Cap. 5 Elemente de dozimetrie radio
Cuprins SAR Unităţi şi dozimetrie experimentală Măsurători de câmp Măsurători termice Sisteme de expunere
5.1 Introducere undele radio în spaţiul liber sunt caracterizate prin: frecvenţă intensitate câmp E şi H direcţie polarizare undele radio interne sunt caracterizate prin: frecvenţă intensitate câmp E şi H direcţie polarizare dimensiuni, formă proprietăţi dielectrice ale corpului expus configuraţie corp expus sursă radio alte obiecte din vecinătate
5.1 SAR rata specifică de absobţie = derivata în raport cu timpul a variaţiei energiei (dw) absorbite sau disipate raportată la variaţia masei (dm) conţinută întrun element de volum (dv) de densitate ρ. (5.1.1) SAR= d dt dw dm = d dt [ pentru o undă sinusoidală (5.1.2) SAR= 2 E i 2 = 0 ' ' 2 E i 2 dw dv ] U.M.[W / kg, mw / g] SAR mediu = raportul dintre puterea totală absorbită de un corp expus şi masa sa SAR local = raportul dintre puterea absorbită de un element de volum sau de masă, oricât de mic, şi masa elementului SAR nu ia în considerare mecanismele de interacţiune în care, de exemplu, direcţia câmpului este importantă
5.2 Dozimetrie experimentală Valorile periculoase SAR pentru om se determină prin experimente pe animale, în condiţii de câmp extern cunoscut măsurători de SAR total şi distribuţia sa în corpuri de animale vii sau moare măsurători de SAR mediu şi distribuţia sa în modele de animale şi oameni dezvoltarea de dispozitive de expunere pentru animale în care condiţiile de expunere sunt controlate metode dozimetrice: SAR mediu măsurători de putere absorbită, calorimetrie distribuţie SAR sonde de câmp electric, termometrie la distanţă, termografie vector câmp electric sonde de câmp electric
5.3 Măsurarea câmpului electric principalii parametri ai câmpului de expunere frecvenţa intensitate orientarea purtătoare tip de modulaţie (aplitudine, frecvenţă, pulse etc.) caracteristici de modulaţie (durată puls, formă, repetiţie etc.) zona îndepărtată: densitatea de putere zona apropiată: E şi H zona îndepărtată: polarizare, direcţie în raport cu obiectul zona apropiată: direcţiile E şi H în raport cu obiectul
5.3 Măsurarea câmpului electric senzorul un dipol electric şi o diodă sistem neliniar termocupluri legate în serie (termopilă) inerţie termică buclă pentru H este influenţată de E profil pătratic în loc de circular, Moebius fibră optică pentru transmisia măsurătorilor (câmp propriu cât mai redus) tipuri de instrumente: de bandă largă (radiometre, aparate de supraveghere) de bandă îngustă (radiometre selective, analizoare spectrale)
5.3 Măsurarea câmpului electric Caracteristică Instrument bandă largă Instrument bandă îngustă domeniu de frecvenţă măsurat larg larg rezoluţie în frecvenţă - foarte bună sensibilitate moderată foarte bună răspuns la modulaţie limitate foarte bună domeniul de dinamică moderat (aprox 30 db) foarte larg (> 100 db) rezoluţie spaţială foarte bună (aprox. 5 cm) slabă răspuns câmp apropiat bun (aprox ± 1 db) slab răspuns direcţional izotrop liniar, planar, izotrop perturbaţii minime mari (depind de senzor) dimensiuni antenă mici comparabile cu λ portabilitate foarte bună limitată
5.3 Instrumente pentru câmpuri de tranziţie sau pulsatorii antena şi sistemul de transmisie trebuie să fie de bandă largă şi nedispersive tipuri de antene: antene pasive mari aprox. λ/2 antene active mici pentru E şi H monopol planare sferice cu doi dipoli amplificare cu FET elemente pasive de circuit (RC)
5.3 Instrumente pentru câmpuri de tranziţie sau pulsatorii preamplificator amplificator diferenţial detector preamplificator
5.3 Măsurarea câmpurilor interne dipol simplu sau izolat C s C G C in C
5.3 Măsurarea câmpului electric Tehnici de calibrare Metode de spaţiu liber Metode în ghid de undă Metoda sondei standard Sonde cu implant Măsurarea puterii absorbite (5.3.1) P A =P I P R P T
5.4 Măsurători termice variaţia temperaturii unui ţesut expus in vivo este (5.4.1) T t = SAR P P P m c b C unde Pm este rata de încălzire metabolică, Pc este rata pierderii de căldură pe unitate de volum datorită conducţiei termice, Pb este rata pierderii de căldură pe unitate de volum datorită circulaţiei sanguine Dacă înainte de expunere există condiţii de stabilitate, atunci (5.4.2) P m =P c P b şi la începutul expunerii (5.4.3) T t = SAR C
5.4 Calorimetrie se poate determina SAR mediu, dar nu şi distribuţia sa Tipuri de metode utilizate: analiza datelor la încălzire şi răcire in vitro nu necesită calibrare calorimetru Dewar proba expusă încălzeşte o cantitate precisă de apă calorimetru diferenţial termopilele care măsoară temperatura celor 2 vase sunt în antiserie măsurători îndelungate, dar de precizie
5.4 Termometrie şi termografie termometrul nu trebuie să fie influenţat de câmp şi nici invers Tipuri de termometre termometre convenţionale termistor termocuplu termometre fără perturbaţii termistor de foarte mare impedanţă cristale lichide şi transmisie pe fibră optică (LED la emisie, fotocelulă la recepţie sau lichid dilatabil termic) cristal birefringent (tantalat de litiu) variaţia lăţimii benzii interzise în semiconductori cu temperatura senzori cu fosfor şi fibră optică la transmisie
5.5 Sisteme de expunere Cerinţe pentru sistemele de expunere câmp de expunere bine definit condiţii de ambient controlabile posibilitatea de determinare a SAR şi a temperaturii Alte cerinţe speciale posibilitatea de a hrăni animalele expuse monitorizarea anumitor funcţii (respiraţie, ritm cardiac, ECG etc.) expunere simultană a mai mulţi subiecţi în condiţii identice
5.5 Sisteme de expunere Tipuri de sisteme de expunere cameră anechoică celula TEM cavitate rezonantă