Parmi la grande variété d'ondes électromagnétiques qui existent dans la nature, le rayonnement micro-ondes ou micro-ondes (micro-ondes) occupe une place très modeste. Cette gamme de fréquences se situe entre les ondes radio et la partie infrarouge du spectre. Sa longueur n'est pas particulièrement grande. Ce sont des vagues d'une longueur de 30 cm à 1 mm.

Parlons de son origine, de ses propriétés et de son rôle dans l'environnement humain, de la façon dont cette « invisibilité silencieuse » affecte le corps humain.

Sources de rayonnement micro-ondes

Il y a sources naturelles rayonnement micro-ondes - Soleil et autres objets spatiaux. C'est dans le contexte de leur rayonnement que se sont déroulés la formation et le développement de la civilisation humaine.

Mais dans notre siècle, saturé de toutes sortes de réalisations techniques, des sources artificielles se sont également ajoutées au fond naturel :

• installations de radar et de radionavigation;
• systèmes de télévision par satellite;
• téléphones portables et fours à micro-ondes.

Comment le rayonnement micro-ondes affecte la santé humaine

Les résultats d'une étude sur l'influence des rayonnements micro-ondes sur l'homme ont permis d'établir que les rayons micro-ondes n'ont pas d'effet ionisant. Les molécules ionisées sont des particules de matière défectueuses qui conduisent à une mutation des chromosomes. En conséquence, les cellules vivantes peuvent acquérir de nouvelles caractéristiques (défectueuses). Cette constatation ne signifie pas que le rayonnement micro-ondes n’est pas nocif pour l’homme.

L'étude de l'influence des rayons micro-ondes sur l'homme a permis d'établir le tableau suivant : lorsqu'ils frappent la surface irradiée, il se produit une absorption partielle de l'énergie entrante par les tissus humains. En conséquence, des courants à haute fréquence y sont excités, chauffant le corps.

En réaction au mécanisme de thermorégulation, une augmentation de la circulation sanguine s’ensuit. Si l'irradiation était locale, une évacuation rapide de la chaleur des zones chauffées est possible. Avec les radiations générales, une telle possibilité n’existe pas, c’est donc plus dangereux.

Étant donné que la circulation sanguine agit comme un facteur de refroidissement, l’effet thermique est plus prononcé dans les organes dépourvus de vaisseaux sanguins. Tout d’abord, dans le cristallin de l’œil, provoquant son opacification et sa destruction. Malheureusement, ces changements sont irréversibles.

La capacité d'absorption la plus importante se trouve dans les tissus à forte teneur en composants liquides : sang, lymphe, muqueuse de l'estomac, des intestins et du cristallin de l'œil.

En conséquence, vous pourriez rencontrer :

• changements dans le sang et la glande thyroïde;
• diminution de l'efficacité des processus d'adaptation et métaboliques ;
• changements dans la sphère mentale pouvant conduire à états dépressifs, et chez les personnes au psychisme instable - provoquer des tendances suicidaires.

Le rayonnement micro-ondes a un effet cumulatif. Si au début ses effets sont asymptomatiques, des conditions pathologiques commencent progressivement à se former. Initialement, ils se manifestent par une fréquence accrue de maux de tête, de fatigue, de troubles du sommeil, une augmentation pression artérielle, douleur cardiaque.

Une exposition prolongée et régulière aux rayonnements micro-ondes entraîne les changements profonds évoqués précédemment. Autrement dit, on peut affirmer que le rayonnement micro-ondes a influence négative sur la santé humaine. De plus, une sensibilité aux micro-ondes liée à l'âge a été notée - les jeunes organismes se sont révélés plus sensibles à l'influence des CEM micro-ondes (électriques). champ magnétique).

Moyens de protection contre le rayonnement micro-ondes

La nature de l'impact du rayonnement micro-ondes sur une personne dépend des facteurs suivants :

• la distance de la source de rayonnement et son intensité ;
• durée de l'irradiation;
• longueur d'onde;
• type de rayonnement (continu ou pulsé) ;
• conditions extérieures;
• état du corps.

Pour quantification danger, le concept de densité de rayonnement et de taux d'exposition admissible a été introduit. Dans notre pays, cette norme est prise avec une « marge de sécurité » décuplée et est égale à 10 microwatts par centimètre (10 μW/cm). Cela signifie que la puissance du flux d'énergie micro-ondes sur un lieu de travail humain ne doit pas dépasser 10 μW pour chaque centimètre de surface.

Comment est-ce possible ? La conclusion évidente est que l’exposition aux rayons micro-ondes doit être évitée par tous les moyens possibles. Réduire l'exposition aux rayonnements micro-ondes à la maison est assez simple : vous devez limiter le temps de contact avec les sources domestiques.

Les gens dont activité professionnelle associée à l’exposition aux ondes radio micro-ondes. Les moyens de protection contre les rayonnements micro-ondes sont divisés en généraux et individuels.

Le flux d'énergie émis diminue en proportion inverse de l'augmentation du carré de la distance entre l'émetteur et la surface irradiée. Par conséquent, la mesure de protection collective la plus importante consiste à augmenter la distance par rapport à la source de rayonnement.

D'autres mesures efficaces pour se protéger contre les rayonnements micro-ondes sont les suivantes :

La plupart d'entre eux sont basés sur les propriétés fondamentales du rayonnement micro-ondes - réflexion et absorption par la substance de la surface irradiée. Par conséquent, les écrans de protection sont divisés en réfléchissants et absorbants.

Les écrans réfléchissants sont constitués de tôle, de treillis métallique et de tissu métallisé. L'arsenal d'écrans de protection est assez diversifié. Il s'agit d'écrans en tôle constitués d'emballages métalliques homogènes et multicouches, comprenant des couches de matériaux isolants et absorbants (shungite, composés carbonés), etc.

Le dernier maillon de cette chaîne est le moyen protection personnelle du rayonnement micro-ondes. Ils comprennent des vêtements de travail en tissu métallisé (peignoirs et tabliers, gants, capes avec capuche et lunettes intégrées). Les verres sont recouverts d'une fine couche de métal qui reflète les rayonnements. Ils doivent être portés lorsqu’ils sont exposés à un rayonnement de 1 µW/cm.

Le port de vêtements de protection réduit le niveau d’exposition aux radiations de 100 à 1 000 fois.

Avantages du rayonnement micro-ondes

Toutes les informations précédentes à orientation négative visent à avertir notre lecteur du danger émanant du rayonnement micro-ondes. Cependant, parmi les effets spécifiques des rayons micro-ondes, on retrouve le terme stimulation, c'est-à-dire une amélioration sous leur influence de l'état général de l'organisme ou de la sensibilité de ses organes. Autrement dit, l’effet du rayonnement micro-ondes sur l’homme peut être bénéfique. La propriété thérapeutique du rayonnement micro-ondes repose sur son effet biologique en physiothérapie.

Le rayonnement émanant d'un générateur médical spécialisé pénètre dans le corps humain à une profondeur donnée, provoquant un échauffement des tissus et tout un système de réactions utiles. Les séances de procédures par micro-ondes ont un effet analgésique et antiprurigineux.

Ils sont utilisés avec succès pour traiter la sinusite frontale et la sinusite, la névralgie du trijumeau.

Pour influencer organes endocriniens, les organes respiratoires, les reins et le traitement des maladies gynécologiques utilisent un rayonnement micro-ondes avec un plus grand pouvoir de pénétration.

Les recherches sur les effets des rayonnements micro-ondes sur le corps humain ont débuté il y a plusieurs décennies. Les connaissances accumulées sont suffisantes pour garantir que le fond naturel de ces rayonnements est inoffensif pour l'homme.

Divers générateurs de ces fréquences créent une dose d'impact supplémentaire. Cependant, leur part est très faible et la protection utilisée est assez fiable. Par conséquent, les phobies concernant leurs énormes dommages ne sont rien de plus qu'un mythe si toutes les conditions de fonctionnement et de protection contre les risques industriels et sources domestiquesémetteurs de micro-ondes.

