微波炉辐射的研究

吴艳，陈雪霞，曾百科，蒋毅，张文

（四川省内江师范学院物理与电子信息工程学院，四川内江,641110）

微波炉辐射的研究

吴艳，陈雪霞，曾百科，蒋毅，张文

（四川省内江师范学院物理与电子信息工程学院，四川内江,641110）

微波炉由于其高效率和微波的杀菌作用，而且还很容易保持食物营养水分，深受人们喜爱。分析微波炉辐射近况及其发生过程，对微波炉辐射情况进行系列的测试与分析，评价微波炉辐射的固有危险性，提出微波炉辐射防范措施。

微波炉；辐射；检测；防范

0 引言

大多数人认为，微波炉是有危害的，因此更多的主观被形成，认为使用微波炉有害。微波炉中以直流电为电源的磁控管产生的微波与大多数人所认知的自然界微波不同，不能一概而论。微波炉使用手册通常附有电路图，其工作原理是将家庭电路中的交变电流转化为被微波炉所利用的直流电。微波炉的核心装置——磁控管以直流电为电源产生可以加热食物的微波，经过波导管输送至加热室实施对食物的加热，整个过程完成了电能向热能的转化，微波炉一旦停止运作，微波也会逐渐消失，所以微波并不可能会贮存于食物中。微波炉是排在国内家电辐射第一，中国环境监测中心表示已经超出国家标准双辐射说，所以人们使用微波炉得当，不会对人体造成伤害。

1 微波炉的原理结构

1.1 微波炉工作原理

微波炉是利用食物自身吸收周围的微波能量使其转化为自身热量的一种加热用具。在微波炉磁控管中产生的微波通过波导管传输到微波炉腔中，再经过一定的处理后，在炉腔里形成均匀分布的微波电场，将食物放入微波炉中，通过控制微波电场强度，控制中心可以控制加热食物所需时间，来执行各种烹饪过程。

1.2 微波炉的基本结构以及特性效应

1.2.1 微波炉的基本结构

微波炉的主要部件为磁控管、电源变压器、炉腔、炉门、定时器和功率分配器。

（1）磁控管。磁控管又称微波发生器，是微波炉的重要组成成分，其能产生微波炉工作的“原料”——微波并将其发射出来，其工作组成部件是管芯和磁铁，管芯由阳极、灯丝与天线等构成，而磁铁是能在阴阳两极之间形成竖直方向的稳定的强磁场的永久磁铁。磁控管里分布有阴阳两极，两极之间形成一个平行于管道的稳定的强磁场，在磁控管两端输入一定的电压后，阴极发射出电子，该束电子在内部电场与外部磁场的共同作用下做空间圆周运动，其运动轨迹如同一具弹簧，逐渐靠近阳极。当电子进入阳极周围的振谐腔后，开始做以2450MHZ为频率的震荡，产生相同频率的微波。

（2）电源变压器。给磁控管提供电压的金属管电源变压器，且频率为2450MHz、额定微波输出功率不大于1KW。

（3）炉腔。炉腔也称谐振腔，把微波转化成热能来加热食物的地方，炉腔内表面涂有非磁性材料。炉腔由金属的反射板围成。磁控管产生的微波导入炉腔后在里面往复反射，反射过程中与食物接触并传递能量。炉腔的尺寸设计也是有讲究的，炉腔的边长被设计为微波炉产生的微波导波波长的1/2，目的是在达到均匀加热的同时，腔内维持稳定的谐振，谐振区间稍微变长。

（4）炉门。炉门是食物进出微波炉的关口，是微波炉密闭炉腔不可或缺的部分。为了防止微波泄漏，并能方便地观察加热炉内的食品，炉门由耐高温钢化玻璃和金属玻璃构成，并且周围的门与微缝密封微波防漏装置。炉门采用多重安全联锁装置，当门打开时，无论微波炉是否在工作，门联锁装置都能有效切断微波炉的电源，保证炉腔内不放电。

（5）定时器。定时器的主要部件是微型同步电机、降速齿轮总成和定时开关。人们可以通过控制定时器时间旋钮来控制电源的接通与断开以及定时，接通电源后，定时器启动电机转动，相邻插头之间形成间歇电源与断电。

（6）时间功率控制器。在微波炉运作时，磁控管的电源周期性通断，使磁控管有序地产生微波，通过变更微波炉的工作时间，来控制磁控管的运作时间，确定食物的加热时间，从而完成对微波输出功率的调控；时间功率控制器和定时器是用的同一电机来驱动的。

1.2.2 微波炉的两个效应及三个特性

微波炉在工作过程中会产生两个效应。（1）波热效应。微波炉腔内微波的电磁频率高达2450 MHZ,该微波加热食物内的水分子, 保持24亿5000万次/秒的周期振荡,水分子之间的相互作用促使高速摩擦产生的高温，从而快速加热食物(2)生物效应。因为微生物对微波的吸纳能力比周围介质强，而微波能致使微生物细胞破裂死亡，所以微波电磁场微生物有杀灭作用。

