Магнітні поля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Електричні і магнітні поля та електромагнітні випромінювання промислової частоти і радіочастотного діапазону

2. ІЧ випромінювання

3. Ультрафіолетове випромінювання (УФВ)

4. Лазерне випромінювання

Література

1. Електричні і магнітні поля та електромагнітні випромінювання промислової частоти і радіочастотного діапазону

Електромагнітна сфера нашої планети визначається, в основному, електричним (Е=120-150 В/м) і магнітним (Н=24-40 А/м) полями Землі, атмосферним електричним радіовипромінюванням Сонця і галактик, а також полями штучних джерел. Діапазон природних і штучних полів дуже широкий: починаючи від постійних магнітних і електростатичних полів і кінчаючи ренгенівським і гамма-випромінюванням частотою 3*1021 Гц і вище. Кожний з діапазонів електромагнітних випромінювань по-різному впливає на розвиток живого організму. У відмінність від світлового, інфрачервоного й ультрафіолетового випромінювань ще не знайдено відповідних рецепторів для ЕМВ інших діапазонів. Маються деякі факти про безпосереднє сприйняття клітинами мозку ЕМВ радіочастотного діапазону, про вплив низькочастотних ЕМВ на функції головного мозку, які вимагають додаткового підтвердження.

Джерелами електромагнітних випромінювань радіочастот є потужні радіостанції, генератори надвисоких частот, установки індукційного і діелектричного нагрівання, радари, вимірювальні і контролюючі пристрої, дослідницькі установки, високочастотні прилади і пристрої в медицині та побуті.

Джерелом електростатичного поля й електромагнітних випромінювань у широкому діапазоні частот (понад - та інфранизькочастотному, радіочастотному, інфрачервоному, видимому, ультрафіолетовому, рентгенівському) є персональні електронно-обчислювальні машини (ПЕОМ і відеодисплейні термінали (ВДТ) на електронно-променевих трубках, які використовуються як у промисловості та наукових дослідженнях, так і в побуті. Небезпеку для користувачів являє електромагнітне випромінювання монітора в діапазоні частот 20 Гц-300 МГц і статичний електричний заряд на екрані.

Джерелами електромагнітних полів промислової частоти є будь-які електроустановки і струмопроводи промислової частоти. Чим більше струм, що протікає в них, тим вище інтенсивність полів.

2. ІЧ випромінювання

Інфрачервоне випромінювання (теплове) виникає скрізь, де температура вище абсолютного нуля, і є функцією теплового стану джерела випромінювання. Більшість виробничих процесів супроводжується виділенням тепла, тепло виділяється виробничим устаткуванням і матеріалами. Нагріті тіла віддають своє тепло менш нагрітим трьома способами: теплопровідністю, тепловипромінюванням, конвекцією. Дослідження показують, що близько 60% тепла, що втрачається, приходиться на частку тепловипромінювання. Промениста енергія, проходячи простір від нагрітого тіла до менш нагрітого, переходить у теплову енергію в поверхневих шарах тіла, що опромінюється. У результаті поглинання випромінюваної енергії підвищується температура тіла людини, конструкцій приміщень, устаткування, що в значній мірі впливає на метеорологічні параметри (приводить до підвищення температури повітря в приміщенні).

Джерела ІЧ випромінювання поділяються на природні (природна радіація сонця, неба) і штучні - будь-які поверхні, температура яких вища порівняно з поверхнями, що опромінюються. Для людини це все поверхні t> 36-37C.

По фізичній природі ІЧ випромінювання явояє собою потік матеріальних часток, яким притаманні квантові і хвильові властивості. ІЧ випромінювання охоплює область спектра з довжиною хвилі 0. 78... 540 мкм. Енергія кванта лежить у межах 0. 0125... 1. 25 еВ.

За законом Стефана-Больцмана інтегральна щільність випромінювання, Вт/м2, абсолютно чорного тіла пропорційна четвертому степеню його абсолютної температури

,

де С0=5. 67Вт/м2;

Т - абсолютна температура тіла.

Щільність випромінювання різних матеріалів описується рівнянням:

,

де E - ступінь чорності матеріалу.

Таблиця

Ступінь чорності матеріалів

Випромінювальною здатністю чи спектральною щільністю енергетичної світимості тіла називають величину Ew, чисельно рівну поверхневій щільності потужності теплового випромінювання тіла в інтервалі частот одиничної ширини (спектральна характеристика теплового випромінювання)

Ew=dw/dv, Дж/м2.

Випромінювальною здатністю тіла в напрямку нормалі

.

Щільність променистого потоку qr на відстані r від теплового джерела обернено пропорційна квадрату відстані

qr= q1/r2 = (0. 91S (T1 /100) 4 - (T2 /100) 4) / r2,

де q1 - щільність променистого потоку на відстані одиниці довжини від випромінювача;

S - площа випромінюваної поверхні;

T1 - температура випромінюючої поверхні, К;

T2 - температура сприймаючої поверхні, К.

