【摘 要】
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随着环境电磁辐射水平的增强,电磁辐射对健康的影响成为人们高度关注的话题。体内电磁暴露剂量是研究电磁辐射对生物体作用的重要参考数据,确定体内电磁暴露剂量是建立电磁辐射作用生物体“量效关系”的前提,对定量认识电磁辐射影响生命体的作用机制十分重要。近几十年来,学者们从辐射源的入射方向、极化特性,频带特性以及生物体的介质性质和被暴露动物的姿态等多个方面,考察了不同电磁暴露环境下的体内电磁暴露剂量问题。目前
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随着环境电磁辐射水平的增强,电磁辐射对健康的影响成为人们高度关注的话题。体内电磁暴露剂量是研究电磁辐射对生物体作用的重要参考数据,确定体内电磁暴露剂量是建立电磁辐射作用生物体“量效关系”的前提,对定量认识电磁辐射影响生命体的作用机制十分重要。近几十年来,学者们从辐射源的入射方向、极化特性,频带特性以及生物体的介质性质和被暴露动物的姿态等多个方面,考察了不同电磁暴露环境下的体内电磁暴露剂量问题。目前,这些研究工作多集中在单一的线性极化波暴露的情况,对非线性极化波和多辐照源(复合场)暴露的情况考虑较少。近年来复合场电磁暴露生物效应成为研究的热点,复合场电磁暴露剂量的评估成为急需解决的问题。本文将从数值剂量学的角度对这一问题展开探讨。我们基于时域有限差分法设计了一套可支持多波源同时辐照的大鼠电磁暴露剂量数值仿真系统。利用该系统计算了双波源入射条件下大鼠的全身平均比吸收率(SARw)和组织平均比吸收率(SARa),讨论了不同的频率组合、入射方向和极化方向组合、交替入射时间间隔等因素对SARw和SARa的影响,为复合场电磁暴露条件下的电磁暴露剂量的获取提供了技术支撑。论文主要得到如下研究结果:1.在椭圆极化波入射条件下,波源入射方向和椭偏率会对大鼠SARw和SARa产生影响,具体如下:当波源入射方向一定时,椭偏率会对大鼠的SARw和SARa产生影响。其中SARw随椭偏率的变化而波动,其波动范围与波源入射方向有关。当波源沿垂直大鼠体长方向入射时,其波动范围被限定在组成椭圆极化波的两线极化波单独入射(功率与椭圆极化波相同)时的SARw值范围之内;当波源沿平行大鼠体长方向入射时,其波动范围会超出两线极化波单独入射时的SARw值范围。大鼠不同组织的SARa随椭偏率变化的幅度不同,且受到波源入射方向的影响。有些组织的SARa的波动范围在ExHyKz和EyHxKz两线极化波单独辐照(入射功率与椭圆极化波相同)时所界定的范围之内,有些组织的SARa的波动范围会超出该范围。2.在两个频率不同的双波源构成的复合场暴露条件下,频率组合情况、入射方向与极化方向组合、交替入射时间间隔等因素都会对SARw和SARa产生影响。具体结论如下:同向交替入射条件下,当f1一定时,大鼠SARw随f2的变化规律与入射方向及极化方向组合方向有关,而入射方向与极化方向组合对SARw的影响规律与构成复合场的两波源在单独辐照时的SARw有关。交替时间间隔周期与SARw值之间呈指数相关关系。当f1=1.5 GHz、f2=2.856 GHz,极化方向组合为“Y-HH”(即两个波源都是长轴极化)时,大鼠体内的电磁暴露剂量最大;当波源的频率组合为f1=1.5 GHz、f2=9.4 GHz,极化方向组合为“Y-VH”(即f1为短轴极化,f2为长轴极化)时,大鼠体内的电磁暴露剂量最小。同向交替入射条件下,当f1一定时,多数组织的SARa值随f2的增大而降低,入射方向与极化方向组合对不同组织的SARa值的影响不完全相同。随着交替时间间隔的延长,SARa值也呈指数增大。垂直同时入射条件下,频率组合、入射方向与极化方向组合对SARw和SARa的影响与同向交替入射条件下的影响有一定的相似性。在本文考虑的暴露条件下,f1=1.5 GHz、f2=2.856 GHz,极化方向组合为“X-Y-HH”时,大鼠体内的电磁暴露剂量最大。在f1=9.4 GHz、f2=1.5 GHz频率组合,“X-Y-HV”辐照条件下,大鼠体内的电磁暴露剂量最小。3.双波源复合场暴露条件下的SARw值界于两个构成复合场的波源单独辐照时的SARw值之间,但部分组织器官的SARa在某些辐照条件下会大于两波源单独辐照时该组织的SARa。
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