微波炉在工作过程中会产生三个特性。(1)反射性。微波炉的内壁由特殊钢板组成，有反射微波的功能，微波能穿透食物，提高热效率。值得提醒的是，在微波炉内待热食物不能用金属器皿盛装，否则微波在微波炉与金属器皿间来回反射，致使食物得不到加热的同时器皿的温度也急剧升高，造成微波炉内产生火花，对人身安全构成威胁。（2）穿透性。微波波长比较长，因此具有较高的穿透性。微波与光波都属于电磁波，电磁波能穿透一般非金属器皿并且几乎不被吸收，在微波炉加热食物过程中，这些器皿不含有水分，则不会发热，但加热的食物通过热传导使器皿变热。（3）吸收性。也称致热性。微波炉里的食物和水能吸收微波，分子之间相互作用摩擦生热，温度升高，进而加热食物。因为食物的各种属性的不同，因此微波对各种食物的渗透程度也不同。

2 微波泄漏和危害

2.1 微波泄漏

微波炉的玻璃窗中间用金属网作为夹层，关门时，炉门上仍存在缝隙，不少人担心会从缝隙中漏出微波。

据物理学常识，微波能通过的金属孔洞必须满足一个条件：直径大于其波长的1/4，微波炉产生的微波波长约为12 厘米，而微波炉观察窗的金属孔直径和门封条的差距均不超过3 厘米，可知理论上不可能从微波炉炉腔内泄露微波出来。

2.2 微波辐射危害

（1）影响神经系统。人体在受到长期微波辐射后，致使人体的神经系统衰弱，记忆力下降、精神萎靡不振等症状，以及中枢神经系统机能发生显着的变化，甚至严重时会造成脑损伤，致使大脑皮层细胞无法活动。

（2）影响生殖系统。由于生殖系统对辐射更敏感，所以电磁辐射在一定条件下会对人体生殖系统造成无法修复的损伤，严重影响人体的生殖功能。

（3）对眼的影响。在微波辐射的作用下，人眼晶体血流量减少，极易遭受微波的辐射，长期的微波辐射会损害眼睛的结构，以致视力衰退、视野缩小，甚至造成视觉障碍。

3 微波炉辐射的测试与分析

作者通过电磁辐射测试仪的仪器来测试微波炉产品格兰仕G80 F23 CN3 LN- C2( R2)（该产品已使用1年），得出以下结论：

微波炉正常工作，加热食物，使用电磁辐射测试仪测量微波炉不同方位的前，后，左，右以及顶部。如表1所示，可知测量结果：顶部辐射值为237 mW/ cm2，前部辐射值为288 mW/ cm2，后部辐射值为203 mW/ cm2，左方辐射值为240 mW/ cm2，右方辐射值为90 mW/ cm2且使用年限1年。可知在前方的辐射值是最高的，由表中的数据可知，微波炉的前方或左方的辐射值是最高的，后方的辐射值比较低。

把一个标准的负载放进炉腔内，施加额定电压，功率控制到最大，用电磁辐射测试仪测量表面5厘米上任意点测试微波功率密度，其表中数据值未超过5毫瓦每平方厘米，视为合格产品。

表1 微波炉辐射测试

4 微波炉辐射的防范

微波炉辐射的防范需注意以下几点：（1）保持距离：人不得在微波炉附近停留过久，微波炉开始工作后，最好与微波炉保持2.5～3米的安全距离。微波炉与电视机、收音机等电器放置在一起，很容易影响人们对微波炉工作状态的判断。（2）改善环境：注意保持房间内的空气流通，控制好房间的温度及湿度，家用电器不要集中放置，微波炉附近不能有磁性或铁性物质。（3）个人防护：使用微波炉必须保持炉门紧闭，防止眼睛直接观察微波炉的工作状态，孕妇和儿童应尽量远离微波炉。微波炉进入工作状态后，人们不受微波炉辐射的安全距离是1m以外；特别应该注意的是，切忌将眼睛贴在微波炉门上去观察微波炉的烹饪过程。因为微波会刺激到眼睛，免得受到不必要的伤害。（4）微波炉的使用：因为电磁波能在金属表面发生反射，所以烹饪过程中盛装食物的用具不能使用金属器皿放进微波炉。这不仅致使食物无法加热，甚至起火产生爆炸，对人身安全造成威胁，甚至严重时会损坏微波炉的主要器件，造成不必要的经济损失。还有，值得注意的是，微波炉里没有食物的时候，请不要启动微波炉，否则容易损坏磁控管。（5）注意检查维修：为了防止微波泄露导致人体受到辐射，应定期对微波炉炉门四周和门锁进行仔细的检查，如发现损坏或者变形之处，应立即停止使用，并立即送到维修处维修。

5 结束语

随着生活的时代发展，微波炉既方便又快捷，已经成为人们生活中必不可少的生活工具，但人们也心生担忧微波炉会给人们带来身体辐射的危害，通过以上文字的论述，可以知道人们只要安全的正确使用微波炉，并使用过程中保持一定的距离以及注意定期检查微波炉器件，就不会给人们造成人体危害。

[1]李蓉,张林昌.微波炉的电磁辐射研究及国际标准动态[J].家用电器科技,2000(6).

[2]李仲.电磁辐射对人体的伤害与防护[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年内江师范学院“大学生创新创业训练计划”项目X2016482；四川省教育厅重点项目16ZA0314 。