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