Vi ba hay vi sóng (Tiếng Anh: microwave) là sóng điện từ có bước sóng dài hơn tia hồng ngoại, nhưng ngắn hơn sóng radio. Vi ba còn gọi là sóng tần số siêu cao (SHF), có bước sóng khoảng từ 30 cm (tần số 1 GHz) đến 1 cm (tần số 30 GHz). Tuy vậy, ranh giới giữa tia hồng ngoại, vi ba và sóng radio tần số cực cao (UHF) là rất tuỳ ý và thay đổi trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau. Sự tồn tại của sóng điện từ, trong đó vi ba là một phần của phổ tần số cao, được James Clerk Maxwell dự đoán năm 1864 từ các phương trình Maxwell nổi tiếng. Năm 1888, Heinrich Hertz đã chế tạo được thiết bị phát sóng radio, nhờ vậy lần đầu tiên chứng minh sự tồn tại của sóng điện từ.
| Tên | Bước sóng | Tần số (Hz) | Năng lượng photon (eV) |
|---|---|---|---|
| Tia gamma | ≤ 0,01 nm | ≥ 30 EHz | 124 keV - 300+ GeV |
| Tia X | 0,01 nm - 10 nm | 30 EHz - 30 PHz | 124 eV - 124 keV |
| Tia tử ngoại | 10 nm - 380 nm | 30 PHz - 790 THz | 3.3 eV - 124 eV |
| Ánh sáng nhìn thấy | 380 nm-760 nm | 790 THz - 430 THz | 1.7 eV - 3.3 eV |
| Tia hồng ngoại | 760 nm - 1 mm | 430 THz - 300 GHz | 1.24 meV - 1.7 eV |
| Vi ba | 1 mm - 1 met | 300 GHz - 300 MHz | 1.7 eV - 1.24 meV |
| Sóng vô tuyến | 1 mm - 100000 km | 300 GHz - 3 Hz | 12.4 feV - 1.24 meV |
Chú thích: trên 300 GHz, khí quyển Trái Đất hấp thụ bức xạ điện từ mạnh đến nỗi khí quyển thực sự không trong suốt đối với các tần số cao của bức xạ điện từ, nhưng khí quyển lại trở nên trong suốt trong phần quang phổ nhìn thấy được và vùng hồng ngoại.
Có thể tạo ra vi ba bằng nhiều thiết bị, chia làm hai loại: thiết bị chất rắn và thiết bị ống chân không.
Thiết bị vi ba chất rắn dựa trên chất bán dẫn như silicon hoặc arsenua galli, và ngay cả các transistor hiệu ứng trường (FET), transistor tiếp xúc mặt lưỡng cực (BJT), các diode Gunn và diode IMPATT (diode dòng thác va chạm có thời gian quá cảnh). Từ các transistor tiêu chuẩn người ta phát triển những linh kiện tốc độ cao hơn dùng trong các ứng dụng vi ba. Biến thể vi ba của transistor BJT có loại HBT (heterojunction bipolar transistor), biến thể vi ba của transistor FET thì có loại MESFET (transistor hiệu ứng trường có màng bán dẫn kim loại), loại HEMT (còn gọi là HFET), và transistor LDMOS.
Thiết bị ống chân không hoạt động dựa trên chuyển động của electron trong chân không dưới ảnh hưởng của điện trường hoặc từ trường, gồm có magnetron, klystron, đèn sóng chạy (TWT), và gyrotron.
