Tekrar merhaba arkadaşlar. Bu ilk olarak Işınımların sınıflandırılmasını inceleyelim :
* İyonlaştırmayan ışınım. ( EM ışınım 0-300 GHz )
* İyonlaştırıcı ışınım. ( <10^15 )
Tanecik akışı olanlar
- Alfa ışıması ; İki Nötron ve iki protondan meydana gelen, +2 yüklü bir Helyum çekirdeği yaymaktır. Bu ışıma sonucunda, proton ve nötron sayıları 2’şer birim azalır. Bu tanecikler +2 yüklü oldukları için elektromanyetik çekime de yakalanırlar. Bu ışımaların durdurulması çok kolaydır. Örneğin bir kâğıt yaprak bile yeterli olur.
- Beta ışıması ; Pozitron veya elektron yayımıdır. Pozitron, elektronun antimaddesidir ve elektron yayımlamanın tam tersi olarak gerçekleşir. Beta ışımaları alfa taneciklerine göre daha hızlıdır. Durdurulmaları daha zordur. Yüklü oldukları için manyetik alanda sapma gösterirler.
- γ (Gamma) ışıması: Bir çekirdeği uyarılmış bir halden, daha az uyarılmış veya kararlı hale getiren bir foton yayımıdır. Foton olduğu için ışık hızında ilerler. Kuvvetli nüfuz eder. Durdurulması çok güçtür. Yüksüz olduğu için manyetik alanda sapma göstermez. Foton olduğu için bir etkin kütlesi vardır ve bu kütle sayesinde kütle çekimine yakalanır.Radyoaktif dönüşümler az veya çok hızlı olurlar. Göz önüne alınan element çekirdeğin yarısının parçalanması için gerekli süreye Periyot (radyoaktiflik) veya yarılanma süresi denir. Çekirdeğin yapısı, en önemli unsurdur. Bir saniyenin milyarda birinin binde biri ( 10-12 ) kadar süren periyotlar olduğu gibi 1017 yıla ulaşan periyotlar olduğu bilinmektedir. Nükleer tepkimelerde, doğada bulunmayan radyoaktif çekirdekler elde edilebilir. Bu olaya suni radyoaktiflik denir.
Yüksek enerjili ( frekanslı ) EM dalga şeklindeki ışınımlar
- X ışınları ;
- Gamma Işınları
Peki ışınım sözcüğü ne anlama gelir ?
Işınım sözcüğü , madde içine nüfuz edebilen ışınlar anlamında kullanılır. Türleri ve kaynakları farklı olan ışınların tek ortak yönü, maddeye ve canlı dokulara nüfuz edebilme özelliğidir. ( giricilikleri ) Çeşitli ışınımların değişik ortamlara giricilikleri farklıdır. Fakat belli bir ışınım türü için giricilik enerji ile ilgili bir özelliktir. Düşük enerjili ışınlar, ör: görünür ışık, girici değildir. Fakat x ışını ve gamma ışını, özellikleri görünür ışıkla tamamen aynı olmala beraber giricilik yönüyle onlardan ayrılır. Çünkü enerjileri yüksek, dalga boyları kısadır. Aşağıda denklemde de görüyorsunuz.
İyonlaştırıcı Işınım ( > 10^15 Hz ) :
İyonlaştırıcı ışınım, atom ve molekülllerden elektron koparabilen ışınımlardır. Nükleer radyasyon olarak da bilinir. Bu kopmanın mümkün olabilmesi için gerekli bir minimum kuantum enerjisi vardır. İnsan vücudunun çoğu sudan ibaret olduğundan , minimum enerji seviyesi, su molekülerine göre belirlenmektedir. Bu sınıfa giren değişik frekanslar 12eV ile 35eV arasında değişen değerler vermektedir. Bir frekansa karşılık gelen enerji yukarıdaki bağıntıdan hesaplanabilir.
12 eV mor ötesi spektrumundaki 1,03 x 10^-7 m’lik dalga boyuna karşılık gelmektedir. Taşıdığı enerji hesaplandığında 300 Ghz 0,00125 eV enerjiye karşılık geldiği ve iyonlaşmaya sebebiyet vermek için çok küçük olduğu görülür. Bununla birlikte örneğin radyo vericilerinde kullanılan yüksek besleme gerilimleri X ışınları şeklinde iyonlaştırıcı ışınıma yol açmaktadır. Kesinlikle bilinmelidir ki , RF enerjisi iyonlaştıran ışınımı kapsamaz, fakat daha çok her iki ışınım tipi de ( iyonlaştıran, iyonlaştırmayan ) kullanılan aletlerde mevcuttur ve RF mühendis ve teknisyenleri tehlikelerin farkında olmalıdır.
* 1eV : Bir elektrona 1 Voltluk potansiyel kazandırmak için gerekli olan enerji miktarıdır.
