абонентов во всем мире. Каждый спутник серии «Интелсат» последних модификаций предоставляет клиентам тысячи каналов высококачественной связи для одновременной передачи телефонных, телевизионных, факсимильных сигналов и цифровых данных.

Термообработка пищевых продуктов.

СВЧ-излучение применяется для термообработки пищевых продуктов в домашних условиях и в пищевой промышленности. Энергия, генерируемая мощными электронными лампами, может быть сконцентрирована в малом объеме для высокоэффективной тепловой обработки продуктов в т.н. микроволновых или СВЧ-печах, отличающихся чистотой, бесшумностью и компактностью. Такие устройства применяются на самолетных бортовых кухнях, в железнодорожных вагонах-ресторанах и торговых автоматах, где требуются быстрые подготовка продуктов и приготовление блюд. Промышленность выпускает также СВЧ-печи бытового назначения.

Научные исследования.

СВЧ-излучение сыграло важную роль в исследованиях электронных свойств твердых тел. Когда такое тело оказывается в магнитном поле, свободные электроны в нем начинают вращаться вокруг магнитных силовых линий в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Частота вращения, называемая циклотронной, прямо пропорциональна напряженности магнитного поля и обратно пропорциональна эффективной массе электрона. (Эффективная масса определяет ускорение электрона под воздействием какой-либо силы в кристалле. Она отличается от массы свободного электрона, которой определяется ускорение электрона под действием какой-либо силы в вакууме. Различие обусловлено наличием сил притяжения и отталкивания, с которыми действуют на электрон в кристалле окружающие атомы и другие электроны.) Если на твердое тело, находящееся в магнитном поле, падает излучение СВЧ-диапазона, то это излучение сильно поглощается, когда его частота равна циклотронной частоте электрона. Данное явление называется циклотронным резонансом; оно позволяет измерить эффективную массу электрона. Такие измерения дали много ценной информации об электронных свойствах полупроводников, металлов и металлоидов.

Излучение СВЧ-диапазона играет важную роль также в исследованиях космического пространства. Астрономы многое узнали о нашей Галактике, исследуя излучение с длиной волны 21 см, испускаемое газообразным водородом в межзвездном пространстве. Теперь можно измерять скорость и определять направление движения рукавов Галактики, а также расположение и плотность областей газообразного водорода в космосе.

ИСТОЧНИКИ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

Быстрый прогресс в области СВЧ-техники в значительной мере связан с изобретением специальных электровакуумных приборов – магнетрона и клистрона, способных генерировать большие количества СВЧ-энергии. Генератор на обычном вакуумном триоде, используемый на низких частотах, в СВЧ-диапазоне оказывается весьма неэффективным.

Двумя главными недостатками триода как СВЧ-генератора являются конечное время пролета электрона и межэлектродная емкость. Первый связан с тем, что электрону требуется некоторое (хотя и малое) время, чтобы пролететь между электродами вакуумной лампы. За это время СВЧ-поле успевает изменить свое направление на обратное, так что и электрон вынужден повернуть обратно, не долетев до другого электрода. В результате электроны без всякой пользы колеблются внутри лампы, не отдавая свою энергию в колебательный контур внешней цепи.

Магнетрон.

В магнетроне, изобретенном в Великобритании перед Второй мировой войной, эти недостатки отсутствуют, поскольку за основу взят совершенно иной подход к генерации СВЧ-излучения – принцип объемного резонатора. Подобно тому как у органной трубы данного размера имеются собственные акустические резонансные частоты, так и у объемного резонатора имеются собственные электромагнитные резонансы. Стенки резонатора действуют как индуктивность, а пространство между ними – как емкость некой резонансной цепи. Таким образом, объемный резонатор подобен параллельному резонансному контуру низкочастотного генератора с отдельными конденсатором и катушкой индуктивности. Размеры объемного резонатора выбираются, конечно, так, чтобы данному сочетанию емкости и индуктивности соответствовала нужная резонансная сверхвысокая частота.

В магнетроне (рис. 1) предусмотрено несколько объемных резонаторов, симметрично расположенных вокруг катода, находящегося в центре. Прибор помещают между полюсами сильного магнита. При этом электроны, испускаемые катодом, под действием магнитного поля вынуждены двигаться по круговым траекториям. Их скорость такова, что они в строго определенное время пересекают на периферии открытые пазы резонаторов. При этом они отдают свою кинетическую энергию, возбуждая колебания в резонаторах. Затем электроны возвращаются на катод, и процесс повторяется. Благодаря такому устройству время пролета и межэлектродные емкости не мешают генерации СВЧ-энергии.