На практиці випромінювання є інтегральним, тому що тіла випромінюють одночасно різні довжини хвиль. Однак максимум випромінювання завжди відповідає хвилям визначеної довжини. В міру збільшення температури тіла довжина хвилі зменшується. Між T і виконується співвідношення Вина:

макс * Т = b,

де b = 0. 002898 м*град.

Спектр теплового випромінювання твердих і рідких тіл суцільний і характеризується діапазоном довжин хвиль випромінювання і довжиною хвиль max, що відповідає максимуму інтенсивності випромінювання. Гази, що мають не менше трьох атомів у молекулі (вуглекислий газ, водяна пара та ін.), мають випромінюючу і поглинаючу здатність, а спектр випромінювання їх носить смугастий характер.

3. Ультрафіолетове випрмінювання (УФВ)

електричне магнітне поле

Ультрафіолетові промені в електромагнітному спектрі розташовуються між тепловою і проникаючою радіацією і носять риси як тієї, так і іншої. Довжина хвилі 390-6 нм з енергією кванта 3, 56-123 еВ. За способом генерації вони відносяться до теплової частини випромінювання, а по дії на поглинаючі тіла - ближче підходять до проникаючій радіації, хоча викликають також і тепловий ефект. Іонізуюча радіація при дії на людину викликає іонізацію, а УФВ викликають цю дію в меншій мірі. Енергія їхнього кванта достатня для порушення атома. Енергія хімічного зв'язку, що утримує атоми в молекулі будь-якої хімічної сполуки, що входить до складу організму, не перевищує 4 еВ. Фотони з енергією 12-15 еВ здатні викликати іонізацію води, атомів водню, азоту, вуглецю. Виходячи з того, що вода і перераховані атоми складають основу живої тканини, випромінювання з енергією 12 еВ можна розглядати як нижню межу для високоорганізованих біологічних систем. Особливістю УФВ є їх висока сорбційність - їх поглинає більшість тіл.

Спектр УФВ має велику довжину і викликає різні дії. Він розбитий на наступні області: УФА (390-315 нм, ГДР10 Вт/м2), УФВ (315-280 нм, ГДР10-2 Вт/м2), УФС (280-6 нм, ГДР10-3 Вт/м2). Температурні випромінювачі починають створювати УФВ при температурі 19000 С.

УФВ виникає при роботі радіоламп, ртутних випрямлячів, експлуатації ОКГ, при обслуговуванні ртутно-кварцових ламп, при зварювальних роботах.

Інтенсивність УФВ і його спектральний склад на робочому місці залежить від температури нагрівача, наявності газів (озону), пилу і відстані від робочого місця до джерела випромінювання. Пил, газ, дим поглинають УФВ і змінюють його спектральну характеристику. Повітря практично не прозоре для < 185 нм через поглинання УФВ киснем. У зв'язку з тим, що УФВ розсіюються і поглинаються в запиленому середовищі й у газах, розрахувати рівні УФ випромінювання на визначеній відстані від джерела складно і їх тільки вимірюють.

УФ радіація викликає зміну складу виробничої атмосфери. Утворюються озон, оксиди азоту, перекис водню, відбувається іонізація повітря. Хімічна й іонізуюча дія УФВ обумовлює утворення в атмосфері ядер конденсації, на яких розсіюється світло й освітленість робочих місць знижується, утворяться тумани.

4. Лазерне випромінювання

В даний час лазерна техніка знаходить дуже широке застосування. Зараз нараховується більше 200 галузей застосування ОКГ. Вони використовуються в дальнометрії, системах передачі інформації, телебаченні, спектроскопії, в електронній та обчислювальній техніці, при забезпеченні термоядерних процесів, біології, медицині, у металообробці, металургії, при обробці твердих і надтвердих матеріалів, при зварювальних роботах і ін. Мала кутова розбіжність ЛВ дозволяє здійснити його фокусування на площах малих розмірів (порівняних з довжиною хвилі) і одержувати щільність потужності світлового потоку, достатнью для інтенсивного розігрівання і випаровування матеріалів (щільність потужності випромінювання досягає 1011-1014 Вт/см2). Висока локальність нагрівання і відсутність механічних дій дозволяє використовувати лазери при збиранні мікросхем (зварювання металевих виводів і напівпровідникових матеріалів). За допомогою лазерного променю здійснюють проплав багатошарових матеріалів. Використовують ОКГ для приєднання резисторів, конденсаторів, виготовлення друкованих схем. Широко використовують ОКГ для одержання мікроотворів у надтвердих матеріалах.

Розширене застосування лазерних установок у різних галузях діяльності людини сприяє залученню великої кількості працівників для їх обслуговування. Поряд з унікальними властивостями (спрямованість і величезна щільність енергії в промені) і перевагами перед іншим устаткуванням лазерні установки створюють певну небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу.