Phổ vi ba thường được xác định là năng lượng điện từ có tần số khoảng từ 1 GHz đến 1000 GHz, nhưng trước đây cũng bao gồm cả những tần số thấp hơn. Những ứng dụng vi ba phổ biến nhất ở khoảng 1 đến 40 GHz. Băng tần vi ba được xác định theo bảng sau:
| Ký hiệu | Dải tần |
|---|---|
| Băng L | 1 đến 2 GHz |
| Băng S | 2 đến 4 GHz |
| Băng C | 4 đến 8 GHz |
| Băng X | 8 đến 12 GHz |
| Băng Ku | 12 đến 18 GHz |
| Băng K | 18 đến 26 GHz |
| Băng Ka | 26 đến 40 GHz |
| Băng Q | 30 đến 50 GHz |
| Băng U | 40 đến 60 GHz |
| Băng V | 50 đến 75 GHz |
| Băng E | 60 đến 90 GHz |
| Băng W | 75 đến 110 GHz |
| Băng F | 90 đến 140 GHz |
| Băng D | 110 đến 170 GHz |
Bảng trên theo cách dùng của Hội vô tuyến điện Anh (Radio Society of Great Britain, RSGB). Đôi lúc người ta ký hiệu dải tần số cực cao (UHF) thấp hơn băng L là băng P. Xem thêm các định nghĩa khác: Letter Designations of Microwave Bands
Do vi ba là sóng điện từ có tần số dao động trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân tử chất hữu cơ có trong sinh vật, dẫn đến các phân tử hữu cơ hấp thụ vi sóng mạnh. Nó làm cho các phân tử protein bị biến tính, tức là thay đổi một số liên kết trong cấu trúc phân tử. Trong lò vi sóng thì quá trình biến tính xảy ra trước cả khi phát sinh nhiệt làm chín thức ăn.
Sự biến tính protein diễn ra theo các mức độ khác nhau, tùy theo cường độ và thời gian bị vi sóng tác động, và được gọi là bỏng vi sóng, phần lớn khó nhận thấy theo cảm giác:
Vì thế làm việc với vi sóng như ra đa, lò vi sóng, điện thoại di động, laptop,... cần tuân theo các quy định an toàn [2].
Đặc biệt tháng 2/2016 vừa qua các nhà khoa học Israel công bố nghiên cứu xác định sóng điện thoại di động có ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe sinh sản của nam giới, làm hư hại đến tinh trùng [3]. Tuy nhiên cách đưa tin làm người đọc hiểu là "do sức nóng của điện thoại di động". Sự thật là điện thoại di động gửi mã liên lạc và lời thoại (đã số hóa) lên mạng bằng dãy xung vi ba ngắn liên tiếp nhau và khá mạnh, cỡ vài Watt, đủ làm biến tính protein của tinh trùng và của lò sản xuất chúng. Trong quá trình đó điện thoại nóng lên không đáng kể.
Nghiên cứu nói trên cũng là cảnh báo cho việc sử dụng thiết bị điện tử. Các thiết bị điện tử như máy tính (trạm, bàn, hay laptop),... hiện nay sử dụng tần số nhịp (clock) làm việc cực cao, cỡ từ 0,5 đến 3,5 GHz, cũng như các mạch dao động khác. Chúng có thể phát ra vi ba ký sinh nếu các tấm che không tốt. Về nguyên tắc có những tiêu chuẩn cho mức nhiễu này, sao cho không gây rối loạn các thiết bị điện tử khác. Song ở tầm sát vỏ máy, ví dụ để máy lên đùi, trong túi quần thì vi ba sẽ tác động lên vùng cơ thể gần đó.
Để biết thêm về lịch sử phát triển lý thuyết điện từ đến các ứng dụng vi ba hiện đại, xem:
Những thành tựu nổi bật về nghiên cứu vi ba và ứng dụng:
| Thực hiện | Thành tựu |
|---|---|
| Barkhausen và Kurz | Bộ dao động lưới dương |
| Hull | Magnetron hốc trơn |
| Anh em Varian | Tốc độ tia electron bị biến điệu → đèn klystron |
| Randall và Boot | Magnetron hốc cộng hưởng |
Thiết bị tích hợp vi ba (Mạch tích hợp vi ba đơn khối, Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC) được sản xuất với những tấm arsenua galli (GaAs).
 |
Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Vi ba. |
| Tần số radio | ||||||||||
| ELF | SLF | ULF | VLF | LF | MF | HF | VHF | UHF | SHF | EHF |
| 3 Hz | 30 Hz | 300 Hz | 3 kHz | 30 kHz | 300 kHz | 3 MHz | 30 MHz | 300 MHz | 3 GHz | 30 GHz |
| 30 Hz | 300 Hz | 3 kHz | 30 kHz | 300 kHz | 3 MHz | 30 MHz | 300 MHz | 3 GHz | 30 GHz | 300 GHz |
← Tần số cao hơn Bước sóng dài hơn → Tia Gamma · Tia X · Tử ngoại · Nhìn thấy được · Hồng ngoại · Bức xạ terahertz · Vi ba · Vô tuyến  | |
| Nhìn thấy được (quang học) | |
| Vi ba | |
| Vô tuyến | |
| Các loại bước sóng | |