Le développement de la technologie des micro-ondes au cours des deux dernières décennies a contribué à son introduction dans la pratique de la physiothérapie. Les micro-ondes possèdent un certain nombre de propriétés physiques qui peuvent être utilisées pour traiter certaines maladies (telles que le psoriasis, les rhumatismes et d’autres maladies auto-immunes). Les propriétés de ces ondes sont les suivantes : a) leur énergie peut être concentrée sur des parties individuelles du corps ; b) ils sont réfléchis par des surfaces denses ; c) leur fréquence est proche de la fréquence des vibrations de relaxation de l'eau ; d) elles sont plus thermogéniques que les ondes ultracourtes.

Sous l'influence des micro-ondes, des vibrations d'ions et des molécules d'eau dipolaires qu'ils contiennent se produisent dans les tissus d'un organisme vivant.. L'absorption de l'énergie des vagues dans les tissus due aux vibrations des ions est pratiquement indépendante de la fréquence, tandis que l'absorption due aux vibrations des molécules d'eau dipolaires augmente avec la fréquence. Cependant, cette augmentation se produit jusqu'à une fréquence spécifique à chaque corps de molécules (dite fréquence de relaxation). Avec plus hautes fréquences En raison de l'inertie, les molécules n'ont plus le temps de réagir aux changements trop fréquents des champs d'ondes, et donc l'absorption de l'énergie des vagues diminue fortement. Pour les molécules d'eau, cette fréquence limite de relaxation est d'environ 2 à 10 Hz (longueur d'onde d'environ 1,5 cm). En raison de ces caractéristiques, à mesure que la longueur d’onde diminue, le rôle des molécules dans l’absorption globale de l’énergie des vagues dans les tissus augmente. Dans la gamme de longueurs d'onde de 10 centimètres, environ la moitié est absorbée en raison des vibrations des molécules d'eau. énergie totale, et dans les 3 centimètres - déjà 98 %. Étant donné que le corps est constitué de plus de la moitié d’eau, l’importance de ce fait pour l’action des micro-ondes est claire, en particulier pour les tissus à forte teneur en eau (sang, lymphe, muscles, système nerveux).

Les micro-ondes ont des effets à la fois thermiques et extrathermiques. Pour la première fois, leur effet extrathermique sur l'homme a été établi par S. Ya Turlygin, qui a observé l'apparition de somnolence après exposition à des ondes centimétriques de très faible intensité. Cela a ensuite été confirmé par de nombreuses observations. Lorsqu'une personne est systématiquement exposée à des micro-ondes de forte puissance sur le visage, on observe une opacification du cristallin, des modifications fonctionnelles du système nerveux, un dysfonctionnement des analyseurs visuels et olfactifs, etc., ce qui a conduit à la nécessité d'établir dans l'industrie doses maximales admissibles d'exposition pour l'homme pendant les heures de travail - pas plus de 0,01 mW/cm2.

L'effet général sur les animaux d'un champ micro-ondes intense à une PFM (densité de puissance surfacique) de 0,2 à 0,3 W/cm21 provoque des modifications de la respiration, de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle, tandis que les effets locaux dans les mêmes conditions s'accompagnent de changements rapides et passagers. hémodynamique et respiratoire, évidemment d'origine réflexe. L'importance régulatrice du système nerveux lorsqu'il est exposé à un champ de micro-ondes apparaît lorsque les nerfs vagues sont sectionnés chez les animaux ; dans le même temps, on note une moindre augmentation de la respiration, mais un trouble hémodynamique plus grave résultant de la désactivation de l'influence régulatrice du nerf vague.

Chez une grenouille, un champ micro-onde de 0,3 W/cm2 provoque des modifications de l'activité cardiaque similaires à l'effet biphasique d'un champ électrique UHF. Dans la première phase, parfois de courte durée, on observe une augmentation et un renforcement des contractions cardiaques, suivis d'un ralentissement et d'un arrêt de l'activité cardiaque en diastole. Après l'arrêt de l'exposition, les contractions sont rétablies ; Des arythmies sont parfois observées. Ces effets sont considérés comme thermiques en raison de la PMT élevée du champ micro-ondes utilisé dans les expériences.

Grand signification physiologique utilise un champ micro-ondes de faible intensité (PPM 0,05 W/cm2, durée 30 minutes), alors que les chiens subissent généralement une légère augmentation de fréquence cardiaque et la disparition des arythmies respiratoires, chez certains animaux un ralentissement du rythme apparaît. Selon l'électrocardiographie, avec une exposition répétée et prolongée à un champ micro-ondes, on peut juger de l'activation de mécanismes compensatoires et du développement d'une adaptation, qui peut être perturbée chez le chien par des expositions plus fortes. Les changements établis indiquent le développement de processus dystrophiques temporaires dans le myocarde et sont considérés comme réflexes ; dans la première heure après l’exposition, ces changements disparaissent. Chez les chiens présentant un infarctus du myocarde provoqué artificiellement, l'utilisation d'un champ micro-ondes provoque une augmentation de la fréquence cardiaque, une diminution de toutes les ondes de l'électrocardiogramme dans chaque dérivation et l'intervalle S-T s'élève encore plus au-dessus de la ligne isoélectrique. Le champ micro-ondes aggrave les fonctions d’un cœur malade.

Lors de la normalisation des indicateurs de la fonction cardiaque après un infarctus du myocarde expérimental, l'utilisation d'un champ micro-ondes de faible intensité provoque des changements de phase dans l'activité cardiaque chez les animaux, qui peuvent être considérés comme dystrophiques. Ces changements sont observés comme impact global, et localement sur la zone de la tête. Charge musculaire en combinaison avec un faible champ micro-ondes, cela entraîne des changements plus permanents.

Sur la base des données électrocardiographiques, nous pouvons conclure que sous l'influence du champ micro-ondes, les processus biochimiques dans les tissus cardiaques changent, dont la gravité dépend de l'intensité de l'exposition aux micro-ondes.

La détermination de la composition électrolytique du sang périphérique des animaux par électrophorèse après exposition à un champ micro-ondes intense (PPM 0,1-0,2 W/cm2) indique des changements de phase dans la teneur en potassium et en sodium. Initialement, le rapport K/Na dans le plasma augmente puis diminue. Par rapport aux données électrocardiographiques, il est clair qu'après une exposition à une teneur élevée en potassium dans le sang, des ondes T élevées et pointues apparaissent dans toutes les dérivations, et avec une faible teneur en potassium, des ondes T faibles et aplaties apparaissent. Sur la base de la modification du rapport potassium/sodium dans le sang, on peut supposer que sous l'influence des micro-ondes, la perméabilité des membranes cellulaires aux cations intra et extracellulaires change.

Les études biochimiques sont d'un grand intérêt pour le mécanisme d'action du champ micro-onde sur l'organisme. L'étude des processus redox dans les tissus (foie, reins, muscle cardiaque) en déterminant l'activité des enzymes qu'ils contiennent (cytochrome oxydase, déshydrase et adénosine triphosphatase) révèle l'effet du champ micro-ondes sur l'organisme. L'utilisation d'un champ micro-ondes intense (PPM 0,1-0,3 W/cm2) conduit à forte baisse processus redox dans les tissus du lapin ; dans ce cas, l'effet thermique du champ micro-onde se manifeste. Un faible champ micro-ondes (PPM 0,005-0,01 W/cm2) provoque une augmentation notable des processus redox dans les tissus. L'exposition répétée des lapins à un champ de micro-ondes entraîne de plus petits changements dans les processus redox par rapport à une exposition unique. Cela peut s'expliquer par le fait qu'une exposition répétée stimule des mécanismes compensatoires-adaptatifs et provoque de moindres changements dans les processus redox dans les tissus animaux. L'influence des mécanismes compensatoires était plus prononcée dans le centre système nerveux que dans le coeur.

L'étude du métabolisme des protéines chez les animaux soumis à une exposition locale et générale aux champs de micro-ondes a révélé certaines caractéristiques. Une exposition quotidienne de la zone cardiaque pendant 10 jours (PPM 0,02 W/cm2 avec une surface émettrice de 10 cm2) n'a pas provoqué de modifications significatives dans le métabolisme protéique du muscle cardiaque, mais avec une exposition plus intense (PPM 0,1 W/ cm2) une augmentation de la teneur en protéines à activité phosphorylase tandis qu'une diminution simultanée de la fraction myogène.

Dans le muscle cardiaque des animaux, des changements significatifs dans la teneur en fractions protéiques individuelles ont été notés, qui dépendaient de l'intensité de l'exposition.

La réaction de précipitation dans la gélose Uchterlon a été utilisée pour étudier la composition antigénique du sérum sanguin d'animaux exposés à une exposition générale aux micro-ondes sous la forme d'une série de 20 procédures pendant 10 minutes quotidiennes (PPM 0,006 et 0,04 W/cm2). Le sérum sanguin a été examiné 24 à 25 jours après la dernière exposition. La réaction de précipitation dans la gélose a montré que l’effet général des micro-ondes (PPM 0,006 W/cm2) n’entraîne pas de modification de la composition antigénique du sérum sanguin animal. L'antisérum dirigé contre le sérum des animaux de laboratoire a réagi de manière égale avec le sérum des animaux de laboratoire et des animaux sains.

Dans les études immunologiques du sérum sanguin d'animaux exposés à une exposition générale aux micro-ondes avec un PPM de 0,04 W/cm2, un plus petit nombre de lignes de précipitation ont été trouvées dans la réaction de précipitation dans la gélose, ce qui indique une simplification de la composition antigénique du sérum sanguin. et le renforcement du système immunitaire. Les sérums et les sérums d'animaux sains ont réagi différemment avec le sérum d'animaux sains et expérimentaux ; en même temps, les sérums contre le sérum expérimental réagissaient de la même manière avec le sérum des animaux sains et expérimentaux. Les résultats semblent indiquer que le sérum des animaux sains contient des antigènes qui ne sont pas présents dans le sérum des animaux exposés aux micro-ondes.

La simplification de la composition antigénique du sérum sanguin lorsqu'il est exposé à des doses thermiques de micro-ondes indique un profond changement dans le métabolisme du corps. Aucun phénomène de ce type n’a été observé sous l’influence de doses non thermiques de micro-ondes.

Etude de l'activité nerveuse supérieure des chiens par la méthode réflexes conditionnés montre que l'exposition à un champ micro-ondes provoque des changements significatifs qui dépendent de la densité de puissance surfacique, de la durée de l'exposition et des caractéristiques typologiques de l'animal. Changement état fonctionnel aboyer hémisphères cérébraux Le cerveau des chiens a été observé même après une seule exposition à un faible champ de micro-ondes (PPM 0,005-0,01 W/cm2). Puisque cette puissance de champ n’a pas provoqué d’augmentation de la température corporelle, l’effet observé n’a pas été associé à une surchauffe. Un champ micro-ondes faible a renforcé le processus d'excitation, et un champ fort, dans lequel un essoufflement et une surchauffe ont été observés, a conduit au développement d'une inhibition dans le système nerveux central.

Renforcer à la fois les conditions et réflexes inconditionnés indique que le champ micro-onde agit à la fois sur le cortex cérébral et les formations sous-corticales. Avec une exposition prolongée à un faible champ micro-ondes, des changements de phase dans l'activité nerveuse supérieure sont observés : d'abord, une intensification du processus d'excitation, puis un affaiblissement de celui-ci jusqu'à ligne de base avec un freinage accru.

L'étude des paramètres électroencéphalographiques chez des animaux soumis à une exposition générale a révélé une relation entre la nature de l'activité bioélectrique du cerveau et l'intensité de l'exposition au champ micro-ondes. Une exposition intense et prolongée a provoqué des modifications des rythmes de base de l'activité électrique, ainsi que de son amplitude. Lorsqu'ils sont exposés à la tête de l'animal, ces changements apparaissent sous de faibles influences du champ micro-ondes.

Les scientifiques tentent actuellement de traiter ondes micro-ondes tumeurs malignes, ce qui pourrait enfin permettre de créer un traitement unique contre le cancer du sein. Cependant, tout en est encore au stade de l’expérimentation animale.

Androsova Ekaterina

JE. Rayonnement micro-ondes (un peu de théorie).

II. Impact sur les humains.

III. Application pratique du rayonnement micro-ondes. Fours à micro-ondes.

1. Qu'est-ce qu'un four à micro-ondes ?

2. Histoire de la création.

3. Appareil.

4. Le principe de fonctionnement d'un four à micro-ondes.

5. Principales caractéristiques :

un. Pouvoir;

b. Revêtement interne ;

c. Grillades (ses variétés);

d. Convection ;

IV. Partie recherche du projet.

1. Analyse comparative.

2. Enquête sociale.

V. Conclusions.

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Travail de projet

en physique

sur le sujet :

« Rayonnement micro-ondes.
Son utilisation dans les fours à micro-ondes.
Analyse comparative des fours de différents fabricants"

élèves de 11e année

École secondaire GOU "Losiny Ostrov" n° 368

Androsova Ekaterina

Enseignant - porteur de projet :

Jitomirskaïa Zinaida Borisovna

Février 2010

Rayonnement micro-ondes.

Rayonnement infrarouge- rayonnement électromagnétique occupant région spectrale entre le bout rouge lumière visible(avec longueur d'ondeλ = 0,74 µm) et rayonnement micro-ondes (λ ~ 1-2 mm).

Rayonnement micro-ondes, Rayonnement ultra-haute fréquence(rayonnement micro-ondes) - rayonnement électromagnétique incluant la gamme centimétrique et millimétrique des ondes radio (de 30 cm - fréquence 1 GHz à 1 mm - 300 GHz). Le rayonnement micro-ondes de haute intensité est utilisé pour le chauffage sans contact des corps, par exemple dans la vie quotidienne, et pour le traitement thermique des métaux dans fours à micro-ondes, ainsi que pour le radar. Le rayonnement micro-ondes de faible intensité est utilisé dans les communications, principalement portables (talkies-walkies, téléphones portables de dernière génération, appareils WiFi).

Le rayonnement infrarouge est également appelé rayonnement « thermique », puisque tous les corps, solides et liquides, chauffés à une certaine température, émettent de l'énergie dans le spectre infrarouge. Dans ce cas, les longueurs d'onde émises par le corps dépendent de la température de chauffage : plus la température est élevée, plus la longueur d'onde est courte et plus l'intensité du rayonnement est élevée. Le spectre de rayonnement d'un corps absolument noir à des températures relativement basses (jusqu'à plusieurs milliers de Kelvin) se situe principalement dans cette plage.

Les diodes et photodiodes IR (infrarouges) sont largement utilisées dans les télécommandes télécommande, systèmes d'automatisation, systèmes de sécurité, etc. Les émetteurs infrarouges sont utilisés dans l'industrie pour sécher les surfaces de peinture. La méthode de séchage infrarouge présente des avantages significatifs par rapport à la méthode traditionnelle par convection. Tout d’abord, il s’agit bien entendu d’un effet économique. La vitesse et l'énergie consommées lors du séchage infrarouge sont inférieures aux mêmes indicateurs avec les méthodes traditionnelles. Un effet secondaire positif est également la stérilisation des produits alimentaires, augmentant la résistance à la corrosion des surfaces peintes. L'inconvénient est l'irrégularité du chauffage nettement plus grande, ce qui est totalement inacceptable dans un certain nombre de processus technologiques. Une particularité de l'utilisation du rayonnement IR dans l'industrie alimentaire est la possibilité de pénétration d'une onde électromagnétique dans des produits capillaires poreux tels que les céréales, la farine, etc. jusqu'à une profondeur de 7 mm. Cette valeur dépend de la nature de la surface, de la structure, des propriétés du matériau et des caractéristiques de fréquence du rayonnement. Une onde électromagnétique d'une certaine gamme de fréquences a non seulement un effet thermique, mais également biologique sur le produit, contribuant à accélérer les transformations biochimiques des polymères biologiques (amidon, protéines, lipides).

