RF – neionizirajuće zračenje

RF – neionizirajuće e zračenje,
mjerenje i efekti
(kratki izvod)
Ivica Prlić, Marija Surić Mihić, ðani Bodlović 9A4DB
Institut za medicinska istraživanja ivanja i medicinu rada
Jedinica za dozimetriju zračenja i radiobiologiju
HR 10000 Zagreb, Ksaverska cesta 2.
iprlic@imi.hr www.imi.hr
djani.bodlovic@jakino.com

Neionizirajuće zračenje
je dio EM spektra čija je energija fotona slaba
za razbijanje atomskih veza u materiji
ali ima dovoljno jak efekt zagrijavanja.
Zračenje EM energije u prostor – elektromagnetski val
predstavlja ili neželjeni gubitak energije ili
željeni proces odašiljanja “valova” u prostor.
Elektromagnetski val je širenje vremenski
promjenjivog i polja u nekoj sredini.
E ρ
H ρ
Umjetni izvori EM zračenja predstavljaju
civilizacijski “rizik”
djelomično i zbog toga jer su
daleko jačeg intenziteta nego
prirodni izvori EM zračenja

E = h hν [J] c = λν & (ms -1 )
ν [Hz = s -1 ]
Frekvencija je jedna od osnovnih osobina EM
zračenja i obzirom na činjenicu da se fizikalni
mehanizmi meñudjelovanja neionizirajućeg zračenja
s materijom znatno razlikuju ovisno o frekvenciji,
EM spektar dijelimo, po načinu djelovanja na tkivo,
na dvije glavne frekvencijske skupine:
- 0 – 100 kHz ; područje niskih frekvencija, LF
- 100 kHz – 10 GHz ; područje visokih frekvencija, HF
- 10 kHz – 300 GHz ; područje visokih frekvencija, HF

Fizika bi trebala moći mjeriti “količinu” energije koju
EM zračenje pronosi slobodnim prostorom i/ili kroz
živu i neživu materiju i trebala bi moći razlikovati
“izvore” iz kojih mjereno EM zračenje dolazi u prostor.
Biologija bi trebala moći mjeriti “količinu” učinka koju
EM zračenje pronosi biološkim materijalom (tkivom) i
trebala bi moći razlikovati te učinke obzirom na
način prostiranja EM zračenja biološkim materijalom.
i ako se zadržimo “samo” na ljudima…
Medicina bi trebala moći mjeriti “količinu” koristi i/ili
“štete” koju EM zračenje trajno ostavlja u ljudskom
tkivu nakon djelovanja na njega.

Postoje četiri temeljna mehanizama meñudjelovanja
stacionarnih i vremenski promjenjivih
elektromagnetskih polja s organskom (živom)
materijom:
• meñudjelovanje s statičkim električnim LF
poljima
• meñudjelovanje s statičkim magnetskim LF
poljima
• meñudjelovanje s vremenski promjenjivim
električnim i magnetskim LF poljima
• meñudjelovanje – apsorpcija energije
elektromagnetskog zračenja HF polja.
– površinsko zagrijavanje tkiva u području HF polja

Biološki učinci izravno su
povezani s gustoćom
inducirane struje ili s
deponiranom EM
energijom u tkivu.
Izvori EM polja jesu “EM
smetnja” ljudskom tijelu i
obrnuto.
Gibanje osobe na
udaljenosti od 7 m od
kapacitivne mjerne sonde
značajno disturbira
mjereno LF EM polje.
Distorzija električnog polja uslijed prisutnosti ljudskog tijela : izvor FESB

Čovjek,
sav život na Zemlji - biota
i sva neživa materija - abiota
na Zemlji,

I sada naravno,
treba te dvije veličine izmjeriti !

DOZIMETRIJA je postupak mjerenja
(i/ili izračun)
• doze
• brzine doze
• prostorne raspodjele doze (područje izloženosti
EM zračenju)
DOZIMETAR je ureñaj ili sustav kojim se
mjeri (i/ili procjenjuje) odreñena
fizikalna veličina
(čija je mjera količina…)
ostvarena djelovanjem zračenja

Teorijska i eksperimentalna DOZIMETRIJA EM polja
odnosi se na:
• Analizu samog izvora EM zračenja
Dozimetrija upadnog EM polja
• Proračune i mjerenja polja induciranih u materiji (tkivu)
Dozimetrija unutarnjeg EM polja
Dozimetrijski su zanimljive slijedeće mjerljive fizikalne veličine:
(ovisno o frekvencijskom području, o položaju mjerne točke u odnosu na
izvor zračenja i o mjernoj sondi – fizikalnoj provedbi mjerenja)
jakost električnog polja
jakost magnetskog polja
gustoća struje
gustoća snage
E
H
J
S
Vm -1
Am -1
Am -2
Wm -2

Veličine prikladne za istraživanja bioloških učinaka EM
zračenja u tkivu i za mjerenje i opis meñudjelovanja:
LF -
HF -
gustoća struje (J) koja se inducira unutar tkiva
– pobuda stanica, unutarnje struje
E ρ H ρ
i su odvojeni
modeliranje potencijala + mjerenja na fantomima
specifična apsorpcija snage (SAR) zračenja po
kilogramu tkiva
(gubici zračenja u tkivu uslijed induciranja nabijenih
čestica što dovodi do zagrijavanja – toplina, (voda))
E ρ i H ρ
su jedinstveni entitet
toplinsko modeliranje + mjerenja na fantomima

I sada naravno,
treba te dvije veličine izmjeriti !

Osnovna meñudjelovanja s biološkim tkivom
– bioefekti (osnovni pregled)
pojas
frekvencija
0 - 100 kHz
100 kHz –10
GHz
10 – 300 GHz
biomehanizam
Stimulacija mišićnog
tkiva i živaca
Zagrijavanje tkiva
Površinsko
zagrijavanje tkiva
dozimetrija
(A/m 2 )
gustoća a struje (J)
(W/kg)
specifična
brzina apsorpcije
(SAR)
(W/m 2 )
gustoća a snage (S)

E = hν
[J]
“donesena”
energija …
E [J]
Doza~ SA = = Gy
m [kg]
Specifična Apsorpcija – (neioniziraju
neionizirajuće..)
energija
koju je zračenje predalo
ozračenom tijelu – materijalu
apsorbirana energija / jedinici mase tijela

“donesena
energija u
tkivo”
“Jakost E
polja
unutar tkiva”
SAR =
dP
σE
2
=
ρ
[W]
dm
[kg]
Specifična Brzina Apsorpcije –
(neionizirajuće..)
Snaga izgubljena “apsorbirana”
(disipated)) u ozračenom tijelu –
materijalu
snaga / jedinici mase toga tijela

SAR – Specifična Brzina Apsorpcije (Wkg -1 )
EM energije u tkivu i izravno je povezan s EM
poljem koje se inducira u tkivu (teorijska dozimetrija)
- specifična gustoća apsorbirane snage
- deponiranje EM energije u tkivu izaziva porast
temperature u tkivu
SAR fizikalno predstavlja lokaliziranu mjeru brzine
zagrijavanja tkiva
SAR
=
dP
dm
=
d
dt
dW
ρ
dV
=
ρ
dP
dV
=
σ
ρ
E
2
= C
dT
dt

Tipične vrijednosti električne vodljivosti σ
za pojedina tkiva i za različite ite frekvencije
izvor STUK

Dozimetrijske veličine ine za EM zračenje:
ICNIRP i RH NN 204/03
za temeljna ograničenja – neionizirajuće zračenje
Raspon frekvencija
1 Hz
1 Hz
100 kHz
10 GHz
do
do
do
do
10 MHz
110 MHz
10 GHz
300 GHz
J
I
SAR
S
Veličina
Am -2
A
Wkg -1
Wm -2
Brzina Doze
Pulsno EM zračenje:
300 MHz
do
10 GHz
SA
Jkg -1
Doza
Izvor IMI

HF
mehanizam apsorpcije EM energije u tkivu
- na koje biokemijske reakcije on utječe ?
- u kojim je procesima došlo do interferencije s
transportom elektrona ?
Energija HF EM polja apsorbira se u organskom
materiji najučinkovitije na frekvencijama bliskim
tjelesnim rezonantnim frekvencijama pri kojima
nastupa maksimalno zagrijavanje
70 – 80 MHz : značajna apsorpcija ako je tijelo izolirano od
zemlje i visine 160-170 cm (=2λ/5)
400 MHz : rezonantna frekvencija glave odraslog čovjeka
700 MHz : rezonantna frekvencija glave novoroñenčeta
c = λν (ms -1 )

Moguća dubina prodiranja pulsnog radarskog EM zračenja u tkivo
(izloženost direktnom primarnom snopu antene u
y
graničnom području bliskog i dalekog polja)
5.5
Dubina
prodiranja
EM
zračenja
u tkivo
(cm)
5
4.5
AN/FPS-117
interval frekvencija
4
3.5
3
-Toplinski efektiteorijska
dubina
prodiranja zračenja
u tkivo (cm)
3.48 - 3.75
2.5
2
1.5
1
0.5
-2 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
x
-0.5
Frekvencija (GHz)
Izvor IMI

Toplinski učinci- do danas jedini “priznati” učinci HF EM
Toplinski učinci: apsorpcija dovoljna za porast
temperature u tkivu od 0,1 0 C
Atoplinski učinci: apsorpcija dovoljna za detektabilno
povećanje temperature na uzorku tkiva, ali izostaje
značajan porast temperature uslijed termoregulacijskih
mehanizama kontrole
Netoplinski učinci: apsorbirana količina energije u
uzorku tkiva nije usporediva s energijom koja se oslobodi
normalnim tjelesnim funkcijama…….(ali..oksidacija, redox….)
Stacionarna jednadžba prijenosa topline u biološkom materijalu (Pennes):
∇( λ∇T)
+ W C ( T −T)
+ Q + Q =
b
pb
a
m
EM
0
λ toplinska vodljivost, + volumna prokrvljenost, + metabolizam, + apsorpcija EM

A realni svijet je…
Uvjeti koji moraju biti zadovoljeni u slučaju
EM polja više frekvencija za temeljne veličine :
u frekvencijskom području iznad 100 kHz
mora biti ispunjen slijedeći zahtjev:
10GHz
∑
SAR
f
+
300GHz
∑
S
f
≤
1
100kHz
SAR
g,
f
S
> 10 GHz g,
f
J f
gustoća inducirane struje na frekvenciji f
J g
, f
granična razina gustoće inducirane struje na frekvenciji f (Prilog 1, Tablica 1 i 2)
SAR f
specifična apsorbirana snaga na frekvenciji f
SAR g
, f
granična razina SAR na frekvenciji f (Prilog 1, Tablica 1 i 2)
S f
gustoća snage na frekvenciji f
S g
, f
granična razina gustoće snage na frekvenciji f (Prilog 1, Tablica 1 i 2)
Sličan zahtjev postoji i za LF polja za temeljne veličine u RH NN 105/00

Dozimetrija unutarnjeg, bliskog EM polja

Dozimetrija unutarnjeg EM polja
Izvor FESB

Primjer:
proračunati porast temperature u mozgu uzrokovan
HF zračenjem
izvor STUK
T
SAR
(
t
)
′ = 1−
e
−λ
c – specifi
c
λ
specifična toplina tkiva mozga
λ - konstanta efektivna brzina smanjenja topline

Apsorpcija EM energije u ljudskom tijelu:
Frekvencije od 100 kHz do ispod 20 MHz:
Apsorpcija u trupu brzo opada s frekvencijom, a značajna
apsorpcija se dogaña u vratu i nogama zbog geometrije
Frekvencije od 20 MHz do 300 MHz:
Relativno visoka apsorpcija u čitavom tijelu, veće vrijednosti
su moguće u dijelovima tijela gdje je postignuta rezonancija
Frekvencije od 300 MHz do par GHz:
Nejednolike apsorpcije lokalnog karaktera
Rezonancija na dijelovima tijela manjih dimenzija (glava..)
Skin efekt na koži - naboj se zadržava na koži pa moramo mjeriti
površinsku gustoću snage S , a ne SAR
Frekvencije iznad 10 GHz:
Apsorpcija se primarno dogaña na koži (skin efekt)
– površinska gustoća snage S

SA - Specifična apsorpcija (Jkg -1 )
koncept izloženosti tranzijentnim (npr. pulsnim)
EM poljima pomoću prostorno vremenski
ovisne raspodjele inducirane struje u tkivu
SA
=
dW
ρ
dV
Skin efekt – je pojava kod izmjenične struje,
da u presjeku vodiča vrtložne struje koče
prolaz osnovnoj struji i to najjače u sredini
vodiča, a prema površini sve slabije. Tako
je gustoća osnovne struje na površini
vodiča najveća, a prema sredini sve manja.

Primjer:
200
srednja
gustoća
snage
(mW/cm 2 )
20
y
Granice izlaganja RF elektromagnetskom polju - RH propisi
HR (99) OPĆA POPULACIJA
ANSI (82) USA-OPĆA Populacija
2.4m KuBand Tx
ICNIRP (1998) -EU -OPĆA populacija
najniža Granica ICNIRP - OPĆA populacija
najniža Granica RH- OPĆA populacija
HR 1.6 granica
HR(99) PROFESIONALNA OSJETLJ.
Series 1
Andrew 2.4m Ku-band Dual Optics antena
Tx mode- frekvencija = 14.054 GHz
Izvor IMI
1
profesionalna izloženost - 1 mW/cm 2
mW/cm 2 posebna osjetljivost - 0.16 mW/cm 2
2
0.2
0.16
mW/cm 2
Frekvencija ( MHz)
0.0325
mW/cm 2
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000
Frekvencija (MHz)
100 kHZ-20 MHz ; 20 MHz – 300 MHz ; 300 MHz - GHz , > 10 GHz
x

Izvor STUK

Izvor STUK

Primjer: situacija s “puno” izvora neionizirajućeg zračenja
mjesto gdje se ti izvori ne isključuju dok se novi montiraju
Dozimetrija vanjskog EM polja
Izvor IMI

Ucka - Vrh VOJAK - mjerno mjesto Vidikovac (GPS00) - 1400 m
Ref Level :
-10,0 dBm
dB / Div :
7,0 dB
-14
-21
-28
-35
EM opterecenje lokacije iz postojecih izvora zracenja
dBm
-42
-49
-56
-63
-70
-77
0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500
Frequency (0,009 - 1500,0 MHz)
Snimak EM spektra - postojeće stanje odašiljanja EM zračenja
iz raznovrsnih izvora EM zračenja s «RFpostaje Učka» na vrhu Vojak (razni
antenski i relejni objekti, TV toranj, GSM900 i ostali telekomunikacijski
sustavi ) i iz izvora čiji signal dopire do mjerne lokacije, a koji se u
stvarnosti fizički ne nalaze na lokaciji Vojak.
Izvor IMI

Izvor IMI
Primjer : prikaz ukupnog opterećenja EM zračenjem zadane lokacije u prostoru

Primjer: situacija s “puno” antena koje NISU izvori neionizirajućeg zračenja
Izvor IMI

Moždani valovi:
alpha
8 - 13 Hz
alpha
0.5 - 4 Hz
beta
13 Hz
beta
14 - 30 Hz
delta
1 - 3 Hz
delta
0.5 - 4 Hz
theta
4 - 7 Hz
theta
4 - 8 Hz

Ever wonder what's going on up there in your brain at different states? Ever
ponder about the brain wave frequencies when you're asleep, tired, relaxed, or
energetic? Well, brain wave frequencies are categorized in 4 states:
alpha, beta, delta, and theta.
Alpha waves occur when a person is relaxed, but alert, having a frequency of
8 - 13 Hz. During this state, a person is awake but resting. During sleep, alpha
waves are replaced by beta waves.
The state of being focused, alert, or engaged in any form of activity are related
to beta waves and they have a frequency of 14 - 30 Hz.
After a really long day, all a person desires is to fall into a deep sleep.
Delta waves are associated with deep sleep. Their frequencies range from
0.5 - 4 Hz. Delta waves are known for triggering the release of growth
hormone, which provides healing, hence the reason why sleep is so important
during the healing process.
Theta waves have a frequency of 4 - 8 Hz and they occur mainly in children
during the early stages of sleep, or in adults when they are emotionally
stressed.
The Physics Factbook
Edited by Glenn Elert

Način
prijenosa
signala /
opis
Frekvencijanositelj
signala
Tipična
izračena snaga
po kanalu
bazne stanice
Napomena
u RH
postoji
da/ne
099 450 MHz 8 W ili 35 W analogni signal da
GSM* 900 MHz
10 W tipično
50 W
max.mogu
.moguće
digitalni signal
pulsirajući i sa
217 Hz
da
DECT 1710-1880
MHz
10 mW
III
generacija** 1800 MHz 10 mW
UMTS/IMT 2110-2200
MHz
10 mW
digitalni signal
pulsirajući sa
217 Hz
digitalni signal
pulsirajući sa
100 Hz
digitalni signal
pulsirajući sa
100-800 Hz
da
ne
ne
* kanal bazne stanice 200 kHz širine – broj mogućih kanala 174
** kanal bazne stanice 35 kHz širine – broj mogućih kanala 374
izvor: IMI

Skica antene
Blisko polje
Blisko polje
Daleko polje

Primopredaja ravnomjerno
u svim smjerovima - II MS
Usmjerena primopredaja - I BP
Osnove
LINK - MW antena
Usko usmjerena primopredaja
(povezivanje sustava)
Antene

Bez
pokrivanja
Osnove
Problem s kapacitetom
Nova
lokacija,
nužna nova
frekvencija
Zašto nove bazne postaje ?

‘Mrljasta’
pokrivenost uslijed
rijetkih ćelija i
reljefa
‘Rupe’ u pokrivenosti
Preklapanje ćelija
Osnove
Saće struktura

Osnove
Problem kapaciteta

Pokrivanje jedne ćelije- 8 Korisnika/Kanalu
2 ćelije preklapaju se u prostoru - 16 Korisnika/Kanalu
Osnove
Smanjeno pokrivanje individualnih ćelija
Područje pokrivanja

Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
Lokacija za Baznu postaju

Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
Smjerovi - sektori

Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
Izgled “latica” (3 sektora) – ograničen prikaz dometa

Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
primjer - simulacija

Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
primjer - simulacija

Procjena najgoreg
mogućeg
slučaja
Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
primjer – simulacija za jedan sektor

10 mW/m²
5-10 mW/m²
1- 5 mW/m²
< 1 mW/m²
Osnove
Izgled prostiranja signala – dijagram zračenja
primjer – simulacija – gustoća energije u snopu

I – Bazna Postaja
izvor : FER

izvor : FER

antene
∠6 o
h=10m
50 – 200 m
10 m visoki toranj – na 50 m udaljenosti
60 W izračene snage antene u 120 o sektor
* To odgovara oscilirajućim
električnom polju jakosti oko 5 V/m
i magnetskom polju gustoće 0.02 µT
= 100 mW/m 2 *
50 do 100 puta
MANJE
Od istih 2.2 cm
od antene mobilnog telefona

Blisko polje
Blisko polje
II – Mobilna Stanica; telefon

Shema apsorpcije energije izračene iz
II MS
Mobilne Stanice - antene - u glavu korisnika
Gotovo sva energija se apsorbira u prvih 1-21
2 cm
ispod površine lubanje - simulacija
Omni

Gustoća snage
od radiotelefonskog zračenja
SAR
zračenja
“elektro smog
elektro smog”
a snage svekolikog
neionizirajućeg eg zra
Gustoća snage svekolikog
Gusto

tu sam !

Prijašnja pokrivenost signalom Grada

Sadašnja pokrivenost signalom Grada

Osobina i polja o kojoj se naročito mora voditi
računa jest njihovo različito ponašanje u blizini i daljini
od izvora zračenja: (naročito za HF)
E ρ H ρ Daleko polje
Blisko polje zračenja -
Daleko polje zračenja -
se u svakoj točki prostiranja
ne pojavljuju na istim mjestima
(nisu u fazi)
su u svakoj točki prostiranja
u fazi (ravni val)
Blisko indukcijsko polje
Blisko radijacijsko polje
r
≤
λ
4
λ
≤ r ≤
4
2D
λ
2
r ≥
2
2D
λ

8
7
Gustoča snage (W/m2)
6
5
4
3
2
1
0
0,1
-1
1 10 100
Udaljenost (m)
5
Gustoča snage (W/m2)
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0,01 0,1 1
Gustoča snage IRPA granica za 900 MHz Izvor IMI
Udaljenost (m)

ρ
∇× E = −
ρ ρ
∇× H = J +
ρ
∂B
∂t
ρ
∂D
∂t
Diferencijalni oblik Maxwellovih jednadžbi:
Vremenski promjenjiva magnetska polja su
izvori vrtložnih električnih polja (Faraday)
Gustoća el. struje i/ili vremenski promjenjiva
gustoća električnog toka uzrokuju nastajanje
magnetskog polja (Ampere)
ρ
∇D ρ
∇B = 0
= ρ
Postoje električni monopoli, tj. gustoća
naboja predstavlja izvore električnog polja
Ne postoje magnetski monopoli i
magnetsko polje je uvijek solenoidno

Dozimetrija upadnog polja (izvora) –
Praktične mjerne veličine
ine (širokopojasno):
S
Gustoća a snage (Wm -2 )
uz η 0 = 377 Ω u zraku i
uvjetima dalekog polja i
NGS slučaju
=
E
η
2
0
=
E
2
377
=
377
⋅
H
ili samo H ili samo E
2
= E ⋅ H
P
=
4πr
2
r je udaljenost mjerne točke od izvora EM zračenja
S je uvijek potrebno mjeriti u nekom vremenskom intervalu
(W s = J energija po površini – spektralna gustoća toka zračenja
spektralna snaga zračenja po frekvenciji - selektivno )
Wsm -2 = Jm -2 ; Ozračenost
iz S nije moguće jednoznačno dobiti SAR
- to je česti skriveni podatak o načinu mjerenja i pogrešnoj procjeni SAR-a
u mnogim modernim radovima i vodi na pogrešne zaključke
Vanjska
polja

Proračun minimalne “sigurnosne” udaljenosti (NGS):
S
=
(2)
4
2
π
P ⋅G
r
2
=
P ⋅G
π
NGS procjena – gustoća snage na ili blizu površine
gdje se očekuje 100% refleksije ulaznog zračenja
što će povećati predviñenu snagu osnovnog polja
r
2
=
EIRP
π
r
2
S =
33.4ERP
r
2
µWcm -1
Praktična jednadžba za brzu procjenu
za sve izvore od 100 MHz do 300 GHz

Primjer:
Frekvencija odašiljača:
14054,8
MHz
Valna duljina:
0,021
m
Dobitak antene odašiljača:
47,8
dBi
Efektivna dimenzija antene:
2,4
m
Maksimalna snaga odašiljača
40,00
W
Minimalna sigurnosna
udaljenost:
346,23
m
Područje daleke zone (99%):
539,70
m
Područje daleke zone (95%):
269,85
m
Gustoća snage: (stvarno izmjereno)
0,00041746
2
W/m2
Granična gustoća snage
“dozvoljena” prema HR(NN204/03)
na zadanim MHz:
Mjerna metoda razvijena u suradnji sa suradnicima Ericsson Nikola Tesla d.d.
10
W/m2
Izvor IMI

metoda
širokopojasnog
mjerenja
metoda selektivnog mjerenja
Jedan stvarni
primjer:
red. br.
mjer.
S1(M2)
1.
2.
3.
4.
razina
signala
(dBm)
< - 45
< - 50
< - 70
< - 65
gustoća snage
(W/m 2 )
< 0,0000003
< 10 -8
< 10 -10
< 3 10 -10
MHz
502,5
945,0
1815,0
2115,0
razina signala
izvadak po
frekvencijama
(dBm)
- 76,25
- 65,26
- 72,72
- 70,52
rezultirajuća gustoća snage
(W/m 2 )
-ekvivalentnog ravnog vala-
± 25% mjerne nesigurnosti
< 2,37 10 -11
< 2,98 10 -10
< 5,34 10 -11
< 8,87 10 -11
Rezultati mjerenja –
reprezentativni
izvadak
po frekvencijama
odašiljačkog
Andrews
satelitskog sustava
i ostalih izvora
EM zračenja
mjerljivih na
lokaciji
mjernog mjesta
M2-S1,
Krapinska 45.
5.
nema
bitnog
signala
------------
14054
nema
bitnog
signala
Mjerna metoda razvijena u suradnji sa suradnicima Ericsson Nikola Tesla d.d.
------------------
Izvor IMI

Tehnička podjela neionizirajućeg djela EM spektra
(tradicionalno obzirom na namjenu)
i obzirom na tehnološku izradu DETEKTORA-sondi
• ELF
• VLF
• LF
• MF
• HF
• VHF, UHF
• SHF
• EHF
• IR
• vidljivo svjetlo (VL)
• UV
• X, γ i Γ
Te oznake bi u biološkim
istraživanjima utjecaja zračenja na
biološko tkivo valjalo izbjegavati i to
zbog jasnoće prezentiranja rezultata
koje treba vrlo jasno povezati s
osnovnim mehanizmom
meñudjelovanja EM i tkiva,
osim u slučajevima kada se:
- opisuje mjerna oprema
korištena za istraživanja i
- istraživanja izvode strogo
ciljano obzirom na “očekivani” efekt.

Meñudjelovanje LF polja i
ljudi proizvodi EM polja i struje
unutar ljudskog tijela
LF polja induciraju struje u ljudskom tijelu generirajući površinske efekte
- utječu na pacemakere i ostale implantate
LF polja uzrokuju iritaciju osjetila, živaca i mišićnih stanica.
- što je polje jače jača i pridruženi efekt.
Nitko ne zna s nekom sigurnosti da li izloženost LF dovodi
do povećanja oboljelih od “raka”
Rezultati dobiveni mjerenjima jesu daleko ispod
preporučenih graničnih vrijednosti _ safety standards

HF područje – vodljivost i apsorpcija
Tkivo σ (Sm -1 )
Mozak 0,12
Oko 0,11
Srce 0,11
Jetra 0,13
Bubrezi 0,16
Slezena 0,16
Mišići 0,5
Dio tijela
Mozak
Očne leće
Srce
Pluća
Koža
Unutarnji
organi
Čašica
koljena
Metalni
implantati
Razina
apsorpcije
++
+++
+
+
+
+
+++
+++
Izvor FESB

