پرتوهای رادیوفرکانس/مایکروویو

(تاریخ مستندسازی – ۲۰۱۶)

این حدود آستانه (TLVs) به پرتوهای رادیوفرکانس (RF) در محدوده فرکانسی ۳۰ کیلوهرتز (kHz) تا ۳۰۰ گیگاهرتز (GHz) اشاره دارند. این شامل پرتوهای مایکروویو (۳۰۰ مگاهرتز–۳۰۰ گیگاهرتز) نیز می‌شود که بخشی از طیف رادیوفرکانس بشمار می‌رود. این حدود آستانه بیانگر شرایطی هستند که باور بر این است تقریباً تمامی کارگران می‌توانند به طور مکرر در معرض آن قرار گیرند بدون آنکه اثرات سوء بر سلامتشان مشاهده شود.

حدود آستانه (TLVs) به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تحریک الکتریکی بافت‌های عصبی و عضلانی در فرکانس‌های ۰.۰۳ تا ۰.۱ مگاهرتز و همچنین گرمایش بافت در فرکانس‌های بالاتر از ۰.۱ مگاهرتز را محدود کنند. این مقادیر بر اساس ریشه میانگین مربعات (rms) میدان‌های الکتریکی (E) و مغناطیسی (H)، چگالی توان معادل موج تخت در فضای آزاد (S) وجریان‌های القایی (I) در بدن تعریف شده‌اند. این مقادیر در جدول ۱ به عنوان تابعی از فرکانس (بر حسب مگاهرتز) خلاصه شده‌اند. جدول ۲ نیز کمیت‌های مهم دوزیمتری در محدوده‌های فرکانسی مختلف مشخص‌شده در TLV، مکانیسم‌های اصلی خطر و سناریوهای متداول مواجهه که باید مورد توجه قرار گیرند را ارائه می‌دهد.

الف. برای مواجهات با میدان‌های آزاد الکتریکی و مغناطیسی، حدود آستانه (TLV) در جدول ۱، بخش الف به مقادیر مواجهه‌ای اشاره دارد که از طریق میانگین‌گیری فضایی در مساحتی معادل سطح مقطع عمودی بدن انسان (مساحت تصویری) به دست می‌آیند. در صورت مواجهه جزئی بدن، این مقادیر می‌توانند تعدیل شوند. در میدان‌های غیریکنواخت، مقادیر پیک فضایی شدت میدان می‌توانند از حدود آستانه (TLVs) فراتر روند، مشروط بر اینکه نرخ جذب ویژه (SAR) میانگین‌گیری شده در فضای مورد نظر در محدوده مجاز باقی بماند.

ب. دسترسی باید محدود شود تا جریان مؤثر (rms) بدن ناشی از رادیوفرکانس (RF) و پتانسیل تحریک الکتریکی رادیوفرکانس (“شوک” در فرکانس‌های زیر ۰.۱ مگاهرتز) یا گرمایش محسوس (در فرکانس‌های ۰.۱ مگاهرتز و بالاتر) مطابق موارد زیر کنترل شود (رجوع شود به جدول ۱ ، بخش ب):

۱. برای افراد ایستاده (بدون تماس با اجسام فلزی)، جریان القایی رادیوفرکانس در بدن انسان که از طریق هر یک از پاها اندازه‌گیری می‌شود، نباید از مقادیر زیر تجاوز کند. در اینجا f فرکانس بر حسب مگاهرتز است:

بر جسب میلی‌آمپر با میانگین‌گیری در بازه ۰.۲ ثانیه:

$I = 1000 f \space \space \space \space \space \space \space$ $0.1 > f > 0.03 \space MHz$

بر حسب میلی‌آمپر با میانگین‌گیری در بازه ۶ دقیقه:

$I = 100 \space \space \space \space \space \space \space$ $100 > f > 0.1 \space MHz$

۲. در شرایطی که امکان تماس با سطوح فلزی وجود دارد، حداکثر جریان رادیوفرکانس که می‌تواند به بدن منتقل شود - همان‌طور که توسط دستگاه اندازه‌گیری جریان تماسی سنجیده می‌شود - نباید از مقادیر زیر تجاوز کند:

بر جسب میلی‌آمپر با میانگین‌گیری در بازه ۰.۲ ثانیه:

$I = 1000 f \space \space \space \space \space \space \space$ $0.1 > f > 0.03 \space MHz$

بر حسب میلی‌آمپر با میانگین‌گیری در بازه ۶ دقیقه:

$I = 100 \space \space \space \space \space \space \space$ $100 > f > 0.1 \space MHz$

جدول ۱. حدود آستانه (TLV) برای رادیوفرکانس و مایکروویو
بخش الف — میدان‌های الکترومغناطیسی ^الف (f = فرکانس بر حسب مگاهرتز)
محدوده فرکانس (MHz)	چگالی توان (S) (W/m²)	شدت میدان الکتریکی (E) (V/m)	شدت میدان مغناطیسی (H) (A/m)	زمان میانگین‌گیری (E², H² یا S) (min)
۳۰-۱۰۰ کیلوهرتز		۱,۸۴۲	۱۶۳	۶
۱۰۰ کیلوهرتز - ۱ مگاهرتز		۱,۸۴۲	۱۶.۳ / f	۶
۳۰-۱ مگاهرتز		۱,۸۴۰ / f	۱۶.۳ / f	۶
۱۰۰-۳۰ مگاهرتز		۶۱.۴	۱۶.۳ / f	۶
۳۰۰-۱۰۰ مگاهرتز	۱۰	۶۱.۴	۰.۱۶۳	۶
۳۰۰ مگاهرتز - ۳ گیگاهرتز	f / ۳۰			۶
۳۰-۳ گیگاهرتز	۱۰۰			۳۴۰۰۰ / f ^۱.۰۷۹
۳۰۰-۳۰ گیگاهرتز	۱۰۰			۸۶ / f ^۰.۴۷۶
^الف مقادیر مواجهه بر اساس شدت میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، از طریق میانگین‌گیری فضایی در مساحتی معادل سطح مقطع عمودی بدن انسان ( مساحت تصویری ) به دست می‌آیند. در فرکانس‌های بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ مگاهرتز، حد آستانه (TLV) در میدان نزدیک منبع بر اساس میدان الکتریکی و مغناطیسی تعریف شده و در میدان دور بر اساس چگالی توان تعیین می‌شود. در فرکانس‌های بالاتر از ۳۰ گیگاهرتز، حد آستانه چگالی توان به عنوان حد مواجهه متوسط بر روی هر ناحیه پیوسته ۰/۰۱ مترمربع از سطح بدن در نظر گرفته می‌شود. با این حال، بالاتر از ۳۰ گیگاهرتز، حداکثر چگالی توان در هر سانتیمتر مربع ۱۰۰۰ وات بر مترمربع (W/m²) است.
بخش ب — حداکثر جریان‌های القایی و تماسی رادیوفرکانس (بر حسب میلی‌آمپر) ^ب
محدوده فرکانس	از طریق هر دو پا	از طریق یک پا	از طریق گرفتن با دست ^ج	زمان میانگین‌گیری
۱۰۰–۳۰ کیلوهرتز	۲۰۰۰ f	۱۰۰۰ f	۱۰۰۰ f	۰.۲ ثانیه ^د
۱۰۰ کیلوهرتز–۱۰۰ مگاهرتز	۲۰۰	۱۰۰	۱۰۰	۶ دقیقه ^ه
^ب لازم به توضیح است که محدودیت‌های جریان ذکرشده در بالا ممکن است به طور کافی در برابر واکنش‌های تدافعی ناگهانی و سوختگی‌های ناشی از تخلیه‌های الکتریکی گذرا در هنