מדידת קרינה בתדרי הרדיו - דוזימטריה

קרינה בתדרי הרדיו (גלי רדיו - Radio Frequencies, RF) היא חלק מן הספקטרום האלקטרומגנטי, והיא מוגדרת כקבוצת התדרים בתחום 3 קילוהרץ עד 300 ג'יגה-הרץ, ואורכי גל שבין 100 ק"מ לבין 1 מ"מ, בהתאמה. להרחבה ראו הקדמה לגלי רדיו - (RF).

בשלושת העשורים האחרונים, גדל השימוש במכשירים פולטי קרינה בתדרי הרדיו בצורה דרמטית. דוגמאות של מתקנים ומכשירים הפולטים קרינה בתדרי רדיו כוללות, בין השאר, משדרי רדיו וטלוויזיה, משדרי ותנורי מיקרוגל, מכשור לשימוש תעשייתי, מערכות מכ"ם צבאיות ואזרחיות, משדרי תקשורת לוויינית, משדרים לתקשורת צבאית ובמיוחד מכשירים ניידים ותחנות בסיס של התקשורת הסלולרית.

התפוצה העצומה של מקורות הפולטים קרינה בתדרי הרדיו העלתה חשש בנוגע לבטיחות השימוש בסוג זה של קרינה בלתי מייננת, וכתוצאה מכך גדל הצורך בבקרה ובפיתוח אמצעים למדידות ומעקב. בהתאם לכך, מתבצע מחקר מקיף ומתמשך בנסיון לכמת את הקרינה הנפלטת ממכשירים שונים ואת כמות הקרינה הנספגת בגוף האדם. מידע זה משמש בסיס להערכת הסיכון הבריאותי הנובע מחשיפה לקרינה בתדרי הרדיו וכן לקביעת ספי חשיפה מומלצים על ידי גופים בינלאומיים העוסקים בנושא:

• הוועדה הבינלאומית להגנה מפני קרינה בלתי מייננת –  ( International Committee for Non Ionizing Radiation  Protection (ICNIRP
• הרשות הבינלאומית לחקר הסרטן - (International Agency for Research on Cancer (IARC
• הרשות הבינלאומית להגנה מפני קרינה – ( International Radiation Protection Agency (IRPA 

הגוף הבינלאומי העיקרי העוסק במחקר פעיל ובלימוד המחקרים שנעשו בתחום הוא ICNIRP. ארגון זה מגבש מסקנות, ומפרסם המלצות והנחיות בנושא צמצום ההשפעה של הקרינה הבלתי מייננת על גוף האדם. הארגון ממליץ על סף עליון לרמת החשיפה לקרינת גלי רדיו המותרת לאדם כתלות בגורמים שונים שהם התדר, צפיפות הספק הקרינה, משך החשיפה, מאפייני האותות של הקרינה וכדומה. להרחבה ראו קרינה בתדרי הרדיו בתדרים נמוכים וגבוהים.

הקרינה בתדרי הרדיו נספגת בגוף האדם, שם היא משרה שדות אלקטרומגנטיים פנימיים. על כן, נוצר הצורך לאמוד (באמצעות דוזימטריה) את השדות האלקטרומגנטיים המגיעים ממקורות שפולטים קרינה בתדרי הרדיו ואת השדות האלקטרומגנטיים הפנימיים שנוצרים בתוך גוף האדם הנחשף לקרינה זו, כבסיס ניסויי (אמפירי) להערכת  ההשפעה הביולוגית של החשיפה לקרינה בתדרי הרדיו.

התפלגות עוצמתם של השדות האלקטרומגנטיים הפנימיים המושרים בתוך גוף האדם תלויה בשדות האלקטרומגנטיים החיצוניים הפוגעים בו (תדר, צפיפות הספק, עצמת שדות, קיטוב, אפנון וכד'), וגם  בגודל הגוף ובצורתו, בתכונות החשמליות של רקמות הגוף השונות ובמיקום הגוף ביחס למקור הקרינה. יש לציין כי מידת החשיפה לקרינה מושפעת גם מהסביבה שבה נמצא האדם (לדוגמה חשיפתו של אדם המדבר בטלפון סלולרי בתוך מעלית תהיה גבוהה מזו של אדם המדבר מחוץ למעלית).

הדוזימטריה מאפשרת לאמוד את  ההשפעה של השדה האלקטרומגנטי על האדם (או באופן כללי על מרכיב חי כלשהוא, כגון, איבר, תאים וכדומה) באמצעות משתנים מדידים כגון זרמים חשמליים, חימום רקמות וכדומה. הדוזימטריה מאפשרת להעריך את העליה בטמפרטורה שנגרמת מחשיפה לשדות אלקטרומגנטיים (אפקט החימום) וכך מאפשרת  לבצע הערכה של הסיכון הבריאותי שנובע מחשיפה ליחידת שדה אלקטרומגנטי. 

את השדות האלקטרומגנטיים החיצוניים ניתן למדוד בקלות יחסית באמצעות מכשור סטנדרטי. לעומת זאת, מדידת השדה המגנטי הנספג בגוף האדם מורכבת ואינה ניתנת לביצוע באופן ישיר. כדי לאמוד את עצמת השדה האלקטרומגנטי הפנימי באברים מסוימים למשל בראש, נעזרים בסימולציות ובאומדנים חישוביים המבוססים על מודלים מורכבים.

ניתן לבצע מדידות דוזימטריות במעבדה בתאים שנלקחו מרקמות שונות של בעלי חיים או של בני אדם (in vitro), בבעלי חיים (in vivo), או באמצעות סימולציה על מערכות ("פאנטום") המדמות איברים של גוף האדם (לדוגמה ראש) ומכילות נוזל דיאלקטרי (חומר בעל תכונות חשמליות ומגנטיות מוגדרות) המדמה את רקמות האיבר הנבדק. במהלך ההדמיה, חושפים את הפאנטום למקור קרינת גלי הרדיו ומודדים את השדות החשמליים באמצעות חיישנים. באמצעות מודלים מספריים שאליהם מזינים את הערכים שנמדדו ניתן לחשב את שיעור עליית הטמפרטורה כתוצאה מהחשיפה לקרינה. מידת ההתחממות של יחידת משקל גוף (1 גרם, או 10 גרם) כתוצאה מחשיפה לקרינת גלי רדיו נקראת "שיעור ספיגה סגולי", או באנגלית SAR - Specific Absorption Rate.  

רשימת מקורות

• International Commission for Non Ionizing Radiation Protection. ICNIRP guidelines for limiting exposure to time‐varying electric, magnetic and electromagnetic fields (Up To 300 GHz). Health Physics. 1998; 74:494‐522.
• Rao NS,, Babu GR, Srinivas PV. Study of electromagnetic radiation and specific absorption rate of mobile phones with fractional human head models via green's functions Journal of Computer Science. 2011; 7:1275-1283.El Dein AZ. Interaction between the human body and the mobile phone: control of the parameters of a mobile communication facility over distribution of specific absorption rate in human body. 2010; LAP LAMBERT Academic Publishing.