Peki Radyoaktivite ve Radyasyon nedir ?
Nüklidlerin ( aynı sayıda protona sahip farklı sayıda nötronu olan ) çoğu kararlıdır ; fakat kararsız olanları da vardır. Kararlılık , temelde bir çekirdeğin içerdiği nötronların sayısı ile protonların sayısı arasındaki denge ile belirlenir. Kararsız bir çekirdek , aşırı enerjiye sahiptir ve bu fazlalığı radyasyon yayarak rastgele anlık ışımalar şeklinde azaltır. Farklı çekirdekler enerjilerini farklı şekillerde yayarlar .Çekirdeğin bu anlık ışımaları radyoaktivite ve yayılan fazla enerjiye ise radyasyon denir. Çekirdeğin anlık ışımalarla enerji yayma sürecine radyoaktif bozunma ve radyasyon yayarak bozunan kararsız nüklide radyonüklid denir. Bu radyonüklidler yaydıkları radyasyon tipi ve/veya enerjisi, yarı-ömür gibi kendilerine özgü özellikler ile birbirinden ayrılırlar.
Peki İyonlaştırıcı Işınımın Kaynakları Nelerdir ?
Elektronik devreler ve sistemler : Röntgen Cihazları ( x-ışını) , Positron Emission Tomography (PET) , hızlandırıcılar, tüplü televizyon
Radyoaktivite: Alfa, Beta ve Gamma olmak üzere üç tür ışınım kaynaklanır. İnsanoğlu radyoaktivite denen temel fiziksel olayı etkileyememektedir. Radyoaktivite durdurulamaz, yavaşlatılamaz, hızlandırılamaz. Ancak kendiliğinden malzemeye özgür bir zamanla zayıflar. Radyoaktif kaynakların, yani radyoizotopların yaydığı ışınımın artık istenmediği zaman kesilememesi onlarla çalışmanın en büyük güçlüğüdür. Bu tür ışınımdan korunmak için yapılabilecek tek şey, onları ışınım geçirmeyecek kadar kalın cidarlı kaplar içine koyup mümkün olduğu kadar insanlardan uzakta saklamaktır.
Nükleer reaksiyonlar : Fisyon ( parçalanma ) , Füzyon ( birleşme ) ve dönüşüm reaksiyonları sırasında çeşitli ışınımlar açığa çıkar. Reaksiyon durunca, doğrudan oluşan ışınım da durur. İŞte bunların salmakta olduğu ışınım, nükleer reaksiyon durduktan sonra da devam eder. Nükleer reaktörlerin , bu yüzden çalışırken sahip olduğu çok büyük ışınım tehlikesini durduktan sonra da devam ettirirler.
Uzay ( Gök cisimleri ) : Güneşin ve yıldızların korkunç büyüklükteki enerjilerinin nükleer reaksiyonlardan kaynaklandığını biliyoruz. Dolayısıyla onlardan uzaya ısı ve ışıkla birlikte nükleer radyasyonlar da yayılır. Dünyamıza uzaydan ulaşan bu tür yayına kozmik ışınım adı verilir. Kalır atmosferimiz ışınımları soğurarak oldukça zayıflamış halde yer yüzüne ulaşmasını sağlar. Fakat astronotlar veya yüksekte uçanlar radyasyondan büyük ölçüde etkilenir.
Radyasyonla ilgili tanımları da dozajların vücuttaki etkilerini anlamak için incelememiz gerekir. Bu tanımlar ise şunlardır:
Işınım Enerjisi: Elektron-volt (eV) : İyonlaştırıcı ışınımın enerjisi eV ile ifade edilir. Çok küçük bir birimdir,kEV , MeV gibi kullanılır.
1 Joule = 6,25 x 10^18 eV
Maruziyet : Röntegen , x-ışını ve gama maruziyeti , çoğunlukla R ile ifade edilir. R birimi, havada mevcut olan iyonizasyonun miktarına karşılık gelir.
C /kg : X veya Gamma ışını tarafından 1 kg havada üretilen yük miktarı ( 1R = 2,58 x 10^-4 C/ kg )
Doz . Gray ve rad ( Gy ve rad ) iyonlaştırıcı ışınım insan vücudu ile etkileştirildiğinde enerjisini vücut dokularına aktarır. Bu organ veya dokunun birim ağırlığı başına yutulan enerji miktarı ,
Sievert ( Sv ) İyonlaştırıcı ışınımın tiplerinin eşit dozları, eşit miktarda zarar oluşturmazlar. Alfa parçacıkları belli miktardaki bir yutulan doz için , beta parçacıklarından , gama ışınlarından hesaplamak için ; ışınım dozu , Sv cinsinden eşdeğer doz olarak ifade edilir. Sv ile verilen bir doz ,
Doz ( Sv ) = Yutulan doz (rad) x ışınım ağırlık faktörü (WR) bağıntısı ile hesaplanır ( WR için aşağıdaki tabloya bakınız )
Ayrıca 1Sv = 100 rem’dir.
