Применение электромагнитного поля

Электромагнитные поля генерируются токами, изменяющимися по направлению во времени. Спектр электромагнитных колебаний находится в широких пределах по длине волны (l) от 1000 км до 0,001 мкм и менее, а по частоте (f) от 3*10² до 3*10²⁰, включая радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях народного хозяйства находит электромагнитная энергия неионизирующей части спектра. Это касается прежде всего электромагнитных полей радиочастот (ЭМП).

Электромагнитное поле (ЭМП) радиочастот характеризуется рядом свойств (способностью нагревать материалы, распространяться в пространстве и отражаться от границы раздела двух сред, взаимодействовать с веществом), благодаря которым ЭМП широко используются в различных отраслях народного хозяйства: промышленности, науке, технике, медицине. Электромагнитные волны диапазона низких, средних, высоких и очень высоких частот применяются для термообработки металлов, полупроводниковых материалов и диэлектриков (поверхностный нагрев металла, закалка и отпуск, напайка твердых сплавов на режущий инструмент, пайка, плавка металлов и полупроводников, сварка, сушка древесины и др.), в радиосвязи, радиовещании, медицине.

Для индукционного нагрева наиболее широко используются ЭМП частотой 60 - 74, 440 и 880 кГц. Индукционный нагрев осуществляется в основном магнитной составляющей ЭМП за счет вихревых токов, наводимых в материалах при воздействии на них ЭМП.

ЭМП диапазона ВЧ и ОВЧ часто применяются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, для нагрева диэлектриков в высокочастотном электрическом поле (сварка полимерной пленок при изготовлении обложек для книг, папок, пакетов, игрушек, спецодежды, полимеризация клея при склейке деревянных изделий, нагрев пластмасс и пресспорошков и др.). Нагрев диэлектриков осуществляется в основном электрической составляющей ЭМП. Установки диэлектрического нагрева преимущественно работают на частотах 27, 39, 4О МГц.

Электромагнитные волны диапазона УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радионавигации, для радиорелейной связи, многоканальной радиосвязи, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии и т. д. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищеых продуктов и т. д.

В физиотерапии ЭМП используют как мощный терапевтический фактор в комплексном лечении многих заболеваний (ВЧ-установки для диатермии и индуктотермии, специальные аппараты для УВЧ-терапии и СВЧ-аппараты для микроволновой терапии).

Гигиеническая оценка ЭМИ

Интенсивность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах персонала, осуществляющего работы с источниками ЭМП, и требования к проведению контроля регламентируются ГОСТом 12.1.006 - 84 «Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».

ЭМП радиочастот в диапазоне частот 60 кГц - 300 МГц оцениваются напряженностью электрической и магнитной составляющих поля; в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц - поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ) излучения и создаваемой им энергетической нагрузкой (ЭН).

ЭН представляет собой суммарный поток энергии, проходящий через единицу облучаемой поверхности, за время действия (T), и выражается произведением ППЭ*T.

Напряженность ЭМП в диапазоне частот 60 кГц - 300 МГц на рабочих местах персонала в течение рабочего дня не должна превышать установленных предельно допустимых уровней (ПДУ):

по электрической составляющей, В/м:

 50 - для частот от 60 кГц до 3 МГц;

 20 - для частот от 3 МГц до 30 МГц;

 10 - для частот от 30 МГц до 50 МГц;

 5 - для частот от 50 МГц до 300 МГц;

по магнитной составляющей, А/м:

 5 - для частот от 60 кГц до 1,5 МГц;

 0,3 - для частот от 30 МГц до 50 МГц.

Допускаются уровни выше указанных, но не более чем в 2 раза, в случаях, когда время воздействия ЭМП на персонал не превышает 50% продолжительности рабочего времени.

Предельно допустимые значения плотности потока энергии ЭМП в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц на рабочих местах персонала следует определять, исходя из допустимой энергетической нагрузки на организм с учетом времени воздействия по формуле:

ППЭ_ПДУ = ЭН_ПДУ/Т

где ППЭ_ПДУ - предельно допустимое значение плотности потока энергии, Вт/м² (мВт/см², мкВт/см²); ЭН_ПДУ - нормативная величина энергетической нагрузки за рабочий день, равная: 2Вт*ч/м² (200 мкВ*ч/см²) для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 20 Вт*ч/м² (2000 мкВ*ч/см²) для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн с частотой вращения или сканирования не более 1 Гц и скважностью не менее 50; Т - время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч (без учета режима вращения или сканирования антенн).

Максимальное значение ППЭ_ПДУ не должно превышать 10 Вт/м² (1000 мкВт/см²).