微波爐輻射的研究

吳艷，陳雪霞，曾百科，蔣毅，張文

（四川省內(nèi)江師范學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院，四川內(nèi)江,641110）

微波爐輻射的研究

吳艷，陳雪霞，曾百科，蔣毅，張文

（四川省內(nèi)江師范學(xué)院物理與電子信息工程學(xué)院，四川內(nèi)江,641110）

微波爐由于其高效率和微波的殺菌作用，而且還很容易保持食物營養(yǎng)水分，深受人們喜愛。分析微波爐輻射近況及其發(fā)生過程，對微波爐輻射情況進(jìn)行系列的測試與分析，評價微波爐輻射的固有危險性，提出微波爐輻射防范措施。

微波爐；輻射；檢測；防范

0 引言

大多數(shù)人認(rèn)為，微波爐是有危害的，因此更多的主觀被形成，認(rèn)為使用微波爐有害。微波爐中以直流電為電源的磁控管產(chǎn)生的微波與大多數(shù)人所認(rèn)知的自然界微波不同，不能一概而論。微波爐使用手冊通常附有電路圖，其工作原理是將家庭電路中的交變電流轉(zhuǎn)化為被微波爐所利用的直流電。微波爐的核心裝置——磁控管以直流電為電源產(chǎn)生可以加熱食物的微波，經(jīng)過波導(dǎo)管輸送至加熱室實施對食物的加熱，整個過程完成了電能向熱能的轉(zhuǎn)化，微波爐一旦停止運(yùn)作，微波也會逐漸消失，所以微波并不可能會貯存于食物中。微波爐是排在國內(nèi)家電輻射第一，中國環(huán)境監(jiān)測中心表示已經(jīng)超出國家標(biāo)準(zhǔn)雙輻射說，所以人們使用微波爐得當(dāng)，不會對人體造成傷害。

1 微波爐的原理結(jié)構(gòu)

1.1 微波爐工作原理

微波爐是利用食物自身吸收周圍的微波能量使其轉(zhuǎn)化為自身熱量的一種加熱用具。在微波爐磁控管中產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)管傳輸?shù)轿⒉t腔中，再經(jīng)過一定的處理后，在爐腔里形成均勻分布的微波電場，將食物放入微波爐中，通過控制微波電場強(qiáng)度，控制中心可以控制加熱食物所需時間，來執(zhí)行各種烹飪過程。

1.2 微波爐的基本結(jié)構(gòu)以及特性效應(yīng)

1.2.1 微波爐的基本結(jié)構(gòu)

微波爐的主要部件為磁控管、電源變壓器、爐腔、爐門、定時器和功率分配器。

（1）磁控管。磁控管又稱微波發(fā)生器，是微波爐的重要組成成分，其能產(chǎn)生微波爐工作的“原料”——微波并將其發(fā)射出來，其工作組成部件是管芯和磁鐵，管芯由陽極、燈絲與天線等構(gòu)成，而磁鐵是能在陰陽兩極之間形成豎直方向的穩(wěn)定的強(qiáng)磁場的永久磁鐵。磁控管里分布有陰陽兩極，兩極之間形成一個平行于管道的穩(wěn)定的強(qiáng)磁場，在磁控管兩端輸入一定的電壓后，陰極發(fā)射出電子，該束電子在內(nèi)部電場與外部磁場的共同作用下做空間圓周運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡如同一具彈簧，逐漸靠近陽極。當(dāng)電子進(jìn)入陽極周圍的振諧腔后，開始做以2450MHZ為頻率的震蕩，產(chǎn)生相同頻率的微波。

（2）電源變壓器。給磁控管提供電壓的金屬管電源變壓器，且頻率為2450MHz、額定微波輸出功率不大于1KW。

（3）爐腔。爐腔也稱諧振腔，把微波轉(zhuǎn)化成熱能來加熱食物的地方，爐腔內(nèi)表面涂有非磁性材料。爐腔由金屬的反射板圍成。磁控管產(chǎn)生的微波導(dǎo)入爐腔后在里面往復(fù)反射，反射過程中與食物接觸并傳遞能量。爐腔的尺寸設(shè)計也是有講究的，爐腔的邊長被設(shè)計為微波爐產(chǎn)生的微波導(dǎo)波波長的1/2，目的是在達(dá)到均勻加熱的同時，腔內(nèi)維持穩(wěn)定的諧振，諧振區(qū)間稍微變長。

（4）爐門。爐門是食物進(jìn)出微波爐的關(guān)口，是微波爐密閉爐腔不可或缺的部分。為了防止微波泄漏，并能方便地觀察加熱爐內(nèi)的食品，爐門由耐高溫鋼化玻璃和金屬玻璃構(gòu)成，并且周圍的門與微縫密封微波防漏裝置。爐門采用多重安全聯(lián)鎖裝置，當(dāng)門打開時，無論微波爐是否在工作，門聯(lián)鎖裝置都能有效切斷微波爐的電源，保證爐腔內(nèi)不放電。

（5）定時器。定時器的主要部件是微型同步電機(jī)、降速齒輪總成和定時開關(guān)。人們可以通過控制定時器時間旋鈕來控制電源的接通與斷開以及定時，接通電源后，定時器啟動電機(jī)轉(zhuǎn)動，相鄰插頭之間形成間歇電源與斷電。

（6）時間功率控制器。在微波爐運(yùn)作時，磁控管的電源周期性通斷，使磁控管有序地產(chǎn)生微波，通過變更微波爐的工作時間，來控制磁控管的運(yùn)作時間，確定食物的加熱時間，從而完成對微波輸出功率的調(diào)控；時間功率控制器和定時器是用的同一電機(jī)來驅(qū)動的。

1.2.2 微波爐的兩個效應(yīng)及三個特性

微波爐在工作過程中會產(chǎn)生兩個效應(yīng)。（1）波熱效應(yīng)。微波爐腔內(nèi)微波的電磁頻率高達(dá)2450 MHZ,該微波加熱食物內(nèi)的水分子, 保持24億5000萬次/秒的周期振蕩,水分子之間的相互作用促使高速摩擦產(chǎn)生的高溫，從而快速加熱食物(2)生物效應(yīng)。因為微生物對微波的吸納能力比周圍介質(zhì)強(qiáng)，而微波能致使微生物細(xì)胞破裂死亡，所以微波電磁場微生物有殺滅作用。

微波爐在工作過程中會產(chǎn)生三個特性。(1)反射性。微波爐的內(nèi)壁由特殊鋼板組成，有反射微波的功能，微波能穿透食物，提高熱效率。值得提醒的是，在微波爐內(nèi)待熱食物不能用金屬器皿盛裝，否則微波在微波爐與金屬器皿間來回反射，致使食物得不到加熱的同時器皿的溫度也急劇升高，造成微波爐內(nèi)產(chǎn)生火花，對人身安全構(gòu)成威脅。（2）穿透性。微波波長比較長，因此具有較高的穿透性。微波與光波都屬于電磁波，電磁波能穿透一般非金屬器皿并且?guī)缀醪槐晃?，在微波爐加熱食物過程中，這些器皿不含有水分，則不會發(fā)熱，但加熱的食物通過熱傳導(dǎo)使器皿變熱。（3）吸收性。也稱致熱性。微波爐里的食物和水能吸收微波，分子之間相互作用摩擦生熱，溫度升高，進(jìn)而加熱食物。因為食物的各種屬性的不同，因此微波對各種食物的滲透程度也不同。

2 微波泄漏和危害

2.1 微波泄漏

微波爐的玻璃窗中間用金屬網(wǎng)作為夾層，關(guān)門時，爐門上仍存在縫隙，不少人擔(dān)心會從縫隙中漏出微波。

據(jù)物理學(xué)常識，微波能通過的金屬孔洞必須滿足一個條件：直徑大于其波長的1/4，微波爐產(chǎn)生的微波波長約為12 厘米，而微波爐觀察窗的金屬孔直徑和門封條的差距均不超過3 厘米，可知理論上不可能從微波爐爐腔內(nèi)泄露微波出來。

2.2 微波輻射危害

（1）影響神經(jīng)系統(tǒng)。人體在受到長期微波輻射后，致使人體的神經(jīng)系統(tǒng)衰弱，記憶力下降、精神萎靡不振等癥狀，以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能發(fā)生顯著的變化，甚至嚴(yán)重時會造成腦損傷，致使大腦皮層細(xì)胞無法活動。

（2）影響生殖系統(tǒng)。由于生殖系統(tǒng)對輻射更敏感，所以電磁輻射在一定條件下會對人體生殖系統(tǒng)造成無法修復(fù)的損傷，嚴(yán)重影響人體的生殖功能。

（3）對眼的影響。在微波輻射的作用下，人眼晶體血流量減少，極易遭受微波的輻射，長期的微波輻射會損害眼睛的結(jié)構(gòu)，以致視力衰退、視野縮小，甚至造成視覺障礙。

