Mikrowellenstrahlungsdefinition

Mikrowellenstrahlung ist eine Art elektromagnetischer Strahlung. Das Präfix "micro-" in Mikrowellen bedeutet nicht, dass Mikrowellen Wellenlängen im Mikrometerbereich haben, sondern dass Mikrowellen im Vergleich zu herkömmlichen Radiowellen (Wellenlängen von 1 mm bis 100.000 km) sehr kleine Wellenlängen haben. Im elektromagnetischen Spektrum fallen Mikrowellen zwischen Infrarotstrahlung und Radiowellen.

Frequenzen

Mikrowellenstrahlung hat eine Frequenz zwischen 300 MHz und 300 GHz (1 GHz bis 100 GHz in der Funktechnik) oder eine Wellenlänge im Bereich von 0,1 cm bis 100 cm. Das Spektrum umfasst die Funkbänder SHF (Superhochfrequenz), UHF (Ultrahochfrequenz) und EHF (Extremhochfrequenz oder Millimeterwellen).

Während niederfrequente Radiowellen den Konturen der Erde folgen und von Schichten in der Atmosphäre abprallen können, bewegen sich Mikrowellen nur in Sichtweite, in der Regel auf 30 bis 40 Meilen auf der Erdoberfläche. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Mikrowellenstrahlung ist, dass sie von Feuchtigkeit absorbiert wird. Ein Phänomen namens Regen verblasst tritt am oberen Ende des Mikrowellenbandes auf. Nach 100 GHz absorbieren andere Gase in der Atmosphäre die Energie und machen die Luft im Mikrowellenbereich undurchsichtig, obwohl sie im sichtbaren und infraroten Bereich transparent sind.

Bandbezeichnungen

Da Mikrowellenstrahlung einen so breiten Wellenlängen- / Frequenzbereich umfasst, wird sie in IEEE-, NATO-, EU- oder andere Radarbandbezeichnungen unterteilt:

Bandbezeichnung	Frequenz	Wellenlänge	Verwendet
L-Band	1 bis 2 GHz	15 bis 30 cm	Amateurfunk, Mobiltelefone, GPS, Telemetrie
S-Band	2 bis 4 GHz	7,5 bis 15 cm	Radioastronomie, Wetterradar, Mikrowellen, Bluetooth, einige Kommunikationssatelliten, Amateurfunk, Handys
C-Band	4 bis 8 GHz	3,75 bis 7,5 cm	Fernfunk
X-Band	8 bis 12 GHz	25 bis 37,5 mm	Satellitenkommunikation, terrestrisches Breitband, Weltraumkommunikation, Amateurfunk, Spektroskopie
Ku Band	12 bis 18 GHz	16,7 bis 25 mm	Satellitenkommunikation, Spektroskopie
K-Band	18 bis 26,5 GHz	11,3 bis 16,7 mm	Satellitenkommunikation, Spektroskopie, Automobilradar, Astronomie
Kein Band	26,5 bis 40 GHz	5,0 bis 11,3 mm	Satellitenkommunikation, Spektroskopie
Q-Band	33 bis 50 GHz	6,0 bis 9,0 mm	Autoradar, molekulare Rotationsspektroskopie, terrestrische Mikrowellenkommunikation, Radioastronomie, Satellitenkommunikation
U-Band	40 bis 60 GHz	5,0 bis 7,5 mm
V-Band	50 bis 75 GHz	4,0 bis 6,0 mm	Molekulare Rotationsspektroskopie, Millimeterwellenforschung
W-Band	75 bis 100 GHz	2,7 bis 4,0 mm	Radar-Targeting und Tracking, Kfz-Radar, Satellitenkommunikation
F-Band	90 bis 140 GHz	2,1 bis 3,3 mm	SHF, Radioastronomie, die meisten Radargeräte, Satellitenfernsehen, Wireless LAN
D-Band	110 bis 170 GHz	1,8 bis 2,7 mm	EHF, Mikrowellenrelais, Energiewaffen, Millimeterwellenscanner, Fernerkundung, Amateurfunk, Radioastronomie

