Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

Ergänzend wurde die Knife-Edge-Methode in Verbindung mit einem THz-Silizium-Direktdetektor angewendet.
Die Einfallsrichtung des THz-Strahls sowie die Position des THz-Hotspots wurden mit einer linsengekoppelten
THz-CMOS-Kamera detektiert bzw. lokalisiert.
Die beschriebenen Verfahren erlauben die Ermittlung der relativen Leistungsdichteverteilung des gescannten
THz-Strahls. Um auf SI-Einheiten zurückschließen zu können, wurde die Gesamtleistung des THz-Strahls mit
einem selbstkalibrierenden THz-Leistungsdetektor (z. B. mit der Thomas Keating Membrane) gemessen.
TB 08
Ergebnisse
3.2 NUMERISCHE DOSIMETRIE
Es wurden elektromagnetische Feldverteilungen, spezifische Absorptionsraten (SAR) und feldbedingte Temperaturänderungen
mit numerischen Simulationsprogrammen (z. B. FDTD (Finite Difference Time Domain),
FIT (Finite integration technique)) berechnet. Dies geschah auf Basis hoch aufgelöster Simulationsmodelle
für anatomische Teilkörper, wie Ausschnitte der menschlichen Haut und des Auges, und für verschiedene Anregungssituationen.
4. DURCHFÜHRUNG
4.1 AUFARBEITUNG DES AKTUELLEN STANDES VON WISSENSCHAFT UND TECHNIK -
LITERATURRECHERCHE
In diesem Arbeitspaket wurden eigene und fremde sowie durch eine zusätzliche Literaturrecherche erschlossene
Arbeiten aufbereitet hinsichtlich der für den Frequenzbereich 0,1 THz bis 10 THz
- bereits vorhandenen Quellen und Empfänger mit Angabe ihrer technischen Kenngrößen und der mit den
eingesetzten Quelle-Senken-Szenarien verbundenen Abstrahlcharakteristika,
- in nächster Zukunft zu erwartenden Entwicklungen auf dem Gebiet der Quellen und Empfänger,
- aktuellen und geplanten technischen Anwendungen, insbesondere von bildgebenden (2D/3D), Spektroskopie-,
Sensorik- und Datenkommunikations-Anwendungen,
- gegebenen Möglichkeiten zur Messung von Feldstärke- oder Leistungsdichte-Verteilungen,
- unter Strahlenschutzaspekten bedeutsamen technischen Parameter von Quellen und Empfängern,
- zum Strahlenschutz vorliegenden Grenzwerte, Normen und anderen Festlegungen,
- vorliegenden Erfahrungen zur Simulation der Ausbreitung von Wellen und ihrer Absorption in biologischem
Gewebe (Stichwort: „Numerische Dosimetrie“),
- bekannten biologischen Wirkungen von Terahertz-Strahlung,
- durchgeführten aktuellen Beratungen in einschlägigen nationalen und internationalen Gremien und
- verfügbaren Daten zu den Materialeigenschaften biologischer Gewebe.
4.2 MESSVERFAHREN
In einem neuen Messaufbau zur Bestimmung des Strahlprofils einer THz-Quelle wurde die Fokussierung des
Strahls durch zwei elliptische Spiegel vorgenommen, um das Rasterscanverfahren anzuwenden. Die bei
655 GHz betriebene elektronische THz-Quelle wurde mit einem vorhandenen THz-CMOS-Leistungsdetektor
vermessen. Dabei ging es vorrangig um die Ermittlung der relativen räumlichen Leistungsdichteverteilung.
Die Gesamtleistung wurde mit der selbstkalibrierenden Thomas Keating Membrane gemessen. Damit war es
möglich, die absolute Leistungsdichteverteilung (rückgeführt auf SI-Einheiten) zu bestimmen.
Der Strahlprofil-Messplatz wurde um das Knife Edge-Verfahren erweitert. Die Einfallsrichtung des
THz-Strahls sowie die Position des THz-Hotspots wurden mit einer linsengekoppelten THz-CMOS-Kamera
detektiert bzw. lokalisiert.
4.3 NUMERISCHE DOSIMETRIE
In Abhängigkeit von der betrachteten Anregungssituation wurden hoch aufgelöste anatomische Modelle für Abschnitte
des menschlichen Auges und der Haut erstellt. Abbildung 1 zeigt das für die Exposition des Auges verwendete
Modell in verschiedenen Perspektiven im Vergleich zu einem anatomischen Schnittbild der Cornea.
Ergebnisse der abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Jahr 2012 - TB 08 105