FARKLI RADYASYON DOZLARININ İNSAN ÜZERİNE ETKİLERİ :
1 Sv, büyük bir dozdur. Önerilen maksimum doz sınırı ( MDS) yıllık olarak ortalama 50 MSV’dir. Maruz kalınan anlık ve büyük miktarlı dozların etkileri farklılık göstermekle beraber, aşağıda bazı örnekleri verilmiştir.
- 10 Sv: Günler ve haftalar içinde ölüm riski
- 1 Sv : Belli bir süre sonra kanser riski %5
- 100 mSV : Belli bir süre sonra kanseri riski ( %0.5)
- 50 mSV : Radyasyon işçilerinin bir yıllık MDS.
- 20 mSV : Bir yıldan daha uzun maruziyetlerde beş yıllık ortalama doz.
- 1 mSV : Halk maruziyeti için önerilen MDS ( ICRP – International Commision on radiological protection )
Aşağıdaki tabloda bazı görüntüleme tekniklerinin yaklaşık radyasyon dozuna göz atalım.
İYONLAŞTIRICI IŞINIMIN CANLI DOKULARA ETKİSİ :
Işınım bir malzeme içinden geçerken , soğurucu malzemede iyonlaşma veya atomlarda uyarma oluşturacak şekilde enerjisinin bir kısmını bırakır. Bu da sırayla dokulardaki atomların iyonlaşması, kimyasal değişimler ve zararlı biyoljik etkiler gibi zincirleme olaylara sebep olur.
Bu sırası ile şöyle gösterilebilir. Yüklü parçacıklar -> Elektriksel etkileşmeler -> İyonizasyon ( iyonlaşma) -> Kimyasal değişimler -> Biyolojik etkiler
Örnek olarak iyonlaştırıcı bir ışınım bir hücresel dokudan geçerken, yüklenmiş su molekülleri oluşturur. Bu moleküller, kimyasal olarak son derece reaktif olan serbest köklerine bozunurlar ve önemli molekülleri ( örn: hücrelerdeki DNA değiştirme yeteneğine sahip olurlar.)
İyonlaştırıcı ışınım, ayrıca DNA moleküllerini doğrudan da iyoniza edebilir. İyonizasyonun bu etkileri, hücre ölümü ve anormal hücre gelişimi gibi biyolojik etkilere yol açar. İyonlaştırıcı ışınım temel olarak 2 sağlık etkisi vardır.
1. Deterministik ( rastgele olmayan) etki : Doz veya doz hızı birim zamandaki doz miktarı belirli eşik değerlerinin üzerinde ise meydana gelen etkilerdir.
İlk anda yüksek dozda veya yüksek doz hızında meydana gelirler.
- Akut radyasyon sendromu
- Deri yanması
- Sterilite
örnek olarak verilebilir.
2. Stokastik ( rastgele) etki : Doz düşükse veya uzun bir zaman peryoduna yayılmışsa ortaya çıkan etkilerdir. Böyle durumlarda ;
- Hasar görmüş vücut hücrelerinin kendilerini yenilemeleri için büyük fırsatlar vardır , fakat aynı zamanda zararlı etkiler de devam edebilir.
- Etkilerin ortaya çıkma olasılığı yüksek dozlarda artarken , bir etkinin ne zaman veya hangi şiddetle ortaya çıkacağı doza bağlı değildir.
- Değişik tipteki kanserler örnek olarak verilebilir.
Radyasyon Maruziyeti ve Radyasyondan Korunma :
Korunmak için öncelikle maruziyetin türünün belirlenmesi gerekir. Bu maruziyet içeriden veya dışarıdan olabilir.
1) İçeriden maruziyet : Havadaki bir radyoaktif malzemenin solunması, radyoaktif bakımdan kirletilmiş besin veya suyun yenilip içilmesi veya açık yaralardan alınması.
Korunma yöntemi : Kirletilmiş bölgelerde koruyucu giysi giyilmesi, uygun solunum cihazları kullanılması, kirletilmiş bölgelerde yeme-içme , sigara içme gibi faaliyetlerin yasaklanması.
2) Dışarıdan maruziyet : Bir kaynaktan doğrudan ışınlanma, radyoaktif kirlilik ( örn: radyonüklidlerden hava yoluyla bulaşan , toprağa biriken veya elbiselere/ deriye bulaşan radyonüklidlerden ortaya çıkan.)
Korunma yöntemi : Radyasyon kaynağı yakınında zaman harcamasını kısıtlama, radyasyon kaynağını uzaklaştırma, kaynağın tipine ve enerjisine uygun ekranlar/filtreler kullanılarak ekranlama.