Hazard (pogibeljnost) ≡ zbir svekolikih okolnosti koje
Rizik
mogu uzrokovati loše posljedice
(opasnost) ≡ vjerojatnost pojave loših
posljedica uzrokovanih hazardom
Mjera kojom pokušavamo ocijeniti potencijalne
«štetnosti», (opasnosti) po život biološke jedinke
je procjena rizika.
Ukupna mjera štetnosti , (Risk Ratio)
( )
2
/ E
2
RR
∑ E
granicna
=

O procjeni rizika:
U praksi postoje tri najčešće razlikovana tipa rizika:
- Rizik koji je jasno identificiran i koji jasno vodi do
«štetnosti» ( žrtava) koje možemo opisati pouzdanom
statistikom (požari, nesreće u tvornicama i sl.)
- Rizici za koje se vjeruje da postoje posljedice od njih
ali kod kojih kauzalna veza s jedinkom nije pouzdano
sigurna (geneza karcinoma zbog izlaganja zračenju)
- Rizik koji opisuje najpouzdanije ekspertne procjene
vjerojatnosti za dogañaj katastrofe za koju se vjeruje
da se nikada neće dogoditi

Primjer : prikaz ukupnog opterećenja zračenjem
zadane radne lokacije u prostoru ako
odašiljač Nije isključen

Osobina i polja o kojoj se naročito mora voditi
računa jest njihovo različito ponašanje u blizini i daljini
od izvora zračenja: (naročito za HF)
E ρ H ρ Daleko polje
Blisko polje zračenja -
Daleko polje zračenja -
se u svakoj točki prostiranja
ne pojavljuju na istim mjestima
(nisu u fazi)
su u svakoj točki prostiranja
u fazi (ravni val)
Blisko indukcijsko polje
Blisko radijacijsko polje
r
≤
λ
4
λ
≤ r ≤
4
2D
λ
2
r ≥
2
2D
λ

Mjesta izloženosti i kategorije “opasnosti”
I
II
III
IV
V
Izvan ograde TA
Izloženost zračenju je preslaba da bi dostigla granicu izlaganja zadanu za opću populaciju (posebnu
osjetljivost) i nije potrebna nikakva provedba nadzora, vremenskog usrednjavanja niti pridržavanje
programa zaštite.
Unutar ograde TA
Izloženost zračenju je tako kontrolirana da su osigurane granice izloženosti za opću populaciju
(granice posebne osjetljivosti) i mora se održavati kontrola kako bi se poštivale granice izloženosti
propisane za opću populaciju, shielding, vremensko usrednjavanje
Na tanjuru satelitske antene TA
Izloženost zračenju je preslaba da bi prekoračila granice izlaganja za profesionalnu izloženost zadane
Zakonom i nije potrebno vremensko usrednjavanje niti kontrola
Izmeñu emitera i fokusa TA
Potencijalna izloženost za profesionalno zadržavanje je kontrolirana ali je potrebno koristiti svu
propisanu zaštitu i vremenska ograničenja zadržavanja u prostoru kako bi se poštivale granice
Profersionalne izloženosti
Polomljen valovod TA
Uključuje situacije u kojima nije moguće kontrolirati izloženost tako da zadovoljava
Zakonske propise o izlaganju – kontakt dodirom RF ozbiljne opekotine

ELF … Trafostanice …i sl…?
Rezultati koje je prezentirao FER i koji se odnose na
utjecaj magnetskih polja mrežnih frekvencija (50 Hz) na
biološka tkiva ukazuju da su dobiveni rezultati u rasponu
od 1 do 11 µT daleko ispod meñunarodno preporučene
donje granice od 100 µT ispod koje takoñer nisu
uočene nikakve zdravstvene tegobe kod ljudi.
IMI studije o trafostanicama i vodovima ukazuju na
isto.
•IRPA/INIRC - 1990. - “Guidelines on limits of exposure
to 50/60 Hz electric and magnetic fields”;
•European Standard ENV 50166-1,
1, Brussels
Ekspozicijska a granična na vrijednost za kontinuiranu 24-satnu
izloženost
niskofrekventnom ELF - polju je
je 5 kV/m
Izvor IMI

Relax link

Opcije smanjenja rizika:
• Direktna mjerenja na licu mjesta
• Indirektna mjerenja usporedbom sličnih lokacija
(izvora)
• Proračun odreñivanja “sigurnosne udaljenosti”

8
7
Gustoča snage (W/m2)
6
5
4
3
2
1
0
0,1
-1
1 10 100
Udaljenost (m)
5
Gustoča snage (W/m2)
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0,01 0,1 1
Gustoča snage IRPA granica za 900 MHz Izvor IMI
Udaljenost (m)

Biti na radnom mjestu je uvjetovana “situacija” i svaka
izloženost zračenju zbog toga što radimo na takvom
radnom mjestu je društveno “nametnuti” rizik
“Područja profesionalne izloženosti”
su područja radnih mjesta koja nisu u
području povećane osjetljivosti i na kojima
se pojedinci mogu zadržavati do 8 sati dnevno,
pri čemu je kontrolirana njihova izloženost
elektromagnetskim poljima.” (definicija iz Zakona NNRH105/99)
Tu definiciju potrebno je temeljito pojasniti !!!
Procjena najgoreg mogućeg slučaja (NGS)
Konzervativni pristup

Pojašnjenje:
“Područja profesionalne izloženosti”
su u stvarnosti područja radnih mjesta gdje djelatnici
u svoje radno vrijeme rade neposredno s ili uz izvore
neionizirajućeg zračenja.
Pri tom radu djelatnici su ili unutar sigurnosne zone
ili izvan sigurnosne zone, ali su svakako u polju zračenja
izvora ako je on u funkciji.
Njihova izloženost elektromagnetskim poljima
mora biti kontrolirana
Najčešći slučaj su radovi na izvoru neionizirajućeg
zračenja koji se i sam nalazi izložen zračenju iz drugog
izvora neionizirajućeg zračenja.
To su radna mjesta od interesa.

Frekvencija
f
Jakost električnog
polja
E (V/m)
Jakost magnetskog
polja
H (A/m)
Gustoća
magnetskog
toka
B (µT)
Gustoća snage
(ekvivalentnog
ravnog vala)
S ekv
(W/m 2 )
Vrijeme
uprosječe-nja
t (minute)
< 1 Hz
14 000
32 000
40 000
*
1–8 Hz
10 000
32 000/f 2
40 000/f 2
*
8–25 Hz
10 000
4000/f
5000/f
*
0,025–0,8 kHz
250/f
4/f
5/f
*
0,8–3 kHz
250/f
5
6,25
*
3–100 kHz
87
5
6,25
*
100–150 kHz
87
5
6,25
6
0,15–1 MHz
87
0,73/f
0,92/f
6
1–10 MHz
87/ f 1/2
0,73/f
0,92/f
6
10–400 MHz
28
0,073
0,092
2
6
400–2000
MHz
1,375 f 1/2
0,0037 f 1/2
0,0046 f 1/2
f/200
6
2–10 GHz
61
0,16
0,20
10
6
10–300 GHz
61
0,16
0,20
10
68/f 1.05
Granične razine električnog i magnetskog polja, gustoće magnetskog toka i gustoće
snage ekvivalentnog ravnog vala za pojedinačnu frekvenciju za
područja profesionalne osjetljivosti. Granične razine dane su za efektivne vrijednosti
jakosti nesmetanog polja i gustoće magnetskog toka, a vrijede za jednoliku izloženost
cijelog ljudskog tijela elektromagnetskim poljima. (Izvadak RH NN 204/03)

Izvadak
iz CENELEC standarda i RH NN 204/03,
granice gustoće snage ekvivalentnog ravnog vala
za područje
povećane
(normalne) osjetljivosti
tj. za trajnu izloženost
opće populacije.
raspon frekvencija f u (MHz)
srednja gustoća snage
u (W/m 2 )
10 - 400 2
400 - 2000 f / 1250 (f/
2000 - 150000 10
(f/200
- profesionalci)
150000 - 300000 6.67 *
10 -5 * f
Vršno E pulsnog polja < 100 kVm -1
i min 5 pulseva u vremenu usrednjavanja

Primjer : moguće pozicije djelatnika obzirom na odašiljač na radnim mjestima

Primjer : prikaz mogućeg radnog mjesta. Ograñeno sigurnosno područje.
Primjereno obilježavanje.

Obilježavanje:
Znakovi “opasnosti” zasnovani su na
kategoriji moguće izloženosti EM zračenju
za vrijeme rada i/ili boravka u/na odreñenom prostoru
uz izvore EM zračenja

Najvažnija zadaća procjene rizika je primjerena
jednoznačna definicija rizika.
Procjena rizika je izrada i evaluacija nivoa (razina)
mogućeg rizika za ljude i definiranje najnižeg «tresholda»
za (zadanu fizikalnu veličinu) S,
izračenu gustoću snage EM zračenja koja propisuje
granične vrijednosti [1] zadane pravnim normama
iznad kojih «mogu» [2] nastupiti potencijalno
nepoželjni efekti koji su medicinski dokazivi.
[1]
Granična vrijednost se propisuje za izlaganje EM zračenju cijelog tijela,n mjeri se gustoćom snage snopa EM zračenja
koji padne na tijelo
Proračun graničnih vrijednosti za druge biološke vrste je drugačiji i to zbog kompleksnog modeliranja površine tijela
[2]
mogu ali ne moraju – nastupanje efekata bilo koje vrste je statistički uvjetovan ali i nasumičan dogañaj

Relevant mechanisms of interaction, adverse effects, biologically effective physical
quantities and reference levels used in different parts of the electromagnetic field spectrum
Part of NIR
spectrum
Relevant mechanism
of interaction
Adverse effect
Biologically
effective physical
quantity
External exposure,
reference level
Static electric fields surface electric charges annoyance of surface
effects, shock
external electric field
strength
electric field strength
Static magnetic
fields
Time-varying
electric fields (up to
10 MHz)
Magnetic fields
(up to 10 MHz)
induction of electric
fields in moving fluids
and tissues
• surface electric
charges
• induction of internal
electric fields and
currents
induction of internal
electric fields and
currents
effects on the
cardiovascular and
central nervous
system
annoyance of surface
effects,
electric shock and
burn
stimulation of nerve
and muscle cells;
effects on nervous
systems
stimulation
functions
of nerve
and muscle cells;
effects on nervous
systems functions
external magnetic
flux density
external electric field
strength
tissue electric field
strength or current
density
tissue electric field
strength or current
density
magnetic flux density
electric field strength
electric field strength
magnetic flux density
Electromagnetic
fields
(100 kHz to 300
GHz)
• induction of internal
electric fields and
currents; absorption of
energy
• > 10 GHz: Surface
absorption of energy
• pulses < 30 µs, 300
MHz to 3GHz, thermoacoustic
wave
propagation
excessive heating,
electric shock and
burn
excessive surface
heating
annoyance from
microwave hearing
specific energy
absorption rate
power density
specific energy
absorption
electric field strength
magnetic field
strength power
density
power density
peak electric field
strength;
peak magnetic field
strength