Магнетроны могут быть сделаны большого размера, и тогда они дают мощные импульсы СВЧ-энергии. Но у магнетрона имеются свои недостатки. Например, резонаторы для очень высоких частот становятся столь малыми, что их трудно изготавливать, а сам такой магнетрон из-за своих малых размеров не может быть достаточно мощным. Кроме того, для магнетрона нужен тяжелый магнит, причем требуемая масса магнита возрастает с увеличением мощности прибора. Поэтому для самолетных бортовых установок мощные магнетроны не подходят.

Клистрон.

Для этого электровакуумного прибора, основанного на несколько ином принципе, не требуется внешнее магнитное поле. В клистроне (рис. 2) электроны движутся по прямой от катода к отражательной пластине, а затем обратно. При этом они пересекают открытый зазор объемного резонатора в форме бублика. Управляющая сетка и сетки резонатора группируют электроны в отдельные «сгустки», так что электроны пересекают зазор резонатора только в определенные моменты времени. Промежутки между сгустками согласованы с резонансной частотой резонатора таким образом, что кинетическая энергия электронов передается резонатору, вследствие чего в нем устанавливаются мощные электромагнитные колебания. Этот процесс можно сравнить с ритмичным раскачиванием первоначально неподвижных качелей.

Первые клистроны были довольно маломощными приборами, но позднее они побили все рекорды магнетронов как СВЧ-генераторов большой мощности. Были созданы клистроны, выдававшие до 10 млн. ватт мощности в импульсе и до 100 тыс. ватт в непрерывном режиме. Система клистронов исследовательского линейного ускорителя частиц выдает 50 млн. ватт СВЧ-мощности в импульсе.

Клистроны могут работать на частотах до 120 млрд. герц; однако при этом их выходная мощность, как правило, не превышает одного ватта. Разрабатываются варианты конструкции клистрона, рассчитанного на большие выходные мощности в миллиметровом диапазоне.

Клистроны могут также служить усилителями СВЧ-сигналов. Для этого нужно входной сигнал подавать на сетки объемного резонатора, и тогда плотность электронных сгустков будет изменяться в соответствии с этим сигналом.

Лампа бегущей волны (ЛБВ).

Еще один электровакуумный прибор для генерации и усиления электромагнитных волн СВЧ-диапазона – лампа бегущей волны. Она представляет собой тонкую откачанную трубку, вставляемую в фокусирующую магнитную катушку. Внутри трубки имеется замедляющая проволочная спираль. Вдоль оси спирали проходит электронный луч, а по самой спирали бежит волна усиливаемого сигнала. Диаметр, длина и шаг спирали, а также скорость электронов подобраны таким образом, что электроны отдают часть своей кинетической энергии бегущей волне.

Радиоволны распространяются со скоростью света, тогда как скорость электронов в луче значительно меньше. Однако, поскольку СВЧ-сигнал вынужден идти по спирали, скорость его продвижения вдоль оси трубки близка к скорости электронного луча. Поэтому бегущая волна достаточно долго взаимодействует с электронами и усиливается, поглощая их энергию.

Если на лампу не подается внешний сигнал, то усиливается случайный электрический шум на некоторой резонансной частоте и ЛБВ бегущей волны работает как СВЧ-генератор, а не усилитель.

Выходная мощность ЛБВ значительно меньше, чем у магнетронов и клистронов на той же частоте. Однако ЛБВ допускают настройку в необычайно широком частотном диапазоне и могут служить очень чувствительными малошумящими усилителями. Такое сочетание свойств делает ЛБВ очень ценным прибором СВЧ-техники.

Плоские вакуумные триоды.

Хотя клистроны и магнетроны более предпочтительны как СВЧ-генераторы, благодаря усовершенствованиям в какой-то мере восстановлена важная роль вакуумных триодов, особенно в качестве усилителей на частотах до 3 млрд. герц.

Трудности, связанные с временем пролета, устранены благодаря очень малым расстояниям между электродами. Нежелательные межэлектродные емкости сведены к минимуму, поскольку электроды сделаны сетчатыми, а все внешние соединения выполняются на больших кольцах, находящихся вне лампы. Как и принято в СВЧ-технике, применен объемный резонатор. Резонатор плотно охватывает лампу, и кольцевые соединители обеспечивают контакт по всей окружности резонатора.

