Приложение. Предельные значения воздействия электромагнитного поля и значения, при которых нужно принять меры

Приложение

Предельные значения воздействия электромагнитного поля и значения, при которых нужно принять меры

Для описания воздействия электромагнитного поля должны использоваться следующие физические единицы измерения:

Контактный ток () между человеком и объектом выражается в Амперах (А). Проводник в электрическом поле может заряжаться полем.

Плотность электрического тока (J) определяется как ток, протекающий через поперечное сечение проводника, расположенное перпендикулярно направлению тока. Проводником может быть, например, человеческое тело или его часть. Выражается в Амперах на квадратный метр ().

Напряженность электрического поля - векторная величина (Е), которая соответствует силе, действующей на единичный электрический заряд независимо от его движения в пространстве. Выражается в Вольтах на метр (В/м).

Напряженность магнитного поля - векторная величина (H), которая вместе с магнитной индукцией описывает магнитное поле в любой точке пространства. Выражается в Амперах на метр (А/м). 

Магнитная индукция - векторная величина (B), представляющая собой силу, которая действует на движущиеся заряды, выражается в Тесла (Т). В свободном пространстве или в биологических материалах, магнитная индукция и напряженность магнитного поля могут заменяться друг на друга с использованием равенства 1 A/m = 4T. 

Плотность теплового потока (S) - соответствующее число, используемое для очень высоких частот, когда глубина проникновения в организм низка. Представляет собой мощность излучения, направленного перпендикулярно поверхности, деленую на площадь поверхности, и выражается в Ваттах на квадратный метр (). 

Удельное энергопоглощение (SA) определяется как энергия, поглощенная на единицу массы биологической ткани, выраженная в Джоулях на килограмм (Дж/кг). В настоящей Директиве эта величина используется для определения нетеплового воздействия импульсного микроволнового излучения.

Удельный коэффициент энергопоглощения (SAR) - усредненный показатель для всего тела или частей тела, определяется как скорость, с которой энергия поглощается на единицу массы биологической ткани, и выражается в Ваттах на килограмм (Вт/кг). SAR для всего тела является широко распространенным показателем отрицательного теплового воздействия, сопутствующего радиочастотному (RF) воздействию. Помимо среднего SAR для всего тела значения SAR для отдельных частей тела необходимы для того, чтобы оценить и ограничить чрезмерное энергопоглощение отдельными небольшими частями тела, связанное со специфическими условиями воздействия. Примерами таких условий являются: заземленный индивид, подвергающийся RF воздействию с низкими частотами, индивиды, подвергающиеся воздействию электромагнитного поля в непосредственной близости от антенны. 

Из указанных величин непосредственно могут быть измерены магнитная индукция, контактный ток, напряженность электрического и магнитного полей, а также плотность теплового потока.

А. Предельные значения воздействия

В зависимости от частоты следующие физические величины используются для определения предельных значений воздействия электромагнитных полей:

- предельные значения выражаются в плотности электрического тока для нестационарных полей с частотой до 1 Гц в целях предотвращения воздействия на сердечно-сосудистую и центральную нервную системы;

- для полей с частотой от 1 Гц до 10 МГц предельные значения воздействия выражаются в плотности электрического тока в целях предотвращения воздействия на функции центральной нервной системы;

- для полей с частотой от 100 кГц до 10 ГГц предельные значения воздействия указаны в SAR в целях предотвращения теплового шока всего тела и чрезмерного локального нагрева тканей. В диапазоне от 100 кГц до 10 МГц предельные значения воздействия выражены в величине плотности электрического тока и в SAR;

- для полей с частотой от 10 ГГц до 300 ГГц предельные значения воздействия выражены в плотности теплового потока в целях предотвращения чрезмерного нагрева тканей на или вблизи поверхности тела.

Таблица 1

Предельные значения воздействия (Статья 3(1)). Все условия должны быть соблюдены

Диапазон частот	Плотность электрического тока для головы и туловища () (ср. квадр.)	SAR, среднее для всего тела (Вт/кг)	Локальный SAR (голова и туловище) (Вт/кг)	Локальный SAR (конечности) (Вт/кг)	Плотность теплового потока S ()
до 1 Гц	40	-	-	-	-
От 1 до 4 Гц	40/f	-	-	-	-
От 4 до 1000 Гц	10	-	-	-	-
От 1000 Гц до 100 кГц	f/100	-	-	-	-
От 100 кГц до 10 МГц	f/100	0,4	10	20	-
От 10 МГц до 10 ГГц	-	0,4	10	20	-
От 10 до 300 ГГц	-	-	-	-	50

Примечания:

1. f - Частота в Герцах.

2. Предельные значения воздействия, выраженные в плотности электрического тока, предназначены для защиты от сильного воздействия на ткани центральной нервной системы в голове и туловище. Предельные значения воздействия в диапазоне частот от 1 Гц до 10 МГц основаны на доказанном отрицательном воздействии на центральную нервную систему. Указанное сильное воздействие преимущественно является мгновенным, и отсутствуют научные доказательства, позволившие бы изменить предельные значения воздействия применительно к воздействию небольшой продолжительности. Однако так как предельные значения воздействия связаны с отрицательным воздействием на центральную нервную систему, указанные предельные значения могут быть больше для иных тканей тела, чем для тканей центральной нервной системы, при тех же условиях воздействия.

3. В связи с электрической неоднородностью тела человека плотность электрического тока должна рассчитываться как среднее для поперечных сечений площадью 1 , расположенных перпендикулярно направлению тока.

4. Для частот в диапазоне до 100 кГц пиковые величины плотности электрического тока могут быть получены путем умножения ср. квадр. величины на 2().

5. Для частот в диапазоне до 100 кГц и для импульсных магнитных полей максимальная плотность электрического тока, связанная с импульсами, может быть подсчитана на основе времени нарастания и спада импульса и скорости изменения магнитной индукции. Затем плотность индуцированного тока можно сравнить с соответствующей предельной величиной. Для импульсов длительностью соответствующая частота для применения предельных значения воздействия должна рассчитываться по формуле f = 1/(2). 

6. Все значения SAR рассчитываются как среднее за период, равный шести минутам.

7. Средняя масса для локального SAR - 10 г соприкасающейся ткани; максимальный SAR, полученный таким образом, и является той величиной, которая должна использоваться при оценке воздействия. Указанные 10 г ткани должны представлять собой массу соприкасающейся ткани с примерно однородными электрическими свойствами. Говоря о массе соприкасающейся ткани, следует отметить, что признанным является то, что указанная концепция может быть использована в компьютерной дозиметрии, однако может создавать определенные сложности при непосредственных физических измерениях. Простые геометрические фигуры, такие как куб тканевой массы, могут быть использованы при условии, что дозиметрически рассчитанные количества имеют определенный запас относительно предельных значений воздействия. 

8. Применительно к импульсному воздействию в диапазоне частот от 0,3 ГГц до 10 ГГц, а также применительно к локализованному воздействию на голову для того, чтобы ограничить или исключить слуховые эффекты, вызванные термоэластичным расширением, рекомендуются дополнительные предельные значения воздействия, а именно SA не должно превышать 10 мДж/кг в среднем на 10 г ткани.

9. Для расчета плотности теплового потока принимается среднее значение для любых 20 поверхности, которая подвергается воздействию, и любой промежуток времени, равный минут (где f исчисляется в ГГц), чтобы компенсировать уменьшение глубины проникновения при повышении частоты. Максимальная плотность теплового потока в пространстве, усредненная для 1 , не должна более чем в 20 раз превышать значение в 50 .

10. Применительно к импульсным или неустановившимся электромагнитным полям или в целом применительно к одновременному воздействию полей с разной частотой должны использоваться соответствующие методы оценки, измерения и/или расчета, дающие возможность анализировать характеристики колебательных сигналов и характер их биологического воздействия с учетом Европейских гармонизированных стандартов, разработанных Cenelec.

B. Значения, при которых нужно принять меры

Значения, при которых нужно принять меры, представленные в Таблице 2, получены исходя из предельных значений воздействия в соответствии с аргументацией, использованной Международной комиссией по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP) в разработанных ею руководящих указаниях по ограничению воздействия неионизирующего излучения (ICNIRP 7/99).

Таблица 2

Значения, при которых нужно принять меры (Статья 3(2)) (ср. квадр. значения в невозмущенном состоянии)

Диапазон частот	Напряженность электрического поля, E (Вт/м)	Напряженность магнитного поля, H (А/м)	Магнитная индукция, В (T)	Эквивалентная плоской волне плотность теплового потока, ()	Контактный ток, (мА)	Индуцированный ток, (мА)
0 - 1 Гц	-	1,63 x	2 x	-	1,0	-
1 - 8 Гц	20 000	1,63 x	2 x	-	1,0	-
8 - 25 Гц	20 000	2 x /f	2,5 x /f	-	1,0	-
0,025 - 0,82 кГц	500/f	20/f	25/f	-	1,0	-
0,82 - 2,5 кГц	610	24,4	30,7	-	1,0	-
2,5 - 65 кГц	610	24,4	30,7	-	0,4 f	-
65 - 100 кГц	610	1 600/f	2 000/f	-	0,4 f	-
0,1 - 1 МГц	610	1,6/f	2/f	-	40	-
1 - 10 МГц	610/f	1,6/f	2/f	-	40	-
10 - 110 МГц	61	0,16	0,2	10	40	100
110 - 400 МГц	61	0,16	0,2	10	-	-
400 - 2 000 МГц	3	0,008	0,01	f/40	-	-
2 - 300 ГГц	137	0,36	0,45	50	-	-

Примечания:

1. f - частота в единицах, которые указаны в столбце "Диапазон частот".

2. Для частот в диапазоне от 100 кГц до 10 ГГц берется среднее значение , E, H, B и за промежуток времени, равный шести минутам.

3. Для частот, превышающих 10 ГГц, берется среднее значение , E, H и B за промежуток времени, равный (f в ГГц).

4. Для частот в диапазоне до 100 кГц пиковые значения, при которых нужно принять меры, выраженные в напряженности полей, могут быть получены путем умножения соответствующей ср. квадр. величины на 2(). Для импульсов продолжительностью эквивалентная частота, применяемая для расчета значений, при которых нужно принять меры, должна рассчитываться по следующей формуле: f = 1/(2).

Для частот в диапазоне от 100 кГц до 10 МГц пиковые значения, при которых нужно принять меры, выраженные в напряженности полей, могут быть получены путем умножения соответствующей ср. квадр. величины на 10, где а = (0,665 log (f/10) + 0,176), f в Гц.

Для частот в диапазоне от 10 МГц до 300 ГГц пиковые значения, при которых нужно принять меры, рассчитываются путем умножения соответствующих ср. квадр. величин на 32 применительно к напряженности полей и на 1 000 применительно к эквивалентной плоской волне плотности теплового потока.

5. Применительно к импульсным или неустановившимся электромагнитным полям, или в целом применительно к одновременному воздействию полей с разной частотой, должны использоваться соответствующие методы оценки, измерения и/или расчета, дающие возможность анализировать характеристики колебательных сигналов и характер их биологического воздействия, с учетом Европейских гармонизированных стандартов, разработанных Cenelec.

6. Применительно к пиковым значениям импульсных колеблющихся электромагнитных полей также рекомендуется придерживаться следующих требований: для несущих частот, превышающих 10 МГц, , усредненное по ширине импульсной волны, не должно превышать более чем в 1 000 раз значения, при которых нужно принять меры, выраженные в Seq, а напряженность поля не должна более чем в 32 раза превышать значения, при которых нужно принять меры, выраженные в напряженности поля для несущей частоты.