Klasični
kriteriji
Oko Film+svjetlo Monitor
Kontrast
Šum
osvjetljenost: 80 cd/m 2
Dinamika:
H max /H min : 800/2
Kontrast detalja:≤20:1
Boja: polikromatska
Signal-šum
bez značenja
10 bit:1024 nivoa
prepoznatljivo
D=1.3 uz
H o =2000 cd/m 2
>H= 80 cd/m 2
∆D 2.6; H max /H min :800/2
Promjenjljivo
monokrom:5000 K o
Wiener spektar:Θ 2 /ν
Selwyn-zrnatost σ D /D
≥9 bit:512 nivoa sadržaja
7 bita prepoznatljivo
H 50% pri cca.
30-40 cd/m 2
H max /H min :160/2
(400/2)
Promjenjljivo
monokrom:

Prazan slajd 2:
Pitanja?
Komentari?

Zakonska osnova za provedbu zaštite od zračenja:
Zakon o zaštiti od ionizirajućeg zračenja i sigurnosti izvora
ionizirajućeg zračenja RH NN 64/06
Zakon o zaštiti od neionizirajućeg zračenja RH NN 105/99
- Pravilnik o zaštiti od elektromagnetskih polja NN 204/03
- Pravilnik o temeljnim zahtjevima za ureñaje koji proizvode optičko zračenje
te uvjetima i mjerama zaštite od optičkog zračenja NN 204/03
- Pravilnik o ultrazvuku nikada objavljen
Pravilnik o najvišim dopuštenim granicama snage radijskih
postaja u gradovima i naseljima gradskog obilježja NN8/96 i 111/01
Pravilnik o sigurnosti i zaštiti zdravlja pri radu s računalom RH NN 69/05
Pravilnik o najvišim dopuštenim razinama buke u sredini u kojoj ljudi
rade i borave NN 37/90 i 145/04
Zakon o zaštiti na radu RH NN 59/96 114/03
Pravilnik o programu, sadržaju i načinu provjere znanja poslodavaca
ili njihovih ovlaštenika iz područja zaštite na radu RH NN 69/05
Zbir Zakona o zdravstvenoj zaštiti

srednja
gustoća
snage 100
(mW/cm 2 )
y
Granice izlaganja RF elektromagnetskom polju
AN/FPS-117
interval frekvencija
Izvor IMI
IRPA (83) OPĆA POPULACIJA
IRPA(83) PROFESIONALCI
ANSI (82) USA-OPĆA Populacija
ACGIH(83) USA - PROFESIONALCI
granica donja
granica gornja
FPS117low
FPS117high
ICNIRP (1998) OPĆA populacija
najniža Granica - OPĆA populacija
EU-D-2004/40/EG-Profesionalci
najniža Granica EU- Profesionalci
10
1
0.2
mW/cm 2
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000
Frekvencija ( MHz)
AN/FPS-117 : ICNIRP
granice gustoće snage
0.62 - 0.7 mW/cm 2
x
0.01
u RH «Zakonski» dozvoljene granične vrijednosti izlaganja
EM neionizirajućem zračenju iz VF telekomunikacijskih izvora
i uporedba s nekim meñunarodnim važećim propisima (ICNIRP)

Crno tijelo ≈ 5800 K
Zemljina orbita AM0
Centralna Europa AM1.5
ν ≈10 14 -10 13 Hz
Ukupna Snaga – Solarna Konstanta ≈ 900
900 -1353 W/m 2 (na sat)

Sunce
Intenzitet zračenja
(količina)
Zemlja
valna duljina zračenja u µm
kratkovalno zračenje
dugovalno
zračenje

Zemljina puno niža temperatura uzrokuje da Zemlja
zrači puno manje energije i to pretežito u
infracrvenom području frekvencija – valnih duljina
Kako ljudsko oko nije osjetljivo na infracrveno
zračenje mi to zračenje ne vidimo -
- detektor za to zračenje je “osjećaj” topline
vršna valna duljina
max. Intenzitet
Sunce 0.5 µm 7.35 x 10 7 W/m 2
Zemlja 10 µm 390 W/m 2

malo povijesti o EM zračenju na IMI :
- 1987/89. - medicina rada; istraživanja na kontrolorima leta
- dozimetrija počinje pratiti medicinu rada prvim ozbiljnim
mjerenjima
- kupljena prva mjerna oprema; širokopojasna mjerna sonda
- prva suradnja na COST projektima (FER-IMI i ostali)
- prvi pokušaj ekipiranja jedinice kadrovima i opremom
- 1992. Ministarstvu zdravstva predložen prvi nacrt zakona
o zaštiti od neionizirajućeg zračenja i osnovana je radna
skupina koja se je ponovno našla 1998.
- Jedinica za dozimetriju zračenja i radiobiologiju IMI uporno
prati razvoj mjerne opreme i razvija metode
- 1995 prvi projekt na temu neionizirajuća zračenja na IMI
- 2007 treći projekt; moderna mjerna oprema
- značajna prisutnost u javnosti

Ukupan broj slajdova 95.
©Prlić, I.
Nije dozvoljeno reproduciranje cjeline niti dijelova ove prezentacije
za bilo kakvu javnu namjenu bez pismenog odobrenja autora.
Privatna uporaba za edukacijske namjene je dozvoljena.