微波辐射伤害与防护
中华人民共和国卫生部1989-02-24发布1989-10-01实施本标准规定了作业场所微波辐射卫生标准及测试方法。
本标准适用于接触微波辐射的各类作业，不包括居民所受环境辐射及接受微波诊断或治疗的辐射。
1 名词术语
1.1 微波
微波是指频率为300MHz(兆赫)～300GHz，相应波长为1m～1mm范围内的电磁波。
1.2 脉冲波与连续波
以脉冲调制的微波简称为脉冲波，不用脉冲调制的连续振荡的微波简称连续波。
1.3 固定辐射与非固定辐射
雷达天线辐射，应区分为固定辐射与非固定辐射。固定辐射是指固定天线(波束)的辐射；或运转天线，其被测位所受辐射时间(t0)与天线运转一周时间(T)之比大于0.1的辐射(即t0/T>0.1)。此处的t0是指被测位所受加射大于或等于主波束最大平均功率密度50%强度时的时间。非固定辐射是指运转天线的t0/T<0.1的全身辐射。
1.4 肢体局部辐射与全身辐射
在操作微波设备过程中，仅手或脚部受辐射称肢体局部辐射；除肢体局部外的其他部位，包括头、胸、腹等一处或几处受辐射，概作全身辐射。
1.5 功率密度
功率密度表示微波在单位面积上的辐射功率，其计量单位为μW/cm52或mW/cm2。
1.6 平均功率密度及日剂量
平均功率密度表示微波在单位面积上一个工作日内的平均辐射功率；日剂量表示一日接受微波辐射的总能量，等于平均功率密度与受辐射时间的乘积。计量单位为μW·h/cm2或mW·h/cm2。
2 卫生标准限量值
作业人员操作位容许微波辐射的平均功率密度应符合以下规定：
2.1 连续波：一日8h暴露的平均功率密度为50μW/cm2；小于或大于8h暴露的平均功率密度以式(1)计算(即日剂量不超过400μW·h/cm2)。
Pd=400/t …………………………………………… (1)
式中：Pd───容许辐射平均功率密度，μW/cm2；
t───受辐射时间，h。
2.2 脉冲波(固定辐射)；一日8h平均功率密度为25μW/cm2；小于或大于8h暴露的平均功率密度以式(2)计算(即日剂量不超过200μW·h/cm2)。
Pd=200/t …………………………………………… (2)
脉冲波非固定辐射的容许强度(平均功率密度)与连续波相同。
2.3 肢体局部辐射(不区分连续波和脉冲波)：一日8h暴露的平均功率密度为(500μW/cm2)；小于或大于8h暴露的平均功率密度以求(3)计算(即日剂量不超过4000μW·h/cm2)
Pd=4000/t…………………………………………… (3)
2.4 短时间暴露最高功率密度的限制：当需要在大于1mW/cm2辐射强度的环境中工作时，除按日剂量容许强度计算暴露时间外，还需使用个人防护，但操作位最大辐射强度不得大于5mW/cm2。
3 测试方法
本标准检测方法见附录A(补充件)。
4 监督执行
各级卫生防疫机构负责监督本标准的执行。
附 录 A
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微波辐射测试方法
(补充件)
A1 测试对象
本方法用于微波作业人员操作位辐射强度的测量，以及各种微波设备的泄漏测量。
A2 测试条件及方法
A2.1 测试位置
A2.1.1 为代表作业人员所受辐射强度，必须在各操作位分别予以测定。一般应以头和胸部为代表。
A2.1.2 当操作中某些部位可能受更强辐射时，应予以加测。如需眼观察波导口或天线向下腹部辐射时，应分别加测眼部或下腹部。
A2.1.3 当需要探索其主要辐射源，了解设备泄漏情况时，可紧靠设备测试，其所测值仅供防护时参考。
A2.2 测试条件
A2.2.1 微波设备处于通常的工作状态。
A2.2.2 测试中仪器探头应避免红外线及阳光的直接照射及其他外界干扰。
A2.3 测量仪器
测量使用仪器，在国家未建立统一标准场前，暂以江苏宿迁无线电厂生产的RL-761型微波漏能仪，以及上海无线电二十六厂生产的RCO-1A微波漏能仪为测量使用仪器，但需定期校正。
A2.4 测试方法及数据处理
A2.4.1 在目前使用非各向同性探头的仪器测试时，将探头对着辐射方向，旋转探头至最大值。
