三、高频电磁场和微波
(一)基本概念
高频电流通过电路时,其周围伴随有频率相同的交变电磁场。电磁场能量以波的形式在空间向四周发射的过程称为电磁辐射。电磁辐射的波谱很宽,量子能量在 12 电子伏特(eV)时,可引起物质产生电离,称为电离辐射, 如 X 射线、γ射线等;量子能量在 12eV 以下时,不足以引起物质产生电离, 又统称为非电离辐射,包括紫外线、可视光线、激光、红外线和射频辐射(无线电波)见表 4-13。
辐射类型 |
表 4 — 13 电磁辐射谱 频率( Hz ) |
波长( m ) |
---|---|---|
电离辐射 |
73.0 × 1015 |
1.0 × 10-7 |
非电离辐射 紫外线 |
7.5 × 1014 ~ 3.5 × 1015 |
1.0 × 10-7 ~ 4.0 × 10-7 |
可视光线 |
4.0 × 1014 ~ 7.5 × 1014 |
4.0 × 10-7 ~ 7.6 × 10-7 |
红外线 |
3.0 × 1011 ~ 4.0 × 1014 |
7.6 × 10-7 ~ 1.0 × 10-3 |
射频辐射 |
||
微波 毫米波 |
3.0 × 1013 ~ 3.0 × 1014 |
1.0 × 10-3 ~ 1.0 × 10-4 |
厘米波 |
3.0 × 108 ~ 3.0 × 1013 |
1.0 × 10-2 ~ 1.0 × 10-3 |
分米波 |
3.0 × 107 ~ 3.0 × 108 |
1.0 ~ 1.0 × 10-2 |
高频电磁场 超短波 |
3.0 × 106 ~ 3.0 × 107 |
1.0 ~ 10.0 |
短波 |
1.5 × 105 ~ 3.0 × 106 |
10.0 ~ 2 × 102 |
中波 |
0.5 × 105 ~ 1.5 × 105 |
2 × 102 ~ 6 × 102 |
长波 |
100 ~ 500KHz |
6 × 102 ~ 3 × 103 |
高频电磁场 ( highfrequency electromagnetic field )与微波
(microwave)统称射频辐射或无线电波。
高频电流周围发生的交变电磁场可相对地划分为两个作用带:近区场(感应场)和远区场(辐射场),两者以波长的 1/6 为界。在感应场内对人体的
影响是电磁场在起作用。在此区内,电场和磁场强度不一定成比例关系,因而应分别测量电场强度(V/m)和磁场强度(A/m)。在感应场中电场强度与辐射源的立方成反比,磁场强度与辐射源的平方成反比。在辐射场内人体受辐射波能的影响。
通常将波长 1m~1mm 的电磁波称为微波,其强度以功率密度表示,单位为 mW/cm2 或μW/cm2。
(二)主要接触作业
-
高频感应加热高频热处理、焊接、冶炼;半导体材料加工,如区域熔炼(提纯半导体)和外延(使衬底硅片上生成一层单晶硅)等。使用频率多为 300kHz~3MHz。
-
高频介质加热加热对象为不良导体,如塑料制品热合,木材、棉纱的烘干,橡胶的硫化等。使用频率为 10~30kHz。
-
微波主要用于雷达导航、探测、通讯、电视及核物理科学研究等。使用频率一般在 3~300GHz(千兆赫)之间。微波加热用于木料、纸张、药材、皮革的干燥,食品加工及医用理疗等;国际上对微波加热设备均采用 2450MHz 和 915MHz 的固定频率,以避免对其他微波设备的干扰。
(三)对人体的影响
高频电磁场和微波的主要生物学作用是致热效应,可能尚具有非致热效应,目前对其作用机制尚不十分清楚。一般,其生物学活性随波长变短而递增,即微波>超短波>短波>中波等;但在微波波段以厘米波危害最大。场强愈大、作用时间愈长,对机体的影响愈严重;脉冲波比连续波影响严重。辐射强度随着与辐射源的距离加大而显著递减。
在高频电磁场的作用下,主要临床表现为神经衰弱综合征:头昏、头痛、乏力、白天嗜睡或夜间失眠、多梦、记忆力减退等。常伴有植物神经系统的功能紊乱症状:手足多汗、口干、心动过缓、血压下降等,以副交感神经反应占优势为其特点。但在大强度作用的后期,有的相反出现心动过速、血压波动及偏高倾向。脑血流图检查有两侧波幅不对称及脑血管扩张的报导。女工可出现月经周期紊乱,但未见影响生育功能。
在微波作用下,神经衰弱综合征比高频电磁场的作用明显,甚至可发展为癔病样发作和急剧的智力减退、阳萎、脱发等。脑电图可见慢波显著增加, 脑血流减少。心电图可见窄性心动徐缓或窄性心律不齐,右束枝传导阻滞等。长期接触大强度微波的作业人员中,可出现晶状体点状或小片状混浊,甚至有白内障病例的报道,一般认为微波能加速晶状体正常老化的过程。微波对睾丸有不良影响,可引起精子存活数暂时性减少和精子活动能力降低,脱离接触后一般数月可明显恢复。
高频电磁场和微波所致的危害尚无特效疗法,目前采用对症治疗。一般停止接触数周后即可恢复。
(四)预防措施
- 屏蔽辐射源用铝铜等金属板或网包围辐射源,以吸收和反射电磁场能量。尽可能屏蔽辐射源所有部分;屏蔽表面应是闭合的,并通过接地装置将吸收的能量变为感应电流引入地下,以防二次辐射。
屏蔽微波设备时,应在金属表面覆盖一层能吸收微波的材料,如生胶和羰基铁的混合物、多孔性生胶和石墨粉的混合物等。此外,在使用微波过程中的主要辐射源为发射天线时,可利用功率吸收器(等效天线)将电磁场能
量转化为热能,以消除天线辐射的危害。
-
远距离操作操作岗位和休息地点应尽可能远离辐射源。各高频设备之间应有一定的距离,馈电线不宜过长;特别是一机多用时更应考虑辐射源与操作岗位的合理配置。对难以屏蔽的辐射源,应采用自动或半自动远距离操作。微波设备应尽可能避免在辐射流的正前方操作;安装天线时,要注意操作区是否受到辐射。
-
个人防护从事微波作业的人员应配备个人防护用具。防护眼镜可用细铜丝网制成,或在镜片上喷镀金属(如二氧化锡)的透明薄膜。可用含铝丝或涂银布料制成防护衣帽。
-
医疗预防措施进行就业前和定期健康检查,重点检查眼晶体、血液系统和男性生殖功能。有明显神经衰弱、心血管系统和内分泌系统疾病患者, 应禁止参加这类工作。怀孕和哺乳期妇女以及眼病患者应禁止接触微波辐射。
我国高频辐射卫生标准(GB 10437-89)规定,作业场所超高频辐射 1 日 8 小时暴露的容许接触限值:连续波为 0.05mW/cm2(14V/m),脉冲波为0.025mW/cm2(10V/m)。
微波辐射卫生标准(GB 10436-89)规定,作业场所微波辐射的容许接触限值:连续波,平均功率密度 50μW/cm2,日接触剂量 400μW· h/cm2;脉冲波非固定辐射,平均功率密度 50μW/cm2,日接触剂量 400μW·h/cm2;脉冲波固定辐射,平均功率密度 25μW/cm2,日接触剂量 200μW·h/cm2。