Εκτίμηση της έκθεσης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην περιοχή των μικροκυμάτων

Abstract

Over the last decades there has been an increase in the number of the telecommunication applications which operate in the microwave frequency range. The use of wider ranges of the electromagnetic spectrum has led to a subsequent increase of electromagnetic exposure. Thus, the public concern for the potential biological effects of this radiation has risen accordingly. Many researchers, nowadays, are focusing on the estimation of electromagnetic exposure in the microwave frequency range. Three different research areas were approached in this thesis, which relate to electromagnetic exposure. In the first part of the thesis, ad-hoc measurements, with the use of personal exposimeters and frequency selective equipment, were conducted. A new methodology for the estimation of the maximum exposure is described, by combining the measurements taken from these two types of devices. In the second part, a new approximation formula, for the assessment of the specific absorption rate in human tissues from the radiation of short dipoles operating in the vicinity of the human bodies, is presented. The approximation formula is validated with measurements and simulations and the results of the formula are compared with the ones obtained from similar methodologies. Furthermore, the correlation between psSAR10g and SARmax is studied. In the third part, two different telecommunication applications are investigated in terms of electromagnetic exposure. Firstly, an original handheld RFID reader is placed at several locations opposite anatomical human models and secondly, an automatic library management system, which uses RFID antennas for the detection of the books on library shelves, is designed and evaluated.

Τις τελευταίες δεκαετίες έχει αυξηθεί ο αριθμός των τηλεπικοινωνιακών εφαρμογών που λειτουργούν στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων και των μικροκυμάτων. Η χρήση ολοένα και περισσότερων περιοχών του συχνοτικού φάσματος έχει ως αποτέλεσμα να αυξάνεται η έκθεση σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Συνέπεια των παραπάνω ήταν να αυξηθεί αναλογικά και το ενδιαφέρον της κοινής γνώμης για τις πιθανές βιολογικές επιπτώσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Κοινός στόχος πολλών ερευνητών είναι πλέον η εκτίμηση της έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην περιοχή των μικροκυμάτων. Για την εκτίμηση της έκθεσης χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις, οι οποίες περιγράφονται στις αντίστοιχες ενότητες. Η πρώτη ενότητα περιλαμβάνει επιτόπιες μετρήσεις με τη χρήση συχνοεπιλεκτικού μετρητή και εκθεσιομέτρων. Περιγράφεται μία καινούρια μεθοδολογία, η οποία συνδυάζει τις μετρήσεις των δύο αυτών οργάνων για την εκτίμηση της μέγιστης έκθεσης σε κλειστούς χώρους. Στη δεύτερη ενότητα παρουσιάζεται η διαδικασία παραγωγής μίας προσεγγιστικής σχέσης για τον υπολογισμό του ρυθμού ειδικής απορρόφησης (SAR) σε ανθρώπινους ιστούς από βραχέα δίπολα που λειτουργούν σε κοντινές αποστάσεις. Η προσεγγιστική σχέση επαληθεύεται με μετρήσεις και προσομοιώσεις και συγκρίνεται με παρόμοιες μεθόδους που έχουν προταθεί. Επίσης, στην ίδια ενότητα, παρουσιάζεται και η συσχέτιση μεταξύ του μέγιστου και του χωρικά μεσοποιημένου ρυθμού ειδικής απορρόφησης. Στην τρίτη ενότητα εξετάζονται δύο διαφορετικές τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές που χρησιμοποιούν την τεχνολογία του RFID ως προς την έκθεση σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το πρώτο κομμάτι αφορά σε έναν φορητό πρωτότυπο RFID αναγνώστη, ο οποίος τοποθετείται απέναντι από ανθρώπινα μοντέλα και εκθέτει διαφορετικά σημεία τους, ενώ στο δεύτερο κομμάτι σχεδιάζεται και αξιολογείται ένα αυτοματοποιημένο σύστημα διαχείρισης βιβλιοθήκης, το οποίο χρησιμοποιεί RFID κεραίες για την ανίχνευση των βιβλίων στα ράφια.