Bizim asıl ilgileneceğimiz konu olan İyonlaştırmayan ışınım üzerine değinelim. Çünkü burası günlük hayatta en çok maruz kaldığımız kısmı olmakla birlikte en çok tartışmalara sahip olan konudur. EM dalgaların iyonlaştırmayan bölgesei için iki tür etkiden bahsedilebilir :
1- Isıl etkiler
2- Isıl olmayan etkiler
ICNIRP ; kuruluşunu izleyen günlerde iyonlaştırmayan radyasyon konusunda kılavuzlar oluşturma çalışmalarını başlatmış ve günümüzde de devam etmektedir. Ulaşılabilen bütün bilimsel deneyler, bulgular incelenmiş ve tartışılmıştır. Hazırlanan istatistiksel veriler gözden geçirilmiştir. Elektromanyetik kirliliğin doğrudan ve dolaylı sağlık etkileri üzerinde araştırmalar desteklenmiş, izlenmiş ve veri tabanları oluşturulmuştur. Bunların sonunda insan sağlığı için zararlı olabilecek sınır değerler belirlenmeye çalışılmış ve kılavuzlar hazırlanmıştır. ICNIRP kılavuzlarında iki tür sınırlamadan söz edilir :
- Temel sınırlamalar : Doğrudan sağlık etkileri yaratan ve zamanla değişen elektrik, manyetik ve elektromanyetik alanlar . Temel sınırlamalar için kullanılan parametreler frekansa göre ,
- Akım yoğunluğu ( J )
- Özgül soğurma oranı ( SAR)
- Güç yoğunluğu ( S )
bu maddelerden sadece ortamlarda bulunan ( insan vücudunun dışındaki ) güç yoğunluğu kolayca ölçülebilir.
- Referans seviyeler : Bu seviyeler temel sınırlamaların sağlanıp sağlanmadığının belirlenmesine yarayan ölçülebilir büyüklüklerdir. Bu seviyeler yapılan test ve ölçülerden olduğu kadar bilgisayar simülasyonlarından da elde edilir.
Referans Seviyeler : Türetilmiş referans seviyelerinde kullanılan büyüklükler.
– Elektrik Alan ( E )
– Manyetik Alan ( H )
– Güç Yoğunluğu ( S )
– Kaslardan akan akım ( la, adale akımı) , ayrıca kontak akımı ( IK) ve darbesel işaretler için özgül soğurma ( SA ) da kullanılır. Elektromanyetik kirlilik duyumunda bu parametrelerden birisi ölçülür ya da hesaplanır ve belirtilen referans seviye değeri ile karşılaştırılır. Referans seviyelerin sağlanması , temel sınırlamaların da sağlanması anlamına gelir. Ölçülen ya da hesaplanan değerin referans seviyeden yüksek çıkması doğrudan temel sınırlamaların aşılması anlamına gelmeyebilir. Ancak böyle durumlarda doğrudan temel sınırlamaların sağlanıp sağlanmadığı test edilmelidir. ICNIRP kılavuzları doğrudan cihazların sağlanması gereken elektromanyetik sızıntı seviyelerini belirlemez. Yeni kullanılan cihazların limitleri ile ilgilenmez. Yine ICNIRP kılavuzları kalp pilleri, işitme cihazları gibi özel cihazlara etkiler konusunu içermez. Normal koşullarda ortalama insana göre sınır ve limit değerlerden söz edilir. ICNIRP kılavuzları dinamik bir şekilde süreç içerisinde gözden geçirilir , değiştirilebilir. Süreç içerisinde zamanla değişen elektrik, manyetik ve elektromanyetik alanların etkileri daha da belirginleştikçe kılavuzlarda yer alan değerler gözden geçirilmelidir.
Elektromanyetik Büyüklükler ve Birimler I :
Elektrik alan oluşumu ortamda yüklerin varlığına bağlıdır. Manyetik alan ise yüklerin hareketli olmasıyla ( akım akışı ile ) oluşur. Ortamda bulunan diğer bir yüke uygulanan kuvvet şeklinde de açıklanan elektrik alan birimi V/m ‘dir. Benzer şekilde manyetik alanlar da ortamdaki yüklere kuvvet uygularlar ancak tek koşul yüklerin hareketli olmasıdır. Elektrik ve manyetik alanların hem şiddeti hem de yönü söz konusudur, yani vektörel büyüklüklerdir. Manyetik alandan iki şekilde söz edilebilir. Birincisi manyetik akı yoğunluğu ( B ) olup birimi Tesla’dır. İkincisi ise manyetik alan şiddeti ( H ) olup birimi A/v’dir. Bu iki büyüklük ortam manyetik geçirgenliği ile birbirine B = μ x H ilişkisi ile bağlıdır. Boş uzayda , havada ve canlı dokularda μ = 4 pi x 10^-7 [ Henry / m ] olarak alınır.