Генератор на диоде Ганна.

Такой полупроводниковый СВЧ-генератор был предложен в 1963 Дж.Ганном, сотрудником Уотсоновского научно-исследовательского центра корпорации ИБМ. В настоящее время подобные приборы дают мощности лишь порядка милливатт на частотах не более 24 млрд. герц. Но в этих пределах он имеет несомненные преимущества перед маломощными клистронами.

Поскольку диод Ганна представляет собой монокристалл арсенида галлия, он в принципе более стабилен и долговечен, нежели клистрон, в котором должен быть нагреваемый катод для создания потока электронов и необходим высокий вакуум. Кроме того, диод Ганна работает при сравнительно низком напряжении питания, тогда как для питания клистрона нужны громоздкие и дорогостоящие источники питания с напряжением от 1000 до 5000 В.

СХЕМНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Коаксиальные кабели и волноводы.

Для передачи электромагнитных волн СВЧ-диапазона не через эфир, а по металлическим проводникам нужны специальные методы и проводники особой формы. Обычные провода, по которым передается электричество, пригодные для передачи низкочастотных радиосигналов, неэффективны на сверхвысоких частотах.

Любой отрезок провода имеет емкость и индуктивность. Эти т.н. распределенные параметры приобретают очень важное значение в СВЧ-технике. Сочетание емкости проводника с его собственной индуктивностью на сверхвысоких частотах играет роль резонансного контура, почти полностью блокирующего передачу. Поскольку в проводных линиях передачи невозможно устранить влияние распределенных параметров, приходится обращаться к другим принципам передачи СВЧ-волн. Эти принципы воплощены в коаксиальных кабелях и волноводах.

Коаксиальный кабель состоит из внутреннего провода и охватывающего его цилиндрического наружного проводника. Промежуток между ними заполнен пластиковым диэлектриком, например тефлоном или полиэтиленом. С первого взгляда это может показаться похожим на пару обычных проводов, но на сверхвысоких частотах их функция иная. СВЧ-сигнал, введенный с одного конца кабеля, на самом деле распространяется не по металлу проводников, а по заполненному изолирующим материалом промежутку между ними.

Коаксиальные кабели хорошо передают СВЧ-сигналы частотой до нескольких миллиардов герц, но на более высоких частотах их эффективность снижается, и они непригодны для передачи больших мощностей.

Обычные каналы для передачи волн СВЧ-диапазона имеют форму волноводов. Волновод – это тщательно обработанная металлическая труба прямоугольного или кругового поперечного сечения, внутри которой распространяется СВЧ-сигнал. Упрощенно говоря, волновод направляет волну, заставляя ее то и дело отражаться от стенок. Но на самом деле распространение волны по волноводу есть распространение колебаний электрического и магнитного полей волны, как и в свободном пространстве. Такое распространение в волноводе возможно лишь при условии, что его размеры находятся в определенном соотношении с частотой передаваемого сигнала. Поэтому волновод точно рассчитывается, так же точно обрабатывается и предназначается только для узкого интервала частот. Другие частоты он передает плохо либо вообще не передает. Типичное распределение электрического и магнитного полей внутри волновода показано на рис. 3.

Чем выше частота волны, тем меньше размеры соответствующего ей прямоугольного волновода; в конце концов эти размеры оказываются столь малы, что чрезмерно усложняется его изготовление и снижается передаваемая им предельная мощность. Поэтому были начаты разработки круговых волноводов (кругового поперечного сечения), которые могут иметь достаточно большие размеры даже на высоких частотах СВЧ-диапазона. Применение кругового волновода сдерживается некоторыми трудностями. Например, такой волновод должен быть прямым, иначе его эффективность снижается. Прямоугольные же волноводы легко изгибать, им можно придавать нужную криволинейную форму, и это никак не сказывается на распространении сигнала. Радиолокационные и другие СВЧ-установки обычно выглядят как запутанные лабиринты из волноводных трактов, соединяющих разные компоненты и передающих сигнал от одного прибора другому в пределах системы.

Твердотельные компоненты.

Твердотельные компоненты, например полупроводниковые и ферритовые, играют важную роль в СВЧ-технике. Так, для детектирования, переключения, выпрямления, частотного преобразования и усиления СВЧ-сигналов применяются германиевые и кремниевые диоды.