Impact du rayonnement micro-ondes sur l'homme

Le matériel expérimental accumulé permet de diviser tous les effets du rayonnement micro-ondes sur les êtres vivants en 2 grandes classes : thermiques et non thermiques. L'effet thermique dans un objet biologique est observé lorsqu'il est irradié avec un champ avec une densité de puissance surfacique supérieure à 10 mW/cm2 et que l'échauffement des tissus dépasse 0,1 C, sinon un effet non thermique est observé. Si les processus se produisant sous l'influence de puissants champs électromagnétiques de micro-ondes ont reçu une description théorique en bon accord avec les données expérimentales, alors les processus se produisant sous l'influence de rayonnements de faible intensité ont été peu étudiés théoriquement. Il n'y a même aucune hypothèse sur les mécanismes physiques d'influence étude électromagnétique faible intensité allumée objets biologiques différents niveaux de développement, à commencer par organisme unicellulaire et se terminant par l'homme, bien que des approches distinctes pour résoudre ce problème soient envisagées

Le rayonnement micro-ondes peut affecter le comportement, les sentiments et les pensées humains ;
Affecte les biocourants avec une fréquence de 1 à 35 Hz. En conséquence, des troubles de la perception de la réalité, une augmentation et une diminution du tonus, de la fatigue, des nausées et des maux de tête surviennent ; Une stérilisation complète de la sphère instinctive est possible, ainsi que des lésions du cœur, du cerveau et du système nerveux central.

RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES DANS LA GAMME DES RADIOFRÉQUENCES (RF EMR).

SanPiN 2.2.4/2.1.8.055-96 Niveaux maximaux admissibles de densité de flux d'énergie dans la plage de fréquences 300 MHz - 300 GHz en fonction de la durée d'exposition Lorsqu'il est exposé aux rayonnements pendant 8 heures ou plus, MPL - 0,025 mW par centimètre carré, lorsqu'il est exposé à 2 heures, MPL - 0,1 mW par centimètre carré, et lorsqu'il est exposé à 10 minutes ou moins, MPL - 1 mW par centimètre carré.

Application pratique du rayonnement micro-ondes. Fours à micro-ondes

Le four à micro-ondes est un appareil électroménager conçu pour cuire ou réchauffer rapidement des aliments, ainsi que pour décongeler des aliments, grâce aux ondes radio.

Histoire de la création

L'ingénieur américain Percy Spencer a remarqué la capacité du rayonnement micro-ondes à chauffer les aliments lorsqu'il travaillait pour la société Raytheon. Raythéon ), qui fabrique des équipements pour radars. Selon la légende, alors qu'il menait des expériences avec un autre magnétron, Spencer remarqua qu'un morceau de chocolat dans sa poche avait fondu. Selon une autre version, il aurait remarqué qu'un sandwich posé sur le magnétron allumé devenait chaud.

Le brevet du four à micro-ondes a été délivré en 1946. Le premier four à micro-ondes a été construit par Raytheon et conçu pour une cuisson industrielle rapide. Sa hauteur était approximativement égale à la taille humaine, son poids - 340 kg et sa puissance - 3 kW, soit environ deux fois la puissance d'un four à micro-ondes domestique moderne. Ce poêle coûte environ 3 000 $. Il était principalement utilisé dans les cantines des soldats et les cantines des hôpitaux militaires.

Le premier four à micro-ondes domestique produit en série a été produit par la société japonaise Sharp en 1962. Au départ, la demande pour ce nouveau produit était faible.

En URSS, les fours à micro-ondes étaient produits par l'usine ZIL.

Appareil de four à micro-ondes.

Principaux composants :

1. source de micro-ondes ;
2. magnétron;
3. alimentation haute tension magnétron;
4. circuit de commande ;
5. un guide d'ondes pour transmettre des micro-ondes du magnétron à la chambre ;
6. une chambre métallique dans laquelle se concentre le rayonnement micro-ondes et où sont placés les aliments, avec une porte métallisée ;
7. éléments auxiliaires;
8. table tournante dans la chambre ;
9. les circuits qui assurent la sécurité (« blocage »);
10. un ventilateur qui refroidit le magnétron et ventile la chambre pour éliminer les gaz générés pendant la cuisson.

Principe de fonctionnement

Les magnétrons convertissent l'énergie électrique en un champ électrique à haute fréquence, ce qui provoque le déplacement des molécules d'eau, ce qui entraîne un échauffement du produit. Le magnétron, créant un champ électrique, le dirige le long d'un guide d'ondes dans la chambre de travail dans laquelle est placé le produit contenant de l'eau (l'eau est un dipôle, puisque la molécule d'eau est constituée de charges positives et négatives). L'effet d'un champ électrique externe sur le produit conduit au fait que les dipôles commencent à se polariser, c'est-à-dire Les dipôles commencent à tourner. Lorsque les dipôles tournent, des forces de friction apparaissent, qui se transforment en chaleur. La polarisation des dipôles se produisant dans tout le volume du produit, ce qui provoque son échauffement, ce type de chauffage est également appelé chauffage volumétrique. Le chauffage par micro-ondes est également appelé chauffage par micro-ondes, ce qui signifie la courte longueur des ondes électromagnétiques.

Caractéristiques des fours à micro-ondes

Pouvoir.

1. La puissance utile ou efficace d'un four à micro-ondes, importante pour chauffer, cuire et décongeler, estpuissance du micro-ondes et puissance du gril. En règle générale, la puissance du micro-ondes est proportionnelle au volume de la chambre : cette puissance du micro-ondes et du gril doit être suffisante pour la quantité d'aliments pouvant être placé dans un four à micro-ondes donné dans les modes appropriés. Classiquement, on peut supposer que plus la puissance des micro-ondes est élevée, plus le chauffage et la cuisson sont rapides.
2. Consommation d'énergie maximale- la puissance électrique, à laquelle il faut également faire attention, car la consommation électrique peut être assez élevée (surtout dans les grands fours à micro-ondes avec grill et convection). Connaître la consommation électrique maximale est nécessaire non seulement pour estimer la quantité d'électricité consommée, mais également pour vérifier la possibilité de se connecter aux prises existantes (pour certains fours à micro-ondes, la consommation électrique maximale atteint 3100 W).

Revêtements internes

Les parois de la chambre de travail du four à micro-ondes ont un revêtement spécial. Il existe actuellement trois options principales : le revêtement en émail, les revêtements spéciaux et le revêtement en acier inoxydable.

1. Revêtement en émail résistant, lisse et facile à nettoyer, que l'on trouve dans de nombreux fours à micro-ondes.
2. Revêtements spéciaux, développés par les fabricants de fours à micro-ondes, sont des revêtements avancés encore plus résistants aux dommages et à la chaleur intense et plus faciles à nettoyer que l'émail conventionnel. Les revêtements spéciaux ou avancés incluent le « revêtement antibactérien » de LG et le « revêtement biocéramique » de Samsung.
3. Revêtement en acier inoxydable- extrêmement résistant à températures élevées et des dommages, il est particulièrement fiable et durable, et semble également très élégant. Le revêtement en acier inoxydable est généralement utilisé dans les fours à micro-ondes à grill ou à convection dotés de plusieurs réglages de température élevée. En règle générale, ce sont des poêles d'une catégorie de prix élevée, avec un beau design externe et interne. Il convient toutefois de noter que garder un tel revêtement propre nécessite quelques efforts et l’utilisation de produits de nettoyage spéciaux.

Gril

Grille à élément chauffant. ressemble extérieurement à un tube en métal noir avec un élément chauffant à l'intérieur, situé dans la partie supérieure de la chambre de travail. De nombreux fours à micro-ondes sont équipés d'un élément chauffant dit « mobile » (TEN), qui peut être déplacé et installé verticalement ou incliné (en biais), assurant un chauffage non pas par le haut, mais par le côté.
Le gril à élément chauffant mobile est particulièrement pratique à utiliser et offre fonctionnalités supplémentaires pour préparer des plats en mode grill (par exemple, sur certains modèles, vous pouvez faire frire le poulet en position verticale). En plus, chambre intérieure Un four à micro-ondes avec une grille à élément chauffant mobile est plus facile et plus pratique à nettoyer (tout comme le gril lui-même).

Gril à quartz situé en haut du four à micro-ondes et constitue un élément tubulaire en quartz derrière une grille métallique.

Contrairement à un gril à élément chauffant, un gril à quartz ne prend pas de place dans la chambre de travail.

La puissance d'un gril à quartz est généralement inférieure à celle d'un gril avec élément chauffant ; les fours à micro-ondes équipés d'un gril à quartz consomment moins d'électricité.

Les fours équipés d'un gril à quartz rôtissent plus doucement et uniformément, mais un gril avec élément chauffant peut fournir un fonctionnement plus intense (chauffage plus « agressif »).