Düzlem dalga kavramı açılacak olursa ;
* Dalga cephesi ( eş faz yüzeyleri ) düzlem demektir.
* Elektrik alan, manyetik alan ve dalga yayılım yönü birbirine diktir.
* Elektrik ve manyetik alanlar eş fazlıdır ve E/H değeri 377 Ohm ‘dur. ( 377 Ohm boğluğun karakteristik empedansıdır)
* Güç yoğunluğu , dalga yayılım yönüne dik, birim alandan geçen elektromanyetik güçtür. Birimi [ w/m^2 ] olup elektrik ve manyetik alanlara basit olarak S= E x H İlişkisi ile bağlıdır. { E^2 / 377 = 377 H^2 }
Elektromanyetik Büyüklükler ve Birimler II :
Düzlem dalgalar, kaynaktan yeteri kadar uzakta , uzak alanda meydana gelir. Fakat yakında alanda ise durum oldukça farklı ve karmaşıktır.
* Elektromanyetik kaynakların yakınında, kaynağın cinsine bağlı olarak elektrik ya da manyetik alan bileşeni , diğerine göre çok baskın olabilir.
* Hatta bazı bölgelerde sadece elektrik ya da sadece manyetik alan olabilir.
* Elektrik ve manyetik alanlar arasındaki ilişki de basit 377 Ohm’luk ilişki değildir.
* Bu sebeplerle , güç yoğunluğunun temel büyüklük olarak kullanılması oldukça zordur.
Zamanla değişen elektromanyetik alanlara maruz kalma vücutta dokularda enerji yutulmasına ve vücut içi akımların akmasına sebep olur. Dokularda akan akım ile oluşan elektrik alan arasında [ A/m^2] ilişkisi vardır. ICNIRP kılavuzlarında frekansa ve dalga şekillerine göre temel büyüklükler şu şekilde alınmıştır.
- 10 MHz frekansa kadar temel büyüklük J, akım yoğunluğudur.
- 110 MHz frekansa kadar ise I, akım ele alınır.
- 100 KHz ile 10 Ghz arasında SAR, özgül soğurma oranından söz edilebilir.
- 300 Mhz ile 10 Ghz arasında darbesel işaretler için SA, özgül soğurma oranı kullanılır.
- 10 Ghz ile 300 Ghz arasında ise S, güç yoğunluğundan söz edilebilir.
* ICNIRP kuıavuzlarında sözü edilen sınır değerler ve seviyeler bilimsel bütün verilerin derlenmesi ve gözden geçirilmesiyle elde edilmektedir. Bu değerlere ulaşmada kısa ve orta vadeli ve hemen gözlenebilecek adale kasılması , yanma , şok sıcaklık artması benzeri etkilerden yola çıkılmıştır. Uzun dönemde kanserojen etkiler yaratabileceği gibi etmenler göz önüne alınmamıştır. Bu etkiler söz konusu dönemde olduğunda ICNIRP, eldeki bilimsel verilerin bunun aksini gösterecek herhangi bir etkiyi göstermediğini söylemektedir. Her ne kadar epidemiyolojik çalışmalar bir takım bulgulardan söz etse de bu bulguların bilimsel olarak tatmin edici olmaktan uzak olduğunu belirtmektedir. ICNIRP özellikle prototiplerle gerçeklenen deneyler sonucu elde edilen bulguların mutlaka canlılarda da denenmesi ve bulguların gösterilmesi gerektiğini işaret etmektedir.
Şimdi size örnek bir ölçüm verelim şu adresten.
ELEKTROMANYETİK ALAN GÜÇ YOĞUNLUĞU ÖLÇÜM RAPORU
GENEL BİLGİLER
Ölçüm Mahalli:
ÖLÇÜM BİLGİLERİ
Ölçüm Cihazı: SPECTRAN HF-6080 No: 00880
Ölçüm Anteni: HYPERLOG 6080 No:00648
ÖLÇÜM SONUÇLARI
ÖLÇÜM VE KARŞILAŞTIRMA TABLOSU
Ölcüm Yeri: SALON
Ölçüm Tarihi : 10/05/2010 Saati:13:30
Ölçüm Yeri: YATAK ODASI
Ölçüm Tarihi: 10/05/2010 Saat: 13:50
Ölcüm Yeri: MUTFAK
Ölçüm Tarihi : 10/05/2010 Saati: 14:15
SONUÇ VE ÖNERİLER
Belirtilen üç ölçüm yerinde ölçülen değerler yürürlükte olan yönetmeliklerde belirtilen limitler değerlerin altındadır.