A2.4.2 各测定点均需重复测试2--3次，取其平均值。
A2.4.3 测试值的取舍：全身辐射取头、胸、腹等处的最高值；肢体局部辐射取肢体某点的最高值；既有全身，又有局部的辐射，则取除肢体外所测的最高值。
附加说明：
本标准由卫生部卫生防疫司提出。
本标准由浙江医科大学负责起草。
本标准主要起草人姜槐、邵斌杰。
本标准由卫生部委托技术归口单位中国预防医学科学院劳动卫生与事业病研究所负责解释。
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微波辐射伤害与防护
微波辐射伤害与防护
随着我国微波技术的发展，在国防、科研和工农业生产方面的应用已越来越广泛，这对推动整个社会的发展起着促进作用。但是，它也给人类社会带来了一种新的危险──微波辐射。
现就微波的物理性质和生物效应及其对人T的危害以及微波辐射的安全防护等内容进行探讨，以避免伤害事故的发生。
1 微波的物理性质
微波是一种电磁波，它同高频电磁波一样是经电磁振荡电路中的电场与磁场能量的周期性变化而产生的，微波辐射通常是指频率在300~300000MHz波长在1m以下的电磁波。按其波长微波可划分为分米波、厘米波和毫米波，电厂常用的是百米波。
2 微波辐射对人T的危害
微波辐射是一种物理性污染源，它不易被人们察觉。有关微波对人T的危害，国外早在三十年代就有发现，但对职业性危害的系统研究，则始于五十年代，目前有关微波对人T的危害，已成为职业卫生学和环境医学的一项基本研究内容。
微波辐射对人T的伤害，主要是指低强度慢性辐射的影响，大强度的急性作用也可伤害人T，但很少发生。其表现为以下诸方面：
2．1 对神经系统的影响
神经系统对微波有较高的灵敏度，人T在反复接触低强度的电磁辐射后，会使中枢神经系统的机能发生变化，出现神经衰弱等症状，其主要表现为头昏、嗜睡、无力、易疲劳、记忆力衰退和脑电图慢波增多等。除了引起神经衰弱症以外，电磁辐射最具有特征的是使植物神经机能紊乱。
2．2 对心血管系统的影响
在微波作用下，常发生血液动力学失调，血管通透性改变，心电图变化等现象，长期受微波作用者的血压均降低，但也有增高的。对心电图的分析，除多数呈现心动过缓外，也有心动过速、窦性心律不齐，房性或室性早博，还有ST段压低下及T波低平等心肌肤缺血的改变。而另一些则可发展至植物神经性血管功能紊乱表现。
2．3 对眼的影响
人眼的晶体很容易遭受电磁辐射的照射，由于其内部血流量少，所以在电磁波辐射下温度极易升高。实验研究表现微波辐射可导致白内障，其阈值对单次照射约为100mW/cm2，对重复照射为80mW/cm2或更低些。高强度的电磁波辐射还可伤害角膜、虹膜和前房，可造成视力减退，或完全丧失。当强度低于上述阈值时，虽然不会引起白内障，但10~80mW/cm2，的电磁辐射仍能使晶状体混浊，并有可能使有色视野缩小和暗适应时间延长，造成某些视觉障碍。
2．4 对生殖系统的影响
从卫生学调查表明，长期从事微波作业，男性可出现阳蒌、性机能减退，女性出现月经紊乱，高强度的微波辐射还可能造成怀孕妇女的流产。此外，微波辐射还可能导致机体糖代谢紊乱，妇女分泌机能下降等。
总之，微波辐射时对人T健康的影响是多方面的，研究其对人T健康的影响，可为防治微波危害提供科学依据，且为更广泛地使用大功率微波技术创造必要的安全环境。
3 微波辐射的安全防护
为了防止微波辐射，保障从事微波作业人员的身体健康，经国家卫生部1989年2月批准《作业场所微波辐射卫生标准》，并于同年10月实施，该标准适用于接触微波辐射的各类作业。作为电力行业的技术标准《电力系统微波通信设计技术规程》和《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》亦相继制定孜孜不倦生标准的限量值，因此，由于诸标准的制定，为维护职工的身体健康，减少由微波辐射所造成的危害，起了极大的预防作用。
根据我国卫生标准和微波的物理特性及作业特点，其安全防护的原则主要是：针对泄漏源和辐射源及针对作业人员操作岗位的环境，采取有效的防护措施。
针对泄漏源和辐射源采取的安全防护措施，即对微波设备采用完善的屏蔽吸收收设施。其特点是尽量减少其设备的泄漏能，以便把泄漏到空间的功率密度降到最低限度。