Il existe une opinion selon laquelle un gril à quartz est plus facile à nettoyer (il est caché dans la partie supérieure de la chambre derrière un gril et est plus difficile à salir). On constate cependant qu’avec le temps, des éclaboussures de graisse, etc. Ils pourront encore s'y mettre, et il ne sera plus possible de le laver simplement, comme un gril chauffant. Il n'y a rien de particulièrement terrible à cela (les éclaboussures de graisse et autres contaminants brûleront simplement la surface du gril à quartz).

Convection

Les fours à micro-ondes à convection sont équipés d'un élément chauffant annulaire et d'un ventilateur intégré (généralement situé sur la paroi arrière, dans dans certains cas- en haut), qui répartit uniformément l'air chauffé à l'intérieur de la chambre. Grâce à la convection, les aliments sont cuits et frits, et dans un tel four, vous pouvez faire cuire des tartes, cuire du poulet, ragoût de viande, etc.

Partie recherche du projet

Analyse comparative des fours à micro-ondes de différents fabricants
Résultats de l'enquête sociale

Tableau comparatif

Une enquête sociale a été menée auprès des lycéens.

1. Avez-vous un four à micro-ondes ?

2. Quelle entreprise ? Quel modèle ?

3. Quelle est la puissance ? D'autres caractéristiques ?

4. Connaissez-vous les règles de sécurité lors de la manipulation d'un four à micro-ondes ? Les respectez-vous ?

5. Comment utiliser un four à micro-ondes ?

6. Votre recette.

Précautions lors de l'utilisation d'un four à micro-ondes.

1. Le rayonnement des micro-ondes ne peut pas pénétrer dans les objets métalliques, vous ne devez donc pas cuire d'aliments dans des récipients métalliques. Si les ustensiles métalliques sont fermés, le rayonnement n'est pas du tout absorbé et le four peut tomber en panne. La cuisson dans un récipient métallique ouvert est en principe possible, mais son efficacité est d'un ordre de grandeur moindre (puisque le rayonnement ne pénètre pas de tous les côtés). De plus, des étincelles peuvent se produire à proximité des arêtes vives des objets métalliques.
2. Il est déconseillé de placer des plats avec un revêtement métallique (« bord doré ») dans le four à micro-ondes - couche mince le métal a une grande résistance et devient très chaud courants de Foucault, cela pourrait détruire la batterie de cuisine au niveau du placage métallique. Dans le même temps, les objets métalliques sans arêtes vives, constitués de métal épais, sont relativement sûrs au micro-ondes.
3. Vous ne pouvez pas cuire de liquides dans des récipients hermétiquement fermés ou des œufs d'oiseaux entiers dans un four à micro-ondes - en raison de la forte évaporation de l'eau à l'intérieur, ils exploseront.
4. Il est dangereux de chauffer de l'eau au micro-ondes, car elle est susceptible de surchauffer, c'est-à-dire de chauffer au-dessus du point d'ébullition. Un liquide surchauffé peut alors bouillir très brusquement et à un moment inattendu. Cela s'applique non seulement à l'eau distillée, mais également à toute eau contenant peu de particules en suspension. Plus la surface intérieure du réservoir d’eau est lisse et uniforme, plus le risque est élevé. Si le récipient a un col étroit, il y a une forte probabilité que lorsqu'il commence à bouillir, de l'eau surchauffée se répande et vous brûle les mains.

CONCLUSIONS

Les fours à micro-ondes sont largement utilisés dans la vie quotidienne, mais certains acheteurs de fours à micro-ondes ne connaissent pas les règles de manipulation des fours à micro-ondes. Cela peut entraîner des conséquences négatives (forte dose de rayonnement, incendie, etc.)

Principales caractéristiques des fours à micro-ondes :

1. Pouvoir;
2. Disponibilité de grill (élément chauffant/quartz) ;
3. Présence de convection ;
4. Revêtement interne.

Les plus populaires sont les fours à micro-ondes de Samsung et Panasonic d'une puissance de 800 W, avec grill, coûtant environ 4 000 à 5 000 roubles.

Contenu de l'article

GAMME ULTRA HAUTE FRÉQUENCE, gamme de fréquences du rayonnement électromagnétique (100-300 000 millions de hertz), située dans le spectre entre les fréquences de télévision ultra-hautes et les fréquences de la région infrarouge lointain. Cette gamme de fréquence correspond à des longueurs d'onde de 30 cm à 1 mm ; c'est pourquoi on l'appelle également la gamme d'ondes décimétriques et centimétriques. Dans les pays anglophones, on l'appelle la bande micro-ondes ; Cela signifie que les longueurs d’onde sont très petites par rapport aux longueurs d’onde de la radiodiffusion conventionnelle, qui sont de l’ordre de plusieurs centaines de mètres.

Étant donné que le rayonnement micro-ondes a une longueur d'onde intermédiaire entre le rayonnement lumineux et les ondes radio ordinaires, il possède certaines propriétés de la lumière et des ondes radio. Par exemple, comme la lumière, elle se déplace en ligne droite et est bloquée par presque tous les objets solides. Tout comme la lumière, elle est focalisée, se propage sous forme de faisceau et réfléchie. De nombreuses antennes radar et autres appareils à micro-ondes sont des versions agrandies d'éléments optiques tels que des miroirs et des lentilles.

Dans le même temps, le rayonnement micro-ondes est similaire au rayonnement radio dans les domaines de diffusion dans la mesure où il est généré par des méthodes similaires. Applicable au rayonnement micro-ondes théorie classique ondes radio, et il peut être utilisé comme moyen de communication basé sur les mêmes principes. Mais grâce aux fréquences plus élevées, il offre de plus grandes possibilités de transmission d'informations, ce qui rend la communication plus efficace. Par exemple, un faisceau micro-ondes peut transmettre simultanément plusieurs centaines de conversations téléphoniques. La similitude du rayonnement micro-ondes avec la lumière et la densité accrue des informations qu’il transporte se sont révélées très utiles pour les radars et d’autres domaines technologiques.

APPLICATION DU RAYONNEMENT MICRO-ONDES

Radar.

Les ondes de l'ordre du décimètre au centimètre sont restées un sujet de curiosité purement scientifique jusqu'au déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, lorsqu'il y avait un besoin urgent d'un nouveau moyen électronique efficace de détection précoce. Ce n’est qu’à ce moment-là que des recherches intensives sur le radar à micro-ondes ont commencé, même si ses possibilités fondamentales ont été démontrées dès 1923 au laboratoire de recherche naval des États-Unis. L'essence du radar est que des impulsions courtes et intenses de rayonnement micro-ondes sont émises dans l'espace, puis une partie de ce rayonnement est enregistrée, revenant de l'objet éloigné souhaité - un navire ou un avion.

Connexion.

Les ondes radio micro-ondes sont largement utilisées dans les technologies de communication. Outre les divers systèmes radio militaires, il existe de nombreuses lignes de communication commerciales par micro-ondes dans tous les pays du monde. Étant donné que ces ondes radio ne suivent pas la courbure de la surface terrestre mais se propagent en ligne droite, ces liaisons de communication consistent généralement en des stations relais installées au sommet des collines ou sur des tours radio à des intervalles d'environ 1 000 mètres. 50km. Les antennes paraboliques ou cornet montées sur des tours reçoivent et transmettent des signaux micro-ondes. A chaque station, le signal est amplifié par un amplificateur électronique avant retransmission. Étant donné que le rayonnement micro-ondes permet une réception et une transmission très ciblées, la transmission ne nécessite pas de grandes quantités d’électricité.

Même si le système composé de tours, d'antennes, de récepteurs et d'émetteurs peut sembler très coûteux, il est finalement plus que rentable grâce à la grande capacité d'information des canaux de communication micro-ondes. Les villes des États-Unis sont reliées par un réseau complexe de plus de 4 000 liaisons relais micro-ondes, formant un système de communication qui s’étend d’une côte océanique à l’autre. Les chaînes de ce réseau sont capables de transmettre simultanément des milliers de conversations téléphoniques et de nombreux programmes de télévision.

Satellites de communication.

Un système de tours de relais radio nécessaires pour transmettre le rayonnement micro-ondes à longues distances, ne peut bien entendu être construit que sur terre. Pour les communications intercontinentales, une méthode de relais différente est requise. C'est ici que les messagers viennent à la rescousse satellites artificiels Terre; lancés en orbite géostationnaire, ils peuvent remplir les fonctions de stations relais de communication micro-ondes.