İLGİLİ YASA VE YÖNETMELİKLER
Ölçüm yöntemi ve limit değerler Bilgi Teknolojileri ve İletişim Kurumu tarafından 16 Mayıs 2009 tarih ve 27230 sayılı Resmi Gazete’de yayımlanarak yürürlüğe giren Elektronik Haberleşme Cihazlarına Güvenlik Sertifikası Düzenlenmesine İlişkin Yönetmelik’ten alınmıştır.
ÖLÇÜMÜ YAPAN
|ADI SOYADI||ÜMİT ÖNDER||ADI SOYADI|
|ÜNVANI||ELK.MÜH.||ÜNVANI|
|ODA SİCİL NO||10327||ODA SİCİL NO|
|İMZA||İMZA|
Zamanla değişen elektromanyetik alanların canlı dokularla etkileşimi başlıca üç şekilde olmaktadır. Bunlar ;
- Düşük frekanslı elektrik alanlardan kuplaj
- Düşük frekanslı manyetik alanlardan kuplaj
- Elektromanyetik alanlardan güç soğurmadır
I ) Düşük Frekanslı Elektrik Alan Kuplajı :
Zamanla değişen elektrik alanlar canlı dokularda elektrik yüklerinin hareketine ( akım akmasına ) , bağlı yüklerin kutuplanmasına ( elektriksel dipol oluşmasına ) ve var olan dipollerin yön değiştirmesine sebep olur. Bunların şiddetleri dokuların elektriksel parametrelerine bağlıdır. İletkenlik elektrik akımını, dielektrik sabiti ise kutuplanma şiddetini belirler. İletkenlik ve dielektrik sabitleri dokudan dokuya değiştiği gibi , frekansla da değişir. Vücudun dışındaki elektrik alanlar vücudun yüzeyindeki yüzey yükleri birikmesine sebep olur. Bu yüzey yük farklılıkları da vücut içinde akım akmasına yol açar. Bu akım ise vücudun konumuna , şekline ve büyüklüğüne bağlıdır.
II ) Düşük Frekanslı Manyetik Alan Kuplajı :
Zamanla değişen manyetik alanlar vücutta elektrik alanların endüklenmesine ve elektrik akımı akmasına yol açaar. Endüklenen elektrik alanın şiddeti manyetik alanı oluşturan kaynağın ( örneğin: akım halkasının ) çapına , doku iletkenliğine ve zamanla değişim oranına ( frekansa ) bağlıdır. Akım halkasının çapı ne kadar büyük ise endüklenme o derece şiddetli olur.
III ) Elektromanyetik Alanlardan Güç Soğurma :
Em alanların biyolojik etkileri dendiğinde akla ilk gelen maruziyet bu konuyu kapsadığındanbu konuyu biraz açmakta fayda var. Dokularda düşük frekanslı elektrik ve manyetik alanların sebep olduğu güç soğurulması, genelde ihmal edilecek kadar azdır. Ancak 100 kHZ’in üstündeki frekanslarda durum değişir ve güç soğurulması kayda değer boyutlara ulaşmaya başlar. Genelde , düzlem elektromanyetik dalgalar altında bulunan vücuttaki güç soğurulması dokudan dokuya çok farklılıklar gösterir. Bu anlamlı dört farklı frekans bölgesi ve etkileşimden söz edilebilir :
1. 100Khz ile 20 Mhz arasında güç soğurulması daha çok boyun ve ayaklarda görülür.
2. 20 Mhz ile 300 Mhz arasında hem vücudun tümünde hem de kısmi soğurulması olabilir.
3. 300 Mhz ile birkaç Ghz arasında yerel ve farklı güç soğurulması ile karşılaşılabilir.
4. 10 Ghz’in üstünde ise vücudun yüzeye yakın kısımlarında güç soğurulması söz konusudur.
Biyolojik Dokuların Elektriksel Özellikleri :
İster insan prototipleri üzerinde laboratuvar çalışmaları olsun, isterse bilgisayar simülasyonları, öncelikle gereken bilgi dokuların elektromanyetik özellikleridir. Canlılar dahil her nesnenin elektromanyetik etkiler açısından eşdeğeri belli dokuların belli iletkenlik ve dielektrik sabitleri ile verilir. Her iki parametre de parametrelerinin ölçülmesi ile uğraşmaktadır. Bu ölçü topluluğundan gelen her sağlıklı ölçme sonucu daha gerçekçi laboratuvar prototiplerinin hazırlanmasına ya da bilgisayar simülasyonlarının gerçeklenmesine yardımcı olacaktır.
Dokuların dielektrik özellikleri, genel olarak ;
* Elektromanyetik dalgaya maruziyet durumunda vücut içinde oluşan iç elektrik alanların hesaplanmasında,
* EM enerjinin tanı ve terapi gibi tıbbi uygulamalarının geliştirilmesinde,
* EM alanların olası zararlarının incelenmesinde önemlidir.