针对作业人员操作岗位的环境采取的安全防护措施，即对作业地屏蔽和使用个人防护用具。其特点是尽量增加电磁波在传播媒质中的衰减，以便把入射到人T的功率密度降低到微波照射的卫生标准限值以下。
【关键词】微波生物效应；微波辐射；微波防护
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微波是指频率为3×102～3×105 MHz的电磁波，其相应波长是l m～1 mm，相对于低频无线电波，波长很短，具有光的直线传播特性，能聚焦成束，辐射本领强，易于穿透各种介质。当生物体受微波照射后，在生物化学、生物物理、组织形态、生理功能及行为等方面将会发生变化，这种现象就是微波的生物效应(biological effect of microwave，以下简称微波效应)。微波效应分为有益的和有害的两类，这两类效应都可以由微波热效应或微波的非热效应引起。微波的热效应是微波对生物组织中的盐离子、极性蛋白质分子加速振动而引起，使受照生物组织把所吸收的微波电磁能量转变为热能，因而使生物组织的温度升高。而微波的非热效应是无明显温升或温升无关的一种效应。
微波医学应用就是一种有益的微波效应，它包括微波诊断、微波治疗、微波解冻、微波解毒和微波杀菌等。有害的微波效应包括引起眼睛晶状体混浊；抑制精子产生，从而影响受精胚胎，使胎儿畸形和发育缓慢；引起失眠或嗜睡、头痛、头晕、疲乏；产生血液动力学失调、心律加快或变慢、心脏房室传导阻滞、心肌病变；影响铁的代谢及血红蛋白合成和白血球减少；影响内分泌及其他生理功能等。
由于人T是一个高度复杂的自适应系统，人T具有自适应自然环境变化的能力，并具有自我补偿外界环境所施加影响的能力。因此，如果微波效应处于人T的生理补偿范围以内的，则不引起明显的伤害，或停止照射后，出现的伤害经一段时间会自行消失。
1微波效应原理
当人T组织受微波电磁能照射时，人T内部产生热效应和非热效应。因为一切有机物质都含有相当多的水分，且水是极性分子，它们的正负电荷分布中心不重合，当电场改变时，极性分子快速来回摆动，吸收微波电磁能，并将其转换为热能。因此，微波加热是属于对介质的加热。由于水是导电物质，会产生电阻损耗。水分子在微波场中的振动频率为22.235 GHz，在此频率下，水对微波将产生共振吸收。对物质中的含水，共振频率—般将降低，对有水介质，其相对介电常数应为：
εr=ε’r-εnr
式中εr’为介电常数实部，它衡量介质的储能本领，εr”为损耗系数。水在3 cm波段(f=9 370 MHz)的εr’=64，εr”=29；而塑料薄膜的εr’=2～3，εr”=10-3～10-4。一般含水的介质具有大得多的介电常数和损耗系数，所以对微波具有很好的吸收性能，常作为微波的负载，这就是微波能快速加热和烹煮食物的原因。
由于人T组织中的含水量很高，可以很好地吸收微波电磁能，在微波电磁能的辐射下，人T组织将迅速得到加热，大量的临床治疗效果可以确认，热效应是微波电磁能用于临床治病的主要原因。微波能用于临床治疗的另一个重要原因是微波的生物效应，其现象是生物组织在微波段有共振吸收现象。用8 mW、几十毫瓦的微波功率可治疗胃溃疡有良好疗效已报导。
电子顺磁共振(EPR)在医疗上的诊断与核磁共振(NMR)的基本原理是相类似的，它们的旋进圆频率其表达式分别为：
ωoi=ΓiHo
ωoe=ΓeHo
式中Γi为核磁比；Γe为电子的旋磁比，其值比核磁比大1 000倍。故ωoe一般在微波段。由于人T血液有EPR信号，正常人与癌肿患者血液EPR的驰豫时间有所不同，据此可以早期诊断癌肿。微波也可以治癌，当人T组织的温度超过42 ℃时，微波对肿癌细胞具有明显的杀伤作用。
2微波辐射
微波电磁能的传播，一般是成直线束传递，但仍然会散射到周围空间，当它穿透到人T的正常组织时是有害的，损害程度与微波进入人T暴露区域的平均功率密度和平均暴露时间有一定的关系，通常用暴露剂量表示，微波穿入人T所允许的辐射剂量Cd可由下式表示：
Cd=∫T0Pd(t)dt=PdT