Для усиления применяются также специальные диоды – варикапы (с управляемой емкостью) – в схеме, называемой параметрическим усилителем. Широко распространенные усилители такого рода служат для усиления крайне малых сигналов, так как они почти не вносят собственные шумы и искажения.

Твердотельным СВЧ-усилителем с низким уровнем шума является и рубиновый мазер. Такой мазер, действие которого основано на квантовомеханических принципах, усиливает СВЧ-сигнал за счет переходов между уровнями внутренней энергии атомов в кристалле рубина. Рубин (или другой подходящий материал мазера) погружается в жидкий гелий, так что усилитель работает при чрезвычайно низких температурах (лишь на несколько градусов превышающих температуру абсолютного нуля). Поэтому уровень тепловых шумов в схеме очень низок, благодаря чему мазер пригоден для радиоастрономических, сверхчувствительных радиолокационных и других измерений, в которых нужно обнаруживать и усиливать крайне слабые СВЧ-сигналы.

Для изготовления СВЧ-переключателей, фильтров и циркуляторов широко применяются ферритовые материалы, такие, как оксид магния-железа и железо-иттриевый гранат. Ферритовые устройства управляются посредством магнитных полей, причем для управления потоком мощного СВЧ-сигнала достаточно слабого магнитного поля. Ферритовые переключатели имеют то преимущество перед механическими, что в них нет движущихся частей, подверженных износу, а переключение осуществляется весьма быстро. На рис. 4 представлено типичное ферритовое устройство – циркулятор. Действуя подобно кольцевой транспортной развязке, циркулятор обеспечивает следование сигнала только по определенным трактам, соединяющим различные компоненты. Циркуляторы и другие ферритовые переключающие устройства применяются при подключении нескольких компонентов СВЧ-системы к одной и той же антенне. На рис. 4 циркулятор не пропускает передаваемый сигнал на приемник, а принимаемый сигнал – на передатчик.

В СВЧ-технике находит применение и туннельный диод – сравнительно новый полупроводниковый прибор, работающий на частотах до 10 млрд. герц. Он используется в генераторах, усилителях, частотных преобразователях и переключателях. Его рабочие мощности невелики, но это первый полупроводниковый прибор, способный эффективно работать на столь высоких частотах.

Антенны.

СВЧ-антенны отличаются большим разнообразием необычных форм. Размер антенны приблизительно пропорционален длине волны сигнала, а поэтому для СВЧ-диапазона вполне приемлемы конструкции, которые были бы слишком громоздки на более низких частотах.

В конструкциях многих антенн учитываются те свойства СВЧ-излучения, которые сближают его со светом. Типичными примерами могут служить рупорные антенны, параболические отражатели, металлические и диэлектрические линзы. Применяются также винтовые и спиральные антенны, часто изготавливаемые в виде печатных схем.

Группы щелевых волноводов можно расположить так, чтобы получилась нужная диаграмма направленности для излучаемой энергии. Часто применяются также диполи типа хорошо известных телевизионных антенн, устанавливаемых на крышах. В таких антеннах нередко имеются одинаковые элементы, расположенные с интервалами, равными длине волны, и повышающие направленность за счет интерференции.

СВЧ-антенны обычно проектируют так, чтобы они были предельно направленными, поскольку во многих СВЧ-системах очень важно, чтобы энергия передавалась и принималась в точно заданном направлении. Направленность антенны возрастает с увеличением ее диаметра. Но можно уменьшить антенну, сохранив ее направленность, если перейти на более высокие рабочие частоты.

Многие «зеркальные» антенны с параболическим или сферическим металлическим отражателем спроектированы специально для приема крайне слабых сигналов, приходящих, например, от межпланетных космических аппаратов или от далеких галактик. В Аресибо (Пуэрто-Рико) действует один из крупнейших радиотелескопов с металлическим отражателем в виде сферического сегмента, диаметр которого равен 300 м. Антенна имеет неподвижное («меридианное») основание; ее приемный радиолуч перемещается по небосводу благодаря вращению Земли. Самая большая (76 м) полностью подвижная антенна расположена в Джодрелл-Бенке (Великобритания).

Новое в области антенн – антенна с электронным управлением направленностью; такую антенну не нужно механически поворачивать. Она состоит из многочисленных элементов – вибраторов, которые можно электронными средствами по-разному соединять между собой и тем самым обеспечивать чувствительность «антенной решетки» в любом нужном направлении.