Biyolojik dokuların dielektrik özelliklerinin bilinmesi ayrıca ; gıda işleme, tarımsal amaçlar , çeşitli ürünlerin kurutulması/pişirilmesi gibi birçok EM enerjisinin uygulama alanlarının gelişmesinde önemli rol oynar.Teorik çalışmalar şeklinde başlayan ilk çalışmaların, günümüzde bilgisayar kontrollü deneysel çalışmalarla desteklenmesiyle , dokuların ve diğer karmaşık yapıların dielektrik özelliklerinin anlaşılmasında büyük ilerlemeler sağlanmıştır. Artık MegaHertz altı frekanslardan Gigahertz frekanslara kadar dokuların dielektrik özellikleri bilinmektedir. Bu veriler iyonlaştırmayan ışınımın biyolojik etkilerinin analizinde bir başlangıç noktası olmaktadır.
* Çok düşük frekanslarda dokuların elektriksel özellikleri Elektrik alan-akım yoğunluğu ( E-J) ilişkisi ,Birbirine komşu farklı ortamların elektrik alanları ilişkisi ve dokuların makroskobik özelliklerinin bilinmesiyle anlaşılabilir.
A. Makroskobik Parametreler
Makroskobik bakımdan biyolojik yapıların elektriksel özellikleri hakkında en önemli bilgi , iletim ve deplasman akımlarından elde edilir. Harmonik alanlar için bu iki paratmetre kompleks iletkenlik ismiyle birleştirilir . Çok düşük frekanslarda, dokularda iletkenlikler hemen hemen frekanstan bağımsızdır. Elektriksel iletkenlik ise mühendislikte kullanılan malzemelere göre çok değişiklik gösterir. Aşağıda vereceğim tabloda görüldüğü üzere güç frekanslarında biyolojik dokuların kompleks iletkenliği yalnız gerçek kısmı ile temsil edilebilir. Havanın iletkenliğinin gerçek kısmının 10^-13 S/m , sanal iletkenliğinin 3.3 x 10^ -9 S/m’dir. Saf sanal iletkenliğe sahip olması nedeniyle hava tam bir yalıtkan gibi de düşünülebilir. Alan-akım yoğunluğu ilişkisinin anlaşılmasında , iletkenliğin sanal, gerçek ya da kompleks olması önemlidir.
Kan dokusundaki iletkenlik, süspansiyon halindeki hücre konsantrasyonunun değişmesiyle çok az değişir. Bu çeşit iletkenlik değişmesi kas ve salgı bezi dokularında %10 , akciğer dokularında %2-3’lük bir değerdedir. Yağ dokularında iletkenlik çoğunlukla su oranına bağlıdır ve %2 – % 3 ‘lük bir değişme gösterebilmektedir. Gözenekli kemiğin iletkenliği, katı kortikal kemiğe göre daha fazladır. Kas ve kemik gibi dokular 100 Hz’nin altında anizotropik özellik gösterir. 60 Hz’nin biraz üstündeki frekanslarda deri iletkenliğinin yağ dokusuyla karşılaştırılacak bir değerde olduğu gözlenmiştir. Derinin en dış yüzeyi akım geçişine karşı yüksek direnç gösterir ve bu direncin büyüklüğü deri yüzeyinin nem miktarına bağlıdır.
B. Mikroskobik Doku Modelleri
Mikroskobik seviyede tüm dokular hücre ve hücre dışı sıvılardan oluşmuştuır. Hücrelerin elektriksel modelini ise iki farklı eleman oluşturur. Bunlar ;
* Dışta yalıtkan özellikli Mebran
* İçte sıvı gibi yüksek iletkenlikli sitoplazma ve çekirdektir.
Hücreler membran tarafından yalıtılmıştır ve 50 Hz’lik dış alanın doku içinde indüklediği tüm akım, hücreler arasında akar.Doku özelliklerini elektriksel bakımdan modelleyen eşdeğer bir devre aşağıda vereceğim şekilde gösteriliyor. Cm kapasiteli bir devre membran ve Ri dirneçli sitoplazma , seri bağlanan iki eleman oluşturur. Membranın yalıtkan kısmının kalınlığının 10 nm’den daha az olması nedeniyle kapasite çok büyüktür. Biyolojik dokuların tüm membranlarında kapasite hemen hemen 0.01 F/m^2 civarındadır. Çok düşük frekanslarda membran empedansı hücre özününkinden çok büyük olup Ri sitoplazma direnci ile birlikte oluşturdukları seri bağlı kombinasyon hücreyi çevreleyen sıvının R0 direncinden daha büyüktür. Hücre sıvılarının iletkenliği, iyon konsantrasyonu ile belirlenir. Kas , beyin ve bez dokuları gibi yüksek oranda su bulunduran dokularda R0 direnci yüksek doku iletkenlikleri düşüktür. Yağ dokusunun hücre dışı su oranı çok değişken olmasına rağmen iletkenliği kas, beyin ve bez dokularınkinden daha düşüktür. Sonuç olarak , güç frekanslı alanlar maruziyet konusunda , şunlar özetlenebilir :
- Harici alan tarafından doku içerisinde indüklenen akımın neredeyse tamamı hücre dışı sıvıdan geçer.