Un appareil électronique appelé satellite à relais actif reçoit, amplifie et relaie les signaux micro-ondes transmis stations au sol. Les premiers satellites expérimentaux de ce type (Telstar, Relay et Syncom) ont relayé avec succès des émissions de télévision d'un continent à l'autre au début des années 1960. Fort de cette expérience, les activités commerciales intercontinentales et interphone. La dernière série de satellites intercontinentaux d'Intelsat a été déployée à différents points de l'orbite géostationnaire de telle manière que leurs zones de couverture se chevauchent afin de fournir un service aux abonnés du monde entier. Chaque satellite Intelsat des dernières modifications offre aux clients des milliers de canaux de communication de haute qualité pour la transmission simultanée de signaux téléphoniques, de télévision, de fax et de données numériques.

Traitement thermique des produits alimentaires.

Le rayonnement micro-ondes est utilisé pour le traitement thermique des produits alimentaires à la maison et dans l'industrie alimentaire. L'énergie générée par les tubes à vide de haute puissance peut être concentrée dans un petit volume pour un traitement thermique très efficace des produits dans ce qu'on appelle. fours à micro-ondes ou à micro-ondes, caractérisés par la propreté, le silence et la compacité. De tels dispositifs sont utilisés dans les cuisines d'avions, les wagons-restaurants et les distributeurs automatiques, où une préparation et une cuisson rapides des aliments sont nécessaires. L'industrie produit également des fours à micro-ondes à usage domestique.

Recherche scientifique.

Le rayonnement micro-onde a joué un rôle important dans les études des propriétés électroniques des solides. Lorsqu'un tel corps se trouve dans un champ magnétique, les électrons libres qu'il contient commencent à tourner autour des lignes de champ magnétique dans le plan, perpendiculaire à la direction champ magnétique. La fréquence de rotation, appelée fréquence cyclotron, est directement proportionnelle à l’intensité du champ magnétique et inversement proportionnelle à la masse effective de l’électron. (La masse effective détermine l'accélération d'un électron sous l'influence d'une certaine force dans le cristal. Elle diffère de la masse d'un électron libre, qui détermine l'accélération de l'électron sous l'influence d'une certaine force dans le vide. La différence est en raison de la présence de forces attractives et répulsives qui agissent sur l'électron dans le cristal entourant les atomes et autres électrons.) Si le rayonnement micro-ondes tombe sur un corps solide situé dans un champ magnétique, alors ce rayonnement est fortement absorbé lorsque sa fréquence est égale à la fréquence cyclotron de l’électron. Ce phénomène appelée résonance cyclotronique ; cela permet de mesurer masse efficaceélectron. Ces mesures ont fourni de nombreuses informations précieuses sur propriétés électroniques semi-conducteurs, métaux et métalloïdes.

Le rayonnement micro-ondes joue également un rôle important dans la recherche spatiale. Les astronomes ont beaucoup appris sur notre Galaxie en étudiant la longueur d'onde de 21 cm émise par l'hydrogène gazeux dans l'espace interstellaire. Il est désormais possible de mesurer la vitesse et la direction du mouvement des bras de la galaxie, ainsi que l'emplacement et la densité des régions d'hydrogène gazeux dans l'espace.

SOURCES DE RAYONNEMENT MICRO-ONDES

Les progrès rapides dans le domaine de la technologie des micro-ondes sont largement associés à l'invention de dispositifs à vide spéciaux - magnétron et klystron, capables de générer grandes quantités L'énergie des micro-ondes. Un générateur basé sur une triode à vide classique, utilisée aux basses fréquences, s'avère très inefficace dans le domaine des micro-ondes.

Les deux principaux inconvénients de la triode en tant que générateur de micro-ondes sont le temps de vol fini de l'électron et la capacité interélectrode. La première est due au fait qu’il faut un certain temps (quoique court) à un électron pour voler entre les électrodes d’un tube à vide. Pendant ce temps, le champ micro-onde parvient à changer de direction dans la direction opposée, de sorte que l'électron est obligé de faire demi-tour avant d'atteindre l'autre électrode. En conséquence, les électrons oscillent à l’intérieur de la lampe sans aucun bénéfice, sans céder leur énergie à circuit oscillatoire circuit externe.

Magnétron.

Le magnétron, inventé en Grande-Bretagne avant la Seconde Guerre mondiale, ne présente pas ces inconvénients, puisqu'il repose sur une approche complètement différente de la génération de rayonnement micro-onde - le principe d'un résonateur volumétrique. Tout comme un tuyau d'orgue d'une taille donnée possède ses propres fréquences de résonance acoustique, un résonateur à cavité possède ses propres fréquences de résonance acoustique. résonances électromagnétiques. Les parois du résonateur agissent comme une inductance et l'espace entre elles agit comme la capacité d'un certain circuit résonant. Ainsi, un résonateur à cavité est similaire à un circuit résonant parallèle d'un oscillateur basse fréquence avec un condensateur et une inductance séparés. Les dimensions de la cavité résonatrice sont bien entendu choisies pour que l'ultra-haute fréquence de résonance souhaitée corresponde à une combinaison donnée de capacité et d'inductance.

Le magnétron (Fig. 1) possède plusieurs résonateurs volumétriques situés symétriquement autour de la cathode située au centre. L'appareil est placé entre les pôles aimant puissant. Dans ce cas, les électrons émis par la cathode sont contraints de se déplacer selon des trajectoires circulaires sous l'influence d'un champ magnétique. Leur vitesse est telle qu'à un instant strictement défini ils traversent les sillons ouverts des résonateurs en périphérie. En même temps, ils dégagent leur énergie cinétique, excitant les vibrations des résonateurs. Les électrons sont ensuite renvoyés vers la cathode et le processus se répète. Grâce à ce dispositif, le temps de vol et les capacités interélectrodes n'interfèrent pas avec la génération d'énergie micro-onde.

Les magnétrons peuvent être agrandis, puis ils produisent de puissantes impulsions d’énergie micro-ondes. Mais le magnétron a ses inconvénients. Par exemple, les résonateurs pour très hautes fréquences deviennent si petits qu'ils sont difficiles à fabriquer, et un tel magnétron lui-même, en raison de sa petite taille, ne peut pas être suffisamment puissant. De plus, un magnétron nécessite un aimant lourd, et la masse magnétique requise augmente avec la puissance de l'appareil. Les magnétrons puissants ne conviennent donc pas aux installations embarquées dans les avions.

Klystron.

Cet appareil à électrovide, basé sur un principe légèrement différent, ne nécessite pas de champ magnétique externe. Dans un klystron (Fig. 2), les électrons se déplacent en ligne droite de la cathode à la plaque réfléchissante, puis reviennent. Ce faisant, ils traversent l’espace ouvert de la cavité résonante en forme de beignet. La grille de contrôle et les grilles du résonateur regroupent les électrons en « groupes » distincts de sorte que les électrons ne traversent l’espace du résonateur qu’à certains moments. Les espaces entre les paquets sont adaptés à la fréquence de résonance du résonateur de telle sorte que l'énergie cinétique des électrons soit transférée au résonateur, ce qui entraîne une puissante vibrations électromagnétiques. Ce processus peut être comparé au balancement rythmique d'un swing initialement immobile.

Les premiers klystrons étaient des appareils plutôt de faible puissance, mais ils ont ensuite battu tous les records de magnétrons en tant que générateurs de micro-ondes de haute puissance. Des Klystrons ont été créés et délivraient jusqu'à 10 millions de watts de puissance par impulsion et jusqu'à 100 000 watts en mode continu. Le système klystron de l’accélérateur linéaire de particules de recherche produit 50 millions de watts de puissance micro-ondes par impulsion.

Les klystrons peuvent fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 120 milliards de hertz ; cependant, leur puissance de sortie ne dépasse généralement pas un watt. Des options de conception pour un klystron conçu pour des puissances de sortie élevées dans la gamme millimétrique sont en cours de développement.

Les klystrons peuvent également servir d'amplificateurs pour les signaux micro-ondes. Pour ce faire, vous devez appliquer un signal d'entrée aux grilles du résonateur à cavité, puis la densité des paquets d'électrons changera en fonction de ce signal.