Verwendet

Mikrowellen werden hauptsächlich für die Kommunikation verwendet, einschließlich analoger und digitaler Sprach-, Daten- und Videoübertragungen. Sie werden auch für Radar (RAdio Detection and Ranging) zur Verfolgung des Wetters, für Radargeschwindigkeitskanonen und für die Flugsicherung verwendet. Radioteleskope verwenden große Antennen, um Entfernungen zu bestimmen, Oberflächen zu kartieren und Radiosignaturen von Planeten, Nebeln, Sternen und Galaxien zu untersuchen. Mikrowellen werden verwendet, um Wärmeenergie zum Erhitzen von Lebensmitteln und anderen Materialien zu übertragen.

Quellen

Kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ist eine natürliche Quelle von Mikrowellen. Die Strahlung wird untersucht, um Wissenschaftlern das Verständnis des Urknalls zu erleichtern. Sterne, einschließlich der Sonne, sind natürliche Mikrowellenquellen. Atome und Moleküle können unter den richtigen Bedingungen Mikrowellen aussenden. Vom Menschen verursachte Mikrowellenquellen umfassen Mikrowellenöfen, Master, Schaltkreise, Kommunikationssendetürme und Radar.

Zur Erzeugung von Mikrowellen können entweder Festkörpergeräte oder spezielle Vakuumröhren verwendet werden. Beispiele für Festkörpervorrichtungen umfassen Masern (im Wesentlichen Laser, bei denen das Licht im Mikrowellenbereich liegt), Gunn-Dioden, Feldeffekttransistoren und IMPATT-Dioden. Die Vakuumröhrengeneratoren verwenden elektromagnetische Felder, um Elektronen in einem dichtemodulierten Modus zu lenken, bei dem Gruppen von Elektronen anstelle eines Stroms durch die Vorrichtung fließen. Diese Vorrichtungen umfassen das Klystron, das Gyrotron und das Magnetron.

Auswirkungen auf die Gesundheit

Mikrowellenstrahlung wird "Strahlung" genannt, weil sie nach außen strahlt und nicht, weil sie entweder radioaktiv oder ionisierend ist. Es ist nicht bekannt, dass niedrige Mikrowellenstrahlungswerte nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Einige Studien deuten jedoch darauf hin, dass eine Langzeitexposition krebserzeugend sein kann.

Mikrowellenexposition kann Katarakte verursachen, da die dielektrische Erwärmung Proteine ​​in der Augenlinse denaturiert und diese milchig werden lässt. Während alle Gewebe anfällig für Erhitzung sind, ist das Auge besonders anfällig, da es keine Blutgefäße hat, um die Temperatur zu modulieren. Mikrowellenstrahlung ist mit dem verbunden Mikrowellen-Gehöreffekt, bei der die Mikrowellenexposition Summgeräusche und Klicks erzeugt. Dies wird durch Wärmeausdehnung im Innenohr verursacht.

Mikrowellenverbrennungen können in tieferen Geweben auftreten - nicht nur an der Oberfläche -, da Mikrowellen von Geweben, die viel Wasser enthalten, leichter absorbiert werden. Niedrigere Expositionsniveaus erzeugen jedoch Wärme ohne Verbrennungen. Dieser Effekt kann für eine Vielzahl von Zwecken genutzt werden. Das US-Militär nutzt Millimeterwellen, um Zielpersonen mit unangenehmer Hitze abzuwehren. Als weiteres Beispiel belebte James Lovelock 1955 gefrorene Ratten mit Mikrowellendiathermie. 

Referenz

• Andjus, R. K .; Lovelock, J. E. (1955). "Reanimation von Ratten bei Körpertemperaturen zwischen 0 und 1 ° C durch Mikrowellendiathermie". Das Journal der Physiologie. 128 (3): 541 & ndash; 546.