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Die Einheit der Leistungsdichte S ist Watt pro Quadratmeter (W/m2). Häufig findet man auch Angaben in Milliwatt pro Quadratzentimeter (mW/cm2), dabei gilt: 1 W/m2 = 0,1 mW/cm2.
Beim Durchgang durch Materie kann je nach Frequenz und Material Strahlungsenergie der elektromagnetischen Welle in unterschiedlichem Maße absorbiert und in Wärme umgewandelt werden. Der Begriff Eindringtiefe kennzeichnet jene Weglänge in der Materie, nach der die Leistungsdichte auf ca. 37% ihres Ausgangswertes (entsprechend 1/e) abgenommen hat. Die Eindringtiefe nimmt mit steigender Frequenz ab und begrenzt sich bei einigen GHz nur noch auf oberflächennahe Gewebeschichten (siehe Abbildung 2.9).
Wird die in Wärme umgewandelte Strahlungsenergie auf die Masse des betrachteten Körpers bezogen, so erhält man die spezifische Absorptionsrate SAR (in Watt pro Kilogramm (W/kg)).
Das Abstrahlverhalten einer Strahlungsquelle wird im Wesentlichen vom Verhältnis der größten Abmessung der Strahlungsquelle zur Wellenlänge bestimmt, wobei die Bündelung bei Flächenantennen umso stärker ist, je größer die Antennenabmessung im Vergleich zur Wellenlänge ist.
Die Eigenschaften des Strahlungsfeldes hängen aber auch von der Entfernung zur Antenne ab. Man unterscheidet hier Nahfeld und Fernfeld. Ist der Abstand von der Antenne groß gegenüber der Wellenlänge der Strahlung, so befindet man sich im Fernfeld. Hier sind elektrische und magnetische Feldstärke in Phase und ihre Vektoren stehen senkrecht aufeinander (Abbildung 2.8). Das Verhältnis aus elektrischer und magnetischer Feldstärke ist eine reelle konstante Größe und wird als Feldwellenwiderstand bezeichnet.
Zur Beschreibung der Strahlungsbedingungen genügt im Idealfall im Fernfeld die Angabe der Leistungsdichte nach Betrag und Richtung. Durch Reflexionen und Überlagerungen können sich jedoch auch im Fernfeld örtlich stark unterschiedliche Feldbedingungen (Feldstärken) ergeben.
Im Nahfeld sind die Verhältnisse wesentlich komplizierter. In diesem Fall sind das elektrische und das magnetische Feld getrennt zu betrachten. Die Ausdehnung des Nahfelds hängt im Allgemeinen von der Wellenlänge und der Geometrie der Feldquelle ab und kann 1 bis 6 Wellenlängen, beispielsweise bei Flächenantennen aber auch wesentlich mehr betragen.
Abbildung 2.9: Eindringtiefe in Abhängigkeit von der Frequenz und Gewebeart (Quelle: EMF-Portal (https://www.emf-portal.org))
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