Lampe à ondes progressives (TWT).

Un autre dispositif à électrovide pour générer et amplifier des ondes électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes est une lampe à ondes progressives. Il se compose d'un mince tube sous vide inséré dans une bobine magnétique de focalisation. Il y a une bobine de fil retardateur à l’intérieur du tube. Un faisceau d'électrons passe le long de l'axe de la spirale et une onde du signal amplifié parcourt la spirale elle-même. Le diamètre, la longueur et le pas de la spirale, ainsi que la vitesse des électrons, sont choisis de telle manière que les électrons cèdent une partie de leur énergie. énergie cinétique vague courante.

Les ondes radio se propagent à la vitesse de la lumière, tandis que la vitesse des électrons dans le faisceau est beaucoup plus lente. Cependant, comme le signal micro-onde est obligé de se déplacer en spirale, sa vitesse le long de l’axe du tube est proche de la vitesse du faisceau d’électrons. Par conséquent, l'onde progressive interagit longtemps avec les électrons et est amplifiée, absorbant leur énergie.

Si aucun signal externe n'est appliqué à la lampe, alors le bruit électrique aléatoire à une certaine fréquence de résonance est amplifié et le TWT à ondes progressives fonctionne comme un générateur de micro-ondes plutôt que comme un amplificateur.

La puissance de sortie d'un TOP est nettement inférieure à celle des magnétrons et des klystrons à la même fréquence. Cependant, les TOP peuvent être réglés sur une plage de fréquences inhabituellement large et peuvent servir d'amplificateurs à faible bruit très sensibles. Cette combinaison de propriétés fait du TWT un appareil très précieux dans la technologie des micro-ondes.

Triodes plates à vide.

Bien que les klystrons et les magnétrons soient préférés comme oscillateurs micro-ondes, des améliorations ont quelque peu restauré le rôle important des triodes à vide, notamment en tant qu'amplificateurs à des fréquences allant jusqu'à 3 milliards de hertz.

Les difficultés liées au temps de vol sont éliminées grâce aux distances très courtes entre les électrodes. La capacité interélectrode indésirable est minimisée car les électrodes sont maillées et toutes les connexions externes sont réalisées sur de grands anneaux situés à l'extérieur de la lampe. Comme il est d'usage dans la technologie des micro-ondes, un résonateur volumétrique est utilisé. Le résonateur entoure étroitement la lampe et les connecteurs annulaires assurent le contact sur toute la circonférence du résonateur.

Générateur de diodes Gunn.

Un tel générateur de micro-ondes à semi-conducteur a été proposé en 1963 par J. Gunn, un employé du Watson Research Center d'IBM Corporation. Actuellement, ces appareils fournissent une puissance de l’ordre du milliwatt seulement à des fréquences ne dépassant pas 24 milliards de hertz. Mais dans ces limites, il présente des avantages incontestables par rapport aux klystrons de faible puissance.

La diode Gunn étant un monocristal d'arséniure de gallium, elle est en principe plus stable et durable qu'un klystron, qui doit avoir une cathode chauffée pour créer un flux d'électrons et nécessite un vide poussé. De plus, une diode Gunn fonctionne avec une tension d'alimentation relativement faible, alors que l'alimentation d'un klystron nécessite des alimentations encombrantes et coûteuses avec des tensions allant de 1 000 à 5 000 V.

COMPOSANTS DU CIRCUIT

Câbles coaxiaux et guides d'ondes.

Pour transmettre des ondes électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes non pas à travers l'éther, mais à travers des conducteurs métalliques, vous avez besoin méthodes spéciales et des conducteurs de forme spéciale. Les fils conventionnels transportant l’électricité, adaptés à la transmission de signaux radio basse fréquence, sont inefficaces aux ultra-hautes fréquences.

Tout morceau de fil possède une capacité et une inductance. Ces soi-disant les paramètres distribués deviennent très important dans la technologie des micro-ondes. La combinaison de la capacité du conducteur avec sa propre inductance aux ultra-hautes fréquences joue le rôle d'un circuit résonnant, bloquant presque complètement la transmission. Puisqu'il est impossible d'éliminer l'influence des paramètres distribués dans les lignes de transmission filaires, nous devons nous tourner vers d'autres principes de transmission des ondes micro-ondes. Ces principes sont incarnés dans les câbles coaxiaux et les guides d'ondes.

Un câble coaxial est constitué d'un conducteur intérieur et d'un conducteur extérieur cylindrique qui l'entoure. L'espace entre eux est rempli d'un diélectrique en plastique, tel que le téflon ou le polyéthylène. À première vue, cela peut ressembler à une paire de fils ordinaires, mais aux ultra-hautes fréquences, leur fonction est différente. Un signal micro-onde introduit depuis une extrémité du câble ne se propage en réalité pas à travers le métal des conducteurs, mais à travers l'espace entre eux rempli de matériau isolant.

Câbles coaxiaux Ils transmettent bien les signaux micro-ondes avec des fréquences allant jusqu'à plusieurs milliards de hertz, mais à des fréquences plus élevées, leur efficacité diminue et ils ne sont pas adaptés à la transmission de puissances élevées.

Les canaux classiques de transmission d'ondes micro-ondes se présentent sous la forme de guides d'ondes. Un guide d’ondes est un tube métallique soigneusement usiné de section rectangulaire ou circulaire, à l’intérieur duquel se propage un signal micro-ondes. En termes simples, le guide d'ondes dirige l'onde, la faisant réfléchir de temps en temps sur les murs. Mais en fait, la propagation d'une onde le long d'un guide d'onde est la propagation des oscillations des champs électriques et magnétiques de l'onde, comme dans l'espace libre. Une telle propagation dans un guide d'ondes n'est possible que si ses dimensions sont dans un certain rapport avec la fréquence du signal transmis. Par conséquent, le guide d’ondes est calculé avec précision, traité avec précision et destiné uniquement à une plage de fréquences étroite. Il transmet mal ou pas du tout les autres fréquences. Une distribution typique des champs électriques et magnétiques à l'intérieur d'un guide d'ondes est représentée sur la figure. 3.

Plus la fréquence de l'onde est élevée, plus les dimensions du guide d'onde rectangulaire correspondant sont petites ; au final, ces dimensions s'avèrent si petites que sa fabrication devient excessivement compliquée et la puissance maximale transmise par celui-ci est réduite. Par conséquent, le développement de guides d'ondes circulaires (section circulaire) a commencé, qui peuvent avoir suffisamment grandes tailles même à hautes fréquences dans la gamme des micro-ondes. L'utilisation d'un guide d'onde circulaire se heurte à certaines difficultés. Par exemple, un tel guide d'onde doit être droit, sinon son efficacité est réduite. Les guides d'ondes rectangulaires sont faciles à plier ; on peut leur donner la forme curviligne souhaitée, ce qui n'affecte en rien la propagation du signal. Les radars et autres installations micro-ondes ressemblent généralement à des labyrinthes complexes de chemins de guides d'ondes reliant différents composants et transmettant le signal d'un appareil à un autre au sein du système.

Composants à semi-conducteurs.

Les composants à semi-conducteurs, tels que les semi-conducteurs et les ferrites, jouent un rôle important dans la technologie des micro-ondes. Ainsi, les diodes au germanium et au silicium sont utilisées pour détecter, commuter, redresser, convertir en fréquence et amplifier les signaux micro-ondes.

Pour l'amplification, des diodes spéciales sont également utilisées - des varicaps (à capacité contrôlée) - dans un circuit appelé amplificateur paramétrique. Les amplificateurs très répandus de ce type sont utilisés pour amplifier des signaux extrêmement petits, car ils n'introduisent pratiquement aucun bruit ni distorsion propre.

Un maser rubis est également un amplificateur micro-ondes à semi-conducteurs avec un faible niveau de bruit. Un tel maser, dont le fonctionnement est basé sur des principes de mécanique quantique, amplifie le signal micro-onde grâce aux transitions entre les niveaux énergie interne atomes dans un cristal de rubis. Le rubis (ou tout autre matériau maser approprié) est immergé dans de l'hélium liquide afin que l'amplificateur fonctionne à des températures extrêmement élevées. basses températures(seulement quelques degrés au-dessus de la température zéro absolu). Par conséquent, le niveau de bruit thermique dans le circuit est très faible, ce qui rend le maser adapté à la radioastronomie, aux radars ultra-sensibles et à d'autres mesures où des signaux micro-ondes extrêmement faibles doivent être détectés et amplifiés.