式中Cd的单位为mW·h/cm-2；Pd为微波辐射功率密度，单位为mW/cm2；T为人T组织受照射时间，单位为h。由此可见，人T组织受微波辐射的剂量是与微波功率大小及受照时间长短成正比关系。其剂量是表示某一段时间内功率密度的积累量。有的国家规定连续无限制照射时，允许功率密度为l μW/cm2，然而每天只照射20 min时，可允许l mW/cm2的功率密度。
但是，世界各个国家所规定的辐射剂量标准有所不同，如图l所示和表1所列出的数据差别是相当明显的。我国于1983年在全国卫生标准审定会上规定了人T的正常组织受微波辐射暂时标准剂量为每天连续工作6 h限制值为50 μW/cm2，每天连续工作8 h限制为30 μW/cm2。除此之外，由于人T组织受微波辐射时还与辐射源距离远近有关，近区场比远区场对人T伤害威胁更大。在大口径喇叭辐射场的近区定义为：
R<2D2/λ
式中R为微波源与辐射点的距离，D为天线直径，λ为工作波长，三者单位均为m。例如微波源的工作波长10 cm，发射喇叭直径为2 m，则R<2×22/0.1=80(m)。这说明在80 m范围内为近区，受微波辐射威胁大，在80 m以外属远区，影响随距离远而逐渐减小。一般来说，暴露区域微波辐射剂量和与微波源的距离平方成反比(1/r2)，但实际测量微波辐射剂量是处在线性(1/r)和平方律(1/r2)两者之间的衰变。假设探针天线的辐射功率为100 W，以球面波的形式辐射，则在距离探针天线l m处的功率密度为3.2 mW/cm2，在距离0.5 m处的功率密度为12.8 mW/cm2。如果是定向辐射天线，方向性强且距离近时，就可以用微波辐射功率和天线口截面积直接估算微波辐射的功率密度。假设微波辐射功率为100 W，天线口截面积为100 cm2，则辐射功率密度为1 W/cm2，该功率密度在近距离的区域内变化不很大，人T不宜靠近该区域内微波源的周围。
图1人T暴露标准、平均功率和平均时间（略）
表1各国微波辐射的安全标准（略）
3微波防护
由于微波对人T有伤害作用，对于从事微波技术工作的人员和接受微波治疗的患者，除有病变组织以外的部位，都应采取防护措施，一般可用铜丝网(网孔大小依微波频率而定，频率高，网孔小；频率低，网孔大)屏蔽，或穿戴特制的沉积有铜或银的微波防护服、防护帽和防护眼镜。
但是接触微波技术工作人员和一般居民受微波辐射功率密度及时间有所不同，由图2所示和表1可知，对海、陆、空三军和医务人员及居民所受微波的连续波和脉冲浪照波的平均功率密度及暴露时间也是不相同的。例如，我国规定在一天8 h连续辐射时其剂量不应超过30 μW/cm2；而短时间且间断地一天超过8 h工作时，剂量不超过300 μW/cm2。可是，在特殊情况下需要辐射剂量大于l mW/cm2环境中工作时，就必须使用微波防护用具，但日剂量不得超过300 μW/cm2，一般不允许在剂量超过5 mW/cm2的辐射环境中工作。
4结语
微波辐射在各种环境中的关系比较复杂，文中分析和估算仅供从事微波技术工作人员了解微波防护的职业标准剂量及防护措施等给予参考。
微波的泄漏及防护
http://www.hymw.com/wz/xlou2.htm
程红丽 刘健
Protection against the leakage during microwave therapy
一、微波辐射对人T健康的影响
近年来， 微波理疗在临床上越来越广泛采用， 已成为治疗疑难杂症甚至癌症有效手段之一。但是，传统的微波理疗设备，由于防护不好，造成较大泄漏，对患者和医护人员均造成一定伤害。
微波的生物学效应可分为热放应和非热效应两类。这两类效应均能对人T健康造成一定危害，一般地说非热效应引起的伤害远低于热效应。
低剂量微波辐射对人的神经系统，心血管系统等有一定的伤害作用。对神经系统的影响表现为神经衰弱和植物神经功能紊乱。据报道，在剂量≤10mW／cm2的微波辐射下工作三个月， 就可出现头痛，头晕， 疲劳等症状，工作半年至一年，上述症状加重，五年以上可出现明显的植物神经功能紊乱症状， 如头瘫 恶心、兴奋、烦躁、失眠， 心前区疼痛等。脉冲微波对神经系统的影响犬于连续式微波。低剂量微波辐射对心血管系统的影响表现为心血管系统植物性神经功能紊乱，如心动过缓、血压下降 心脏传导阻滞及脑电图改变等。