3 微波爐輻射的測試與分析

作者通過電磁輻射測試儀的儀器來測試微波爐產(chǎn)品格蘭仕G80 F23 CN3 LN- C2( R2)（該產(chǎn)品已使用1年），得出以下結(jié)論：

微波爐正常工作，加熱食物，使用電磁輻射測試儀測量微波爐不同方位的前，后，左，右以及頂部。如表1所示，可知測量結(jié)果：頂部輻射值為237 mW/ cm2，前部輻射值為288 mW/ cm2，后部輻射值為203 mW/ cm2，左方輻射值為240 mW/ cm2，右方輻射值為90 mW/ cm2且使用年限1年。可知在前方的輻射值是最高的，由表中的數(shù)據(jù)可知，微波爐的前方或左方的輻射值是最高的，后方的輻射值比較低。

把一個標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載放進(jìn)爐腔內(nèi)，施加額定電壓，功率控制到最大，用電磁輻射測試儀測量表面5厘米上任意點(diǎn)測試微波功率密度，其表中數(shù)據(jù)值未超過5毫瓦每平方厘米，視為合格產(chǎn)品。

表1 微波爐輻射測試

4 微波爐輻射的防范

微波爐輻射的防范需注意以下幾點(diǎn)：（1）保持距離：人不得在微波爐附近停留過久，微波爐開始工作后，最好與微波爐保持2.5～3米的安全距離。微波爐與電視機(jī)、收音機(jī)等電器放置在一起，很容易影響人們對微波爐工作狀態(tài)的判斷。（2）改善環(huán)境：注意保持房間內(nèi)的空氣流通，控制好房間的溫度及濕度，家用電器不要集中放置，微波爐附近不能有磁性或鐵性物質(zhì)。（3）個人防護(hù)：使用微波爐必須保持爐門緊閉，防止眼睛直接觀察微波爐的工作狀態(tài)，孕婦和兒童應(yīng)盡量遠(yuǎn)離微波爐。微波爐進(jìn)入工作狀態(tài)后，人們不受微波爐輻射的安全距離是1m以外；特別應(yīng)該注意的是，切忌將眼睛貼在微波爐門上去觀察微波爐的烹飪過程。因為微波會刺激到眼睛，免得受到不必要的傷害。（4）微波爐的使用：因為電磁波能在金屬表面發(fā)生反射，所以烹飪過程中盛裝食物的用具不能使用金屬器皿放進(jìn)微波爐。這不僅致使食物無法加熱，甚至起火產(chǎn)生爆炸，對人身安全造成威脅，甚至嚴(yán)重時會損壞微波爐的主要器件，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。還有，值得注意的是，微波爐里沒有食物的時候，請不要啟動微波爐，否則容易損壞磁控管。（5）注意檢查維修：為了防止微波泄露導(dǎo)致人體受到輻射，應(yīng)定期對微波爐爐門四周和門鎖進(jìn)行仔細(xì)的檢查，如發(fā)現(xiàn)損壞或者變形之處，應(yīng)立即停止使用，并立即送到維修處維修。

5 結(jié)束語

隨著生活的時代發(fā)展，微波爐既方便又快捷，已經(jīng)成為人們生活中必不可少的生活工具，但人們也心生擔(dān)憂微波爐會給人們帶來身體輻射的危害，通過以上文字的論述，可以知道人們只要安全的正確使用微波爐，并使用過程中保持一定的距離以及注意定期檢查微波爐器件，就不會給人們造成人體危害。

[1]李蓉,張林昌.微波爐的電磁輻射研究及國際標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)[J].家用電器科技,2000(6).

[2]李仲.電磁輻射對人體的傷害與防護(hù)[J].科技信息,2006(8).

Study on Microwave Radiation

Wu Yan,Chen Xuexia,Zeng Baike,Jiang Yi,Zhang Wen
(College of Physics and Electronic Information Engineering Neijiang Normal University,Neijiang Sichuan,641110)

due to its high efficiency and microwave sterilization,and very easy to keep the food nutrients water， loved by the people. Present situation and the process of analysis of microwave radiation; for a series of tests and analysis of microwave radiation, evaluation of microwave radiation inherent risk and prevention.

Microwave Ovens; Radiation; Detection; Prevention

2016年內(nèi)江師范學(xué)院“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目X2016482；四川省教育廳重點(diǎn)項目16ZA0314 。