Задание 2

Электромагнитные поля. Классификация электромагнитных полей. Защита от излучений. Ионизирующие излучения и их действие на организм. Нормирование излучения

На практике при характеристике электромагнитной обстановки используют термины "электрическое поле", "магнитное поле", "электромагнитное поле". Магнитное поле создается при движении электрических зарядов по проводнику. Для характеристики величины электрического поля используется понятие напряженность электрического поля, обозначение Е, единица измерения В/м (Вольт-на-метр). Величина магнитного поля характеризуется напряженностью магнитного поля Н, единица А/м (Ампер-на-метр). При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м. По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле Н, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: обе компоненты Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника (например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне). Важная особенность ЭМП - это деление его на так называемую "ближнюю" и "дальнюю" зоны. В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r < l ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием, обратно пропорционально квадрату r -2 или кубу r -3 расстояния. В "ближней" зоне излучения электромагнитная волне еще не сформирована. Для характеристики ЭМП измерения переменного электрического поля Е и переменного магнитного поля Н производятся раздельно. Поле в зоне индукции служит для формирования бегущих составляющей полей (электромагнитной волны), ответственных за излучение. "Дальняя" зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r > 3l . В "дальней" зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r -1. В "дальней" зоне излучения есть связь между Е и Н: Е = 377Н, где 377 - волновое сопротивление вакуума, Ом. Поэтому измеряется, как правило, только Е. В России на частотах выше 300 МГц обычно измеряется плотность потока электромагнитной энергии (ППЭ), или вектор Пойтинга. Обозначается как S, единица измерения Вт/м2. ППЭ характеризует количество энергии, переносимой электромагнитной волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны.

Классификация электромагнитных волн по частотам

Ионизирующие излучения - это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы различных знаков. На производстве источниками ионизирующих излучений могут быть используемые в технологических процессах радиоактивные изотопы (радионуклиды) естественного или искусственного происхождения, ускорительные установки, рентгеновские аппараты и др. Имеют место разновидности ионизирующих излучений (корпускулярные потоки альфа-частиц, электронов (бета-частиц), нейтронов) и фотонные (тормозное, рентгеновское и гамма-излучение). Биологическое действие радиации не живой организм начинается на клеточном уровне. Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом (хромосомные аберрации), за которыми происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это и приводит у изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, не одинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные аберрации происходят в половых клетках, то это ведёт к мутации, то есть к появлению облучённых особей потомства с другими признаками. Мутации полезны, если они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, если проявляются виде различных врождённых пороков. Практика показывает, что при действии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала. Разрушение жизненно важных для организма молекул возможно не только при прямом их разрушении ионизирующим излучением (теория мишени), но и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает непосредственно энергию излучения, а получает её от другой молекулы (растворителя), которая первоначально поглотила эту молекулу.

Когда мутация возникает в клетке, то она распространяется на все клетки нового организма, образовавшиеся путём деления. Помимо генетических эффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях (врожденное уродство), наблюдаются и так называемые соматические (телесные) эффекты которые опасны не только для самого данного организма (соматическая мутация), но и его потомство. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшийся путём обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное облучение в конце концов убивает клетки. Разрушительное действие излучения особенно заметно проявляется в молодых тканях. Это обстоятельство используется в частности для защиты организма от злокачественных (например, раковых опухолей), новообразований, которые разрушаются под воздействий ионизирующих излучений значительно быстрее доброкачественных клеток. К соматическим эффектам относят локальные повреждения кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др. Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутация не происходит. Общее количество мутаций, ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе его облучения. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарно накопленной дозы независимо от того, получена она за одни сутки или пятьдесят лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой, измеряемой в человеко-Зивертах (чел -Зв.), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически не предсказуемо

*о - общее облучение тела человека; л - локальное облучение; *2 - доза, ожидаемый эффект, который составит 50% смертей среди лиц, подвергших облучению.