较大剂量微波辐射对人T的眼睛晶体和血液系统均有伤害。微波热效应可导致晶体蛋白变性， 从而产生自内障， 这一伤害是器质性的，不能因离开辐射和休养而得到恢复。较大剂量的微波辐射会引起血小板， 血细胞降低， 且其功能受损。
较大剂量的微波辐射还可使人T染色体发生结构和数目的畸变， 精子畸形或减少，而且还可引起先天性缺陷，流产． 阳萎和性欲减退。
二、国内外微波辐射标准
世界各国均很重视微波辐射对人T健康的危害， 原西德、英国，法国、捷克、波兰、苏联、瑞典、加拿大、美国、原东德等国均陆续制定了微波辐射安全标准见表1。由于依据的理论不同，标准各不相同。
我国也于1975年提出了3~10cm波段卫生标准。经过几年试行，1 983年通过并正式颁布了我国微波辐射安全标准为50 uW／cm2 ，日剂量400 uW ·h／cm2，个人防护条件下标准为lmW／cm2 。
三、 微波理疗中漏能的防护
由上所述可知，微波辐射对人T健康有一定危害， 因此在治疗过程中如何有效地防护健康部位免受辐射， 是微波理疗器械研制工作者面临的重大课题。目前， 对微波辐射漏能的防护有如下措施。
(一) 用直接接触型效应器代替辐射型效应器
传统的微波理疗机采用辐射型效应器，即效应器对准患部，中间隔一段空气，作用到患部的是远区辐射场(即平面波)。由于中间这一段空气媒质的散射，使治疗室内存在微波漏能。有的厂家制造了金属屏风去防护医务人员， 但实际上915MHz．或2450MHz微波， 金属屏风是根本起不到防护作用的。
近年来研制成功了直接接触式效应器，不但大幅度减少了微波漏能， 也大大减少了效应器体积。直接接触式效应器在使用时， 直接贴扣在患部，和用近区振荡场，中间没有空间分隔，因而漏能很小。文献(1-2)中详细介绍了几种直接接触式效应器的结构、 设计方法和性能。
采用直接接触式效应器较辐射式效应器， 其微波透入深度有所降低， 且随着直接接触式效应器口径尺寸的变小而降低，其透入深度几乎与工作频率无关(图1)
(二) 加扼流圈
在体外效应器和插入体腔式效应器前端加扼流圈，能更进一步地抑制漏能辐射(图2)。扼流圈的结构是一终端短路的圆圈，长度一般为 λg／4(λg为波导波长)。根据传输线理论，终端短路的结构，在距终端λg／4处相当于开路， 由于短路面阻抗为o，而开路面阻抗无限大，因而回授之漏能不会在开路处辐射出，而全汇流至短路面，从而避免了漏能。文献（1） 报道的就是带有扼流圈的直接接触式效应器。
(三) 加匹配衬垫
效应器阻抗与人T阻抗不匹配， 是造成反射的最主要原因。过大的反射， 不仅使漏能加大， 而且也极易烧毁微波源。因而往往采用在直接接触式效应器与患部之间部之间加匹配衬垫的方法来减少反射，从而减少漏能。图3所示匹配衬垫是一内装具有空气和人T介电常数之问的介质粉束(如Al2O3)， 这样在效应器与人T之间起到中间过渡的作用。
(四) 使用微波防护垫
采用带扼流圈的直接接触式效应器并加匹配衬垫， 已能使微波漏能降低到极低， 但若觉得还不满意的话， 可以再加上微波防护垫(图4)。当然，微波防护垫也可单独与效应器使用。微波防护垫有反射型和吸射型两种。反射型微波防护垫是由两层导电布， 中间开一个有效应器口径孔；也可用一般的布，中间填充钢丝网构成(120目钢丝网)。其工作原理是将微波漏能加以屏蔽，避免其向外辐射。吸收型防护垫由一个布袋， 其中填充吸波材料，其中间开一个孔以安教效应器 其工作原理是将微波漏能吸收掉， 以避免其向外辐射。
作者综合用导电布作布袋， 其中填充均匀渗透了胶体石墨的海绵，对微波辐射衰减大于90分贝， 其防护性能更佳。
参考文献
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A．G．Brejcha．eta1 Microwave apparatus for the treatment of cancer， Microwave Jourral 1980；January ：39一4
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