Принцип дії лазерного випромінювання заснований на використанні змушеного (стимульованого) електромагнітного випромінювання, одержуваного від робочої речовини в результаті порушення його атомів електромагнітною енергією зовнішнього джерела. Стимульоване випромінювання має такі якості:

1 - когерентність (сталість різниці фаз між коливаннями і монохроматичність - практично ширина смуги випромінювання 2 Гц) ;

2 - мала розбіжність променя (22» - теоретична, 2' - практична) ;

3 - висока щільність потужності (1014 Вт/см2).

У залежності від характеру робочої речовини розрізняють ОКГ: твірдотільні (робоча речовина - рубін, стекло з неодимом, пластмаси) ; напівпровідникові (Zn0, CaSe, Te, Pb і ін.) ; рідинні (з рідко земельними активаторами, органічними барвниками) ; газові (He-Ne, Ar, Xe, CO2 і ін.).

По режиму роботи лазери підрозділяються на безупинної дії й імпульсні. Зараз отримане лазерне випромінювання в діапазоні від 0. 6 мм (субміліметрові) до 1 мкм, що входить в УФ область (ІЧ, видимий, УФ). Уже з'явилися повідомлення про створення лазерів у діапазоні рентгенівського (6 нм - 0. 01 нм) і ведуться роботи зі створення лазерів в області гамма-випромінювання (0. 01 - 0. 0005 нм). Лазерне випромінювання в цих діапазонах крім монохроматичності, когерентності, гострої спрямованості і високої щільності потужності буде мати і високу проникаючу здатність. Як ми вже говорили, лазерне випромінювання може бути сконцентрованим у вузько спрямованому промені з великою щільністю потужності. Щільність потужності в промені лазера досягає великих величин внаслідок додавання енергії безлічі когерентних променів окремих атомів, що приходять в обрану точку простору в однаковій фазі.

Щільність потужності лазерного випромінювання на малій площині об'єкта визначається формулою:

,

де Р - вихідна потужність випромінювання лазера;

D - діаметр об'єкта оптичної системи;

- довжина хвилі;

f - фокусна відстань оптичної системи.

Наприклад: Р=1 МВт, =0. 69 мкм, D/f=1. 2, тоді Ps=31014 Вт/см2. Для порівняння щільність потужності випромінювання на поверхні Сонця 108 Вт/см2.

Лазерне випромінювання з високою щільністю потужності супроводжується високою напруженістю електричного полю:

,

де - магнітна проникність середовища (для повітря Гн/м) ;

- діелектрична проникність середовища (для повітря Ф/м).

Значення електричної напруженості у вакуумі при Р=1 МВт складає 2. 74106 В/м.

Випромінювання лазера з величезною щільністю потужності руйнує і випаровує матеріали. Одночасно в області падіння лазерного випромінювання на поверхню матеріалу в ньому створюється світловий тиск сотні тисяч мегапаскалей (мільйони атмосфер) (лазерний промінь - потік фотонів, кожний з який має енергію й імпульс сили) до 106 МПа. При цьому виникає температура до декількох мільйонів градусів К. При фокусуванні лазерного променя в газі відбувається утворення високотемпературної плазми, що є джерелом легкого рентгенівського випромінювання (1 нм).

При проходженні променю через неоднорідне середовище (повітря, деяке середовище) відбувається розбіжність і блукання тобто відбивання променя. Відрізняють дзеркальне і дифузне відбивання лазерного променя.

При оцінці дифузійного відображення випромінювання слід враховувати геометричні розміри поверхні, що відбиває, (крапковий чи протяжний).

Щільність енергії для прямого випромінювання визначається формулою

,

де I0 - вихідна енергія ОКГ (Вт) Дж;

- кут розбіжності випромінювання;

r - відстань ЭКГ до розрахункової точки;

- коефіцієнт ослаблення випромінювання ОКГ повітряним середовищем (залежить від дальності видимості) =3. 9/V, V - видимість.

В умовах відбитого випромінювання щільність енергії в заданій точці можна визначити по формулі:

,

де In - енергія, що падає на відбиту поверхню, Дж;

К - коефіцієнт відображення поверхні;

- кут між нормаллю до поверхні і напрямком візування;

К1 - коефіцієнт, що враховує розміри плями (наприклад, якщо R>30r (радіусів плям), то К1=1 (точкове джерело).

Література

1. Васильчук М. В., Винокурові Л. Е., Тесленко М. Я. Основи охорони праці: Підручник. - К. : Просвіта, 1997.

2. Геврик Є. А. Охорона праці: Навч. посіб. - К., 2003. - 280 с.

3. Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань. - К., 1996. - 27 с.

4. Долин П. А. Справочник по техникебезопасности.

Размещено на Allbest.ru