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Dosimetria elettromagnetica

Distribuzione_campo_Petri2Il termine dosimetria si riferisce alla valutazione della quantità (dose) e della distribuzione di potenza elettromagnetica assorbita dal campione biologico in esame, quando siano note sia le caratteristiche del campo elettromagnetico incidente (frequenza, modulazione, polarizzazione) sia le condizioni di esposizione. Queste ultime comprendono le caratteristiche morfologiche ed elettromagnetiche (permittività dielettrica e conducibilità) del campione esposto e le proprietà dell’ambiente in cui avviene l’esposizione stessa. La grandezza dosimetrica fondamentale alle frequenze di microonde è il tasso di assorbimento specifico o SAR (Specific Absorption Rate, W/kg), dato dalla potenza elettromagnetica dissipata nel campione per unità di massa. La scelta del SAR come parametro dosimetrico di riferimento deriva dal suo uso nelle normative internazionali riguardanti la protezione dai campi elettromagnetici, e dal fatto che può essere utilizzato per confrontare effetti biologici osservati in diverse condizioni di esposizione.

I metodi e le tecniche di cui la dosimetria si avvale possono essere sia di natura sperimentale, sia di natura teorica e numerica.

In particolare, la dosimetria sperimentale utilizza specifici strumenti per misurare le grandezze dosimetriche direttamente nel campione esposto. Per la misura del SAR, ad esempio,  si utilizzano sensori di campo elettrico oppure sensori di tipo termico, essendo esso legato anche all’incremento di temperatura indotto dall’esposizione al campo. Quando non è possibile effettuare la misura direttamente nel campione esposto, come nel caso dei tessuti umani, vengono realizzati dei fantocci che rappresentino, il più fedelmente possibile, le proprietà morfologiche ed elettromagnetiche del corpo biologico, o di parti di esso.

La dosimetria teorica consiste nella risoluzione diretta di un sistema di equazioni di Maxwell, che descrive l’interazione tra il campo elettromagnetico ed il campione, nell’ambiente e nelle condizioni di interesse. L’utilizzo di codici di calcolo (dosimetria numerica) e degli elaboratori moderni ha molto migliorato le prestazioni di questo tipo di analisi, consentendo, da un lato, la rappresentazione  di modelli sempre più accurati e realistici dei sistemi esposti, e, dall’altro, la risoluzione veloce ed efficiente di problemi elettromagnetici complessi.