Les matériaux ferrites tels que l'oxyde de magnésium et de fer et le grenat d'yttrium et de fer sont largement utilisés pour la fabrication d'interrupteurs, de filtres et de circulateurs micro-ondes. Les dispositifs en ferrite sont contrôlés par des champs magnétiques, et un champ magnétique faible est suffisant pour contrôler le flux d'un puissant signal micro-ondes. Les interrupteurs en ferrite ont l'avantage par rapport aux interrupteurs mécaniques de ne comporter aucune pièce mobile sujette à l'usure et la commutation est très rapide. Sur la fig. La figure 4 montre un dispositif typique en ferrite - un circulateur. Agissant comme un rond-point, le circulateur veille à ce que le signal ne circule que sur certains chemins reliant les différents composants. Les circulateurs et autres dispositifs de commutation en ferrite sont utilisés lors de la connexion de plusieurs composants d'un système micro-ondes à la même antenne. Sur la fig. 4, le circulateur ne laisse pas passer le signal émis vers le récepteur, et le signal reçu vers l'émetteur.

La diode tunnel, un dispositif semi-conducteur relativement nouveau fonctionnant à des fréquences allant jusqu'à 10 milliards de hertz, est également utilisée dans la technologie des micro-ondes. Il est utilisé dans les oscillateurs, les amplificateurs, les convertisseurs de fréquence et les commutateurs. Sa puissance de fonctionnement est faible, mais c'est le premier dispositif semi-conducteur capable de fonctionner efficacement à des fréquences aussi élevées.

Antennes.

Les antennes micro-ondes sont très diverses formes inhabituelles. La taille de l'antenne est approximativement proportionnelle à la longueur d'onde du signal et, par conséquent, des conceptions trop volumineuses à des fréquences plus basses sont tout à fait acceptables pour la gamme des micro-ondes.

La conception de nombreuses antennes prend en compte les propriétés du rayonnement micro-ondes qui le rapprochent de la lumière. Exemples typiques Des antennes cornet, des réflecteurs paraboliques, des lentilles métalliques et diélectriques peuvent servir. Des antennes hélicoïdales et spirales sont également utilisées, souvent fabriquées sous forme de circuits imprimés.

Des groupes de guides d'ondes à fentes peuvent être disposés pour produire le diagramme de rayonnement souhaité pour l'énergie rayonnée. Des dipôles comme les antennes de télévision bien connues installées sur les toits sont également souvent utilisés. De telles antennes ont souvent éléments identiques, situés à intervalles réguliers, égal à la longueur ondes et une directivité croissante due aux interférences.

Les antennes micro-ondes sont généralement conçues pour être extrêmement directionnelles car dans de nombreux systèmes micro-ondes, il est important que l'énergie soit transmise et reçue dans une direction précisément définie. La directivité de l'antenne augmente avec l'augmentation de son diamètre. Mais vous pouvez réduire la taille de l'antenne tout en conservant sa directivité si vous passez à des fréquences de fonctionnement plus élevées.

De nombreuses antennes « miroir » dotées d'un réflecteur métallique parabolique ou sphérique sont conçues spécifiquement pour recevoir des signaux extrêmement faibles provenant, par exemple, des signaux interplanétaires. vaisseau spatial ou de galaxies lointaines. À Arecibo (Porto Rico) se trouve l'un des plus grands radiotélescopes doté d'un réflecteur métallique en forme de segment sphérique dont le diamètre est de 300 m. L'antenne a une base fixe (« méridienne ») ; son faisceau radio de réception se déplace dans le ciel en raison de la rotation de la Terre. La plus grande antenne entièrement mobile (76 m) se trouve à Jodrell Bank (Royaume-Uni).

Nouveau dans le domaine des antennes - une antenne avec contrôle électronique de la directivité ; une telle antenne n'a pas besoin d'être tournée mécaniquement. Il se compose de nombreux éléments - des vibrateurs, qui peuvent être connectés électroniquement les uns aux autres de différentes manières et assurer ainsi la sensibilité du « réseau d'antennes » dans n'importe quelle direction souhaitée.

Le rayonnement micro-ondes est un rayonnement électromagnétique composé des plages suivantes : décimètre, centimètre et millimètre. Sa longueur d'onde varie de 1 m (la fréquence est dans ce cas de 300 MHz) à 1 mm (la fréquence est de 300 GHz).

Large application pratique Un rayonnement micro-ondes a été reçu lors de la mise en œuvre d'un procédé de chauffage sans contact de corps et d'objets. DANS monde scientifique cette découverte intensivement utilisé dans l’exploration spatiale. Son utilisation habituelle et la plus connue est celle des fours à micro-ondes domestiques. Il est utilisé pour le traitement thermique des métaux.

Aujourd’hui également, le rayonnement micro-ondes s’est répandu dans les radars. Les antennes, les récepteurs et les émetteurs sont en réalité des objets coûteux, mais ils sont rentabilisés grâce à l'énorme capacité d'information des canaux de communication micro-ondes. La popularité de son utilisation dans la vie quotidienne et dans la production s'explique par le fait que ce type de rayonnement est pénétrant, l'objet est donc chauffé de l'intérieur.

L'échelle des fréquences électromagnétiques, ou plutôt son début et sa fin, représente deux diverses formes radiation:

• ionisant (fréquence des ondes supérieure à la fréquence de la lumière visible) ;
• non ionisant (fréquence du rayonnement inférieure à la fréquence de la lumière visible).

Les rayonnements non ionisés à ultra haute fréquence sont dangereux pour l'homme, car ils affectent directement les biocourants humains d'une fréquence de 1 à 35 Hz. En règle générale, le rayonnement micro-ondes non ionisé provoque une fatigue sans cause, une arythmie cardiaque, des nausées, une diminution du tonus général du corps et de graves maux de tête. De tels symptômes devraient indiquer qu'une source de rayonnement nocive se trouve à proximité, ce qui peut causer des dommages importants à la santé. Cependant, dès que la personne quitte la zone de danger, le malaise cesse et ces symptômes désagréables disparaissent d'eux-mêmes.

L'émission stimulée a été découverte en 1916 par le brillant scientifique A. Einstein. Il a décrit ce phénomène comme l'influence d'une influence externe apparaissant lors de la transition d'un électron dans un atome d'un électron supérieur à un inférieur. Le rayonnement qui apparaît dans ce cas est appelé rayonnement induit. Il a un autre nom : émission stimulée. Sa particularité est que l'atome émet onde électromagnétique- sa polarisation, sa fréquence, sa phase et sa direction de propagation sont les mêmes que celles de l'onde originale.

Les scientifiques ont utilisé des lasers modernes comme base de leur fonctionnement, ce qui a contribué à la création de systèmes fondamentalement nouveaux. appareils modernes- par exemple, des hygromètres quantiques, des amplificateurs de luminosité, etc.

Grâce au laser, de nouveaux domaines techniques ont émergé - comme les technologies laser, l'holographie, l'optique non linéaire et intégrée, la chimie laser. Il est utilisé en médecine pour les chirurgies oculaires complexes et la chirurgie. La monochromaticité et la cohérence du laser le rendent indispensable en spectroscopie, séparation isotopique, systèmes de mesure et détection de lumière.

Le rayonnement micro-ondes est également un rayonnement radio, mais il appartient à la gamme infrarouge et a également fréquence la plus élevée dans la portée radio. Nous sommes confrontés à ce rayonnement plusieurs fois par jour, lorsque nous utilisons un four à micro-ondes pour réchauffer des aliments, mais également lorsque nous parlons sur un téléphone portable. Les astronomes lui ont trouvé des applications très intéressantes et importantes. Le rayonnement micro-ondes est utilisé pour étudier fond d'espace ou des heures grand coup, ce qui s'est produit il y a des milliards d'années. Les astrophysiciens étudient les inhomogénéités de la lueur dans certaines parties du ciel, ce qui permet de comprendre comment les galaxies se sont formées dans l'Univers.