- Elektrik alanların hücre dışı sıvı üzerinde yaptığı hakkında bilinen etki ısınmaya yol açmasıdır.
- Güç frekanslı nakil hatlarına maruziyet sonucu biyolojik dokularda indüklenen alanlar, biyolojik önemde ısı üretmeyecek kadar küçüktür.
Artık Radyo Frekanslı Alanlar ve Dolayısızla GSM alanına bakabiliriz. Em spektrumda 300kHz – 300Ghz Radyo frekans bölgesi olarak tanımlanmıştı. RF ışınımın insanlar ve hayvanlar üzerindeki biyolojik etkilerini inceleyen çalışmalar literatürde mevcuttur. RF alanlarına maruziyeti, alan kaynaklarını veya EM çevreyi dikkate alarak iki ana başlık altında incelemek mümkündür. RF alanlarına maruziyeti , alan kaynaklarını veya EM çevreyi dikkate alarak iki ana başlık altında incelemek mümkündür :
- Doğal RF çevrede maruziyet
- Mesleki maruziyet
Doğal Çevrede RF Alanlarına Maruziyet :
Şehirlerde RF radyasyona genel halk maruziyetini, maruziyet sürelerine göre sürekli ve geçici olarak iki kategoriye ayırabiliriz. Bu durumda 6 dakikalık ortalama süre dikkate alınır.
Sürekli maruziyet >6 Dakika :
- Enerji nakil hatlarını ( RF maruziyet değildir )
- Radyo ve televizyon yayınlarını
- Baz istasyonlarının elektromanyetik alanlarını
- Evlerde ve iş yerlerinde kablosuz yerel ağların alanlarını kapsar
– Genellikle kablosuz ağın türüne göre 2.4 ve 5.8 Ghz bandlar civarındaki frekansları kullanır.
– İletişim uzaklığı bina içi 45 m , bina dışı 90m’ye kadar değişebilir.
– Ortak standartlar 200 mW’a kadar olan güç seviyelerine izin verse de tipik bir erişim noktasının gücü 35 mW civarındadır.
– Düşük güç seviyeleri yanıltmamalıdır , sürekli bir maruziyetin söz konusu olduğu unutulmamalıdır.
Geçiçi Maruziyet <6 Dakika :
- Cep Telefonları
- Telsiz Telefonlar
- Mikrodalga Fırınlar gibi kısa süreli kullanılan cihazlardan kaynaklanır.
Bir diğer sınıflandırma da Düşük ve Yüksek güç seviyeleri olarak yapılır.
Yüksek Güçlü RF Kaynakları :
Yüksek değerdeki bir güç kaynağı , kaynaktan 100m uzaklıkta 1W/m^2 ‘lik anademet yoğunluğu üreten bir kaynak olarak tanımlanır. Düşük güçlü kaynaklar , ancak kaynağa çok yakın bir mesafede bu değere eşit bir güç yoğunluğu üretebilir. Yoğunluk seviyesi, kaynaktan uzaklaşıldıkça hızla düşer. 100 metrelik bir mesafede 1 W/m^2 nin oldukça altındadır. Bu kaynaklar ;
- Radyo ve televizyon aktarıcıları
- Uydu haberleşme yer terminalleri
- Troposferik saçıcı sistemler
- Hedef belirleme ve izleme radarlar
Düşük Güçlü RF Kaynakları :
Bunlar kaynaktan 10m uzaklıkta , 10mW/m^2 lik anademet yoğunluğu üreten bir kaynak olarak tanımlanırlar.
- Polis trafik radarları
- Kablolu telefon iletişiminde kullanılan mikrodalga röle istasyonları
- Kablolu televizyon dağıtım istasyonları
- Hücresel iletişim baz istasyonları gibi yaygın RF kaynakları gibi düşük güç kaynakları olarak bilinirler.
Bu örneklerden birincisi geçiçi maruziyet, diğer üçü sürekli maruziyettir. Bu yüzden son üç örneğe ait limit değerler 10mW/m^2 nin altında da olsa süreklilikten dolayı dikkat edilmesi gereken bir husustur. Mikrodalga fırınlar da bu kapsam içine alınabilir. Bu kaynaklar , her ne kadar yüksek güçlü RF alanlar üretse de , enerji fırın içine yayılmıştır ve dışarı radyasyon yayılımı arzu edilmez. Ancak teknik kısıtlamalar sebebiyle genellikle bir miktar enerji dışarı sızar.