Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 4
Одновременно необходимо предусматривать
дистанционное управление с использованием заземленных погло-
щающих и отражающих экранов в виде листов или мелкоячеистой
сетки. Материал экранов должен обладать высокой электропро-
водностью (Си, А1). При необходимости визуального контроля за
работой излучающего оборудования можно использовать смотро-
вые окна из стекла, покрытого двуокисью олова, обладающего эк-
ранирующим действием. Толщину экрана выбирают исходя из
конструктивных соображений, учитывая, что глубина проникно-
вения высоких и сверхвысоких частот в экран обычно не превы-
шает миллиметра.
Среди технических мер защиты от воздействия радиоизлуче-
ний широко распространен метод защиты расстоянием, основан-
ный на том, что плотность потока мощности {W) обратно пропор-
циональна квадрату расстояния:
¦ ш- Р°& D-17)
4nR2\'
где Ро — излучаемая мощность на выходе антенны, мкВт; & — ко-
эффициент направленности антенны; R — расстояние до излуча-
теля, м.
Регулярный контроль допустимых уровней ЭМИ осуществля-
ется специальными приборами по методике Минздрава России.
Внеплановый контроль обязателен при любых изменениях режи-
мов работы излучающего оборудования, особенно при подключе-
нии новых излучающих элементов.
Рассмотрим последние данные по дозиметрии ЭМИ-радио-
Диапазона, основанной на эффекте квазиметаллической проводи-
мости в ионном кристалле.
Хорошо известен механизм экранирования электромагнитных
Излучений (ЭМИ) средами с повышенной электронной проводи-
мостью за счет возникновения вихревых токов, создающих проти-
в°поля. Этот принцип можно реализовать в диэлектрических мат-
Рицах, обработав их специальным образом.
Классический диэлектрик практически прозрачен для ЭМИ-
РаДиодиапазона. Типичным представителем такого материала яв-
ляется ЩГК. Из всех легкодоступных ЩГК (сырье, методика вы-
раЩивания и т. д.) наиболее целесообразно в качестве исходной
Матрицы использовать монокристалл йодистого калия (KI), обла-
. 253
дающий максимальной электронной поляризуемостью из всех
ЩГК (кроме Rbl).
В переменных электромагнитных полях (ЭМП) радиочастот-
ного диапазона положительные и отрицательные ионы ЩГК сме-
щаются друг относительно друга в противоположных направлени-
ях, то есть возникает поляризация ионных смещений. Ее величина
для KI того же порядка, что и поляризация, вызванная смещением
электронов в ионах. Если частота изменения внешнего поля мень-
ше частоты собственных колебаний ионов A012—1013 Гц), то эф-
фективность процессов поляризации при существенном отличии
частот (несколько порядков) не будет зависеть от частоты, но по
мере увеличения частоты ЭМП наступает момент, когда частота
поляризации будет близка к частоте изменения поля. Это, в част-
ности, должно быть особенно заметно в СВЧ-диапазоне A0ш—
10й Гц).
Поскольку в матрице кристалла KI всегда присутствует кри-
сталлизационная вода, а частота релаксации молекул воды при
37 °С составляет примерно 2 ¦ 1010 Гц, то при воздействии внешне-
го ЭМИ СВЧ-диапазона поляризуемость кристалла KI будет су-
щественно увеличена за счет суперпозиции двух поляризаций, вы-
званных наличием молекул Н2О и собственной поляризации кри-
сталла KI.
Можно считать, что в диапазоне СВЧ-излучения диэлектриче-
ская проницаемость кристалла, обусловленная электронной и
ионной поляризацией, слабо зависит от частоты, то есть время ус-
тановления поляризации в KI меньше периода электромагнитных
колебаний, и эта поляризация успевает полностью установиться.
При этом электронная проводимость кристалла практически
отсутствует. Однако, взяв диэлектрическую матрицу кристалл KI
за основу, можно путем «очувствления» существенно повысить
электронную составляющую проводимости. Это «очувствление»
создается в результате специальной термообработки и образова-
ния в матрице ЩГК избытка иновалентных примесей анионных
вакансий продуктов диссоциации кристаллизационной воды.
В итоге образуются локальные структурные включения (ЛСВ)
в матрице ЩГК, окруженные слабосвязанными электронами, вве-
денными в процессе «очувствления», то есть фактически в диэлек-
трической матрице создается квазиметаллическая проводимость.
Таким образом можно получить кристалл, способный выпол-
нять роль эффективного дозиметрического материала для ЭМИ\'
радиодиапазона. Оценивая диэлектрическую проницаемость на
соответствующей частоте, можно судить о частотном характере И
254
Рамка-кассета для установки
различных экранов
СК
Г4-81
Излучающая
рупорная антенна
Рейка для передвижения
СК
Приемная
антенна
Термическая
головка
приемной
антенны
СК
Я2М-66
приемной антенны
Рис. 4.5. Блок-схема установки для измерения СВЧ-излучения:
СК — соединительные кабели
величине проходящего ЭМИ через «очувствленную» кристалличе-
скую пластинку KI.
Эта идея была проверена компенсационным методом на «очув-
ствленном» кристалле KI A0x10x2 мм3) с использованием изме-
рителя плотности потока мощности СВЧ-излучения Я2М-66 и ге-
нератора сантиметровых волн Г4-81 (рис. 4.5).
Частота сигнала 5 • 1010 Гц, плотность потока мощности
100 мкВт/см2. На основании адекватного контроля с классически-
ми электромагнитными экранами установлено:
1) полное отсутствие выходного сигнала при использовании
экрана из металлической фольги;
2) ослабление выходного сигнала на 5 % при использовании
«неочувствленного» кристалла KI;
3) уменьшение выходного сигнала на 60 % при использовании
«очувствленного» кристалла KI той же геометрии, что и во втором
случае.
Из изложенного выше следует, что «очувствленные» кристал-
лы KI могут использоваться для дозиметрии ЭМИ радиодиапазона
(Ю3—Ю11 Гц) в экологии, радиотехнике, медицине, военной про-
мышленности при оценке доз, получаемых биообъектами, под
Воздействием естественных или искусственных источников ЭМИ.
В заключение параграфа отметим, что колоссальное число ис-
кусственных источников ЭМП различных частотных диапазонов
**е позволяет сделать обоснованную систематизацию их влияния
\' ; V, 255
на жизнедеятельность биообъектов. В настоящее время появилось
много публикаций (не всегда оправданных) о вреде тех или иныу
бытовых источников ЭМП (СВЧ-печи, сотовые телефоны, монц,
торы ПК и т. д.).
Понимание истинного вреда может быть только при знании
конкретных биологических реакций, их адекватности, инертно-
сти, невосприятия и т. д. — все это является задачей электромаг-
нитной безопасности, решение которой для ряда ЭМП дается ниже
Необходимо четко уяснить, что в цивилизованном обществе во
всех случаях продажа и эксплуатация любой электробытовой тех-
ники разрешена только при условии сертификации продукции с
учетом норм предельно допустимых уровней облучения (ПДУ). На-
рушение этих правил предусматривает уголовную ответствен-
ность. Что касается концентрированных источников ЭМП (ЛЭП,
радиостанций), то в этом случае обязательно законодательно пре-
дусматривается создание санитарно-защитных зон (СЗЗ).
Следует учитывать, что при разработке норм ПДУ до настоя-
щего времени не разработано четкого критерия. Единственно, что
общепринято,— это загрубление норм, что ограничивает возмож-
ности изготовления и реализации разработанного электроустрой-
ства.
В табл. 4.5 приведены усредненные ПДУ и СЗЗ, принятые для
некоторых промышленных и бытовых источников ЭМИ.
Таблица 4.5
Усредненные ПДУ и СЗЗ для некоторых источников ЭМИ
Источник ЭМИ
ЛЭП (ЗЗОКВ)
Монитор ком-
пьютера
Телевизор
Стиральная
машина
Холодильник
Пылесос
Облучаемый
объект
Зона жи-
лой застрой-
ки
Человек
То же
«
«
«
Напряжен-
ность элек-
трического
поля, В/м
1000
25
100
100
100
16
Напряжен-
ность маг-
нитного
поля, А/м
2,5
0,25
0,25
0,25
0,05
0,25
Частота, Гц
0-3000
5-2000
5-2000
50
50
50
Безопасное
расстояние
от источни-
ка, м
200
0,5
1,2
0,2
0,1
256
т
§4.4. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
НА КОМПЬЮТЕРЕ
В настоящее время практически любая деятельность человека
невозможна без использования компьютерной техники. Продук-
тивность работы на компьютере во многом определяется ком-
фортностью освещенности рабочего помещения, рабочего места,
светимости экрана дисплея и др.
Количественными характеристиками воздействия светового из-
лучения на глаза человека служат светотехнические величины: све-
товой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициенты
отражения, пропускания и поглощения.
дистанционное управление с использованием заземленных погло-
щающих и отражающих экранов в виде листов или мелкоячеистой
сетки. Материал экранов должен обладать высокой электропро-
водностью (Си, А1). При необходимости визуального контроля за
работой излучающего оборудования можно использовать смотро-
вые окна из стекла, покрытого двуокисью олова, обладающего эк-
ранирующим действием. Толщину экрана выбирают исходя из
конструктивных соображений, учитывая, что глубина проникно-
вения высоких и сверхвысоких частот в экран обычно не превы-
шает миллиметра.
Среди технических мер защиты от воздействия радиоизлуче-
ний широко распространен метод защиты расстоянием, основан-
ный на том, что плотность потока мощности {W) обратно пропор-
циональна квадрату расстояния:
¦ ш- Р°& D-17)
4nR2\'
где Ро — излучаемая мощность на выходе антенны, мкВт; & — ко-
эффициент направленности антенны; R — расстояние до излуча-
теля, м.
Регулярный контроль допустимых уровней ЭМИ осуществля-
ется специальными приборами по методике Минздрава России.
Внеплановый контроль обязателен при любых изменениях режи-
мов работы излучающего оборудования, особенно при подключе-
нии новых излучающих элементов.
Рассмотрим последние данные по дозиметрии ЭМИ-радио-
Диапазона, основанной на эффекте квазиметаллической проводи-
мости в ионном кристалле.
Хорошо известен механизм экранирования электромагнитных
Излучений (ЭМИ) средами с повышенной электронной проводи-
мостью за счет возникновения вихревых токов, создающих проти-
в°поля. Этот принцип можно реализовать в диэлектрических мат-
Рицах, обработав их специальным образом.
Классический диэлектрик практически прозрачен для ЭМИ-
РаДиодиапазона. Типичным представителем такого материала яв-
ляется ЩГК. Из всех легкодоступных ЩГК (сырье, методика вы-
раЩивания и т. д.) наиболее целесообразно в качестве исходной
Матрицы использовать монокристалл йодистого калия (KI), обла-
. 253
дающий максимальной электронной поляризуемостью из всех
ЩГК (кроме Rbl).
В переменных электромагнитных полях (ЭМП) радиочастот-
ного диапазона положительные и отрицательные ионы ЩГК сме-
щаются друг относительно друга в противоположных направлени-
ях, то есть возникает поляризация ионных смещений. Ее величина
для KI того же порядка, что и поляризация, вызванная смещением
электронов в ионах. Если частота изменения внешнего поля мень-
ше частоты собственных колебаний ионов A012—1013 Гц), то эф-
фективность процессов поляризации при существенном отличии
частот (несколько порядков) не будет зависеть от частоты, но по
мере увеличения частоты ЭМП наступает момент, когда частота
поляризации будет близка к частоте изменения поля. Это, в част-
ности, должно быть особенно заметно в СВЧ-диапазоне A0ш—
10й Гц).
Поскольку в матрице кристалла KI всегда присутствует кри-
сталлизационная вода, а частота релаксации молекул воды при
37 °С составляет примерно 2 ¦ 1010 Гц, то при воздействии внешне-
го ЭМИ СВЧ-диапазона поляризуемость кристалла KI будет су-
щественно увеличена за счет суперпозиции двух поляризаций, вы-
званных наличием молекул Н2О и собственной поляризации кри-
сталла KI.
Можно считать, что в диапазоне СВЧ-излучения диэлектриче-
ская проницаемость кристалла, обусловленная электронной и
ионной поляризацией, слабо зависит от частоты, то есть время ус-
тановления поляризации в KI меньше периода электромагнитных
колебаний, и эта поляризация успевает полностью установиться.
При этом электронная проводимость кристалла практически
отсутствует. Однако, взяв диэлектрическую матрицу кристалл KI
за основу, можно путем «очувствления» существенно повысить
электронную составляющую проводимости. Это «очувствление»
создается в результате специальной термообработки и образова-
ния в матрице ЩГК избытка иновалентных примесей анионных
вакансий продуктов диссоциации кристаллизационной воды.
В итоге образуются локальные структурные включения (ЛСВ)
в матрице ЩГК, окруженные слабосвязанными электронами, вве-
денными в процессе «очувствления», то есть фактически в диэлек-
трической матрице создается квазиметаллическая проводимость.
Таким образом можно получить кристалл, способный выпол-
нять роль эффективного дозиметрического материала для ЭМИ\'
радиодиапазона. Оценивая диэлектрическую проницаемость на
соответствующей частоте, можно судить о частотном характере И
254
Рамка-кассета для установки
различных экранов
СК
Г4-81
Излучающая
рупорная антенна
Рейка для передвижения
СК
Приемная
антенна
Термическая
головка
приемной
антенны
СК
Я2М-66
приемной антенны
Рис. 4.5. Блок-схема установки для измерения СВЧ-излучения:
СК — соединительные кабели
величине проходящего ЭМИ через «очувствленную» кристалличе-
скую пластинку KI.
Эта идея была проверена компенсационным методом на «очув-
ствленном» кристалле KI A0x10x2 мм3) с использованием изме-
рителя плотности потока мощности СВЧ-излучения Я2М-66 и ге-
нератора сантиметровых волн Г4-81 (рис. 4.5).
Частота сигнала 5 • 1010 Гц, плотность потока мощности
100 мкВт/см2. На основании адекватного контроля с классически-
ми электромагнитными экранами установлено:
1) полное отсутствие выходного сигнала при использовании
экрана из металлической фольги;
2) ослабление выходного сигнала на 5 % при использовании
«неочувствленного» кристалла KI;
3) уменьшение выходного сигнала на 60 % при использовании
«очувствленного» кристалла KI той же геометрии, что и во втором
случае.
Из изложенного выше следует, что «очувствленные» кристал-
лы KI могут использоваться для дозиметрии ЭМИ радиодиапазона
(Ю3—Ю11 Гц) в экологии, радиотехнике, медицине, военной про-
мышленности при оценке доз, получаемых биообъектами, под
Воздействием естественных или искусственных источников ЭМИ.
В заключение параграфа отметим, что колоссальное число ис-
кусственных источников ЭМП различных частотных диапазонов
**е позволяет сделать обоснованную систематизацию их влияния
\' ; V, 255
на жизнедеятельность биообъектов. В настоящее время появилось
много публикаций (не всегда оправданных) о вреде тех или иныу
бытовых источников ЭМП (СВЧ-печи, сотовые телефоны, монц,
торы ПК и т. д.).
Понимание истинного вреда может быть только при знании
конкретных биологических реакций, их адекватности, инертно-
сти, невосприятия и т. д. — все это является задачей электромаг-
нитной безопасности, решение которой для ряда ЭМП дается ниже
Необходимо четко уяснить, что в цивилизованном обществе во
всех случаях продажа и эксплуатация любой электробытовой тех-
ники разрешена только при условии сертификации продукции с
учетом норм предельно допустимых уровней облучения (ПДУ). На-
рушение этих правил предусматривает уголовную ответствен-
ность. Что касается концентрированных источников ЭМП (ЛЭП,
радиостанций), то в этом случае обязательно законодательно пре-
дусматривается создание санитарно-защитных зон (СЗЗ).
Следует учитывать, что при разработке норм ПДУ до настоя-
щего времени не разработано четкого критерия. Единственно, что
общепринято,— это загрубление норм, что ограничивает возмож-
ности изготовления и реализации разработанного электроустрой-
ства.
В табл. 4.5 приведены усредненные ПДУ и СЗЗ, принятые для
некоторых промышленных и бытовых источников ЭМИ.
Таблица 4.5
Усредненные ПДУ и СЗЗ для некоторых источников ЭМИ
Источник ЭМИ
ЛЭП (ЗЗОКВ)
Монитор ком-
пьютера
Телевизор
Стиральная
машина
Холодильник
Пылесос
Облучаемый
объект
Зона жи-
лой застрой-
ки
Человек
То же
«
«
«
Напряжен-
ность элек-
трического
поля, В/м
1000
25
100
100
100
16
Напряжен-
ность маг-
нитного
поля, А/м
2,5
0,25
0,25
0,25
0,05
0,25
Частота, Гц
0-3000
5-2000
5-2000
50
50
50
Безопасное
расстояние
от источни-
ка, м
200
0,5
1,2
0,2
0,1
256
т
§4.4. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
НА КОМПЬЮТЕРЕ
В настоящее время практически любая деятельность человека
невозможна без использования компьютерной техники. Продук-
тивность работы на компьютере во многом определяется ком-
фортностью освещенности рабочего помещения, рабочего места,
светимости экрана дисплея и др.
Количественными характеристиками воздействия светового из-
лучения на глаза человека служат светотехнические величины: све-
товой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициенты
отражения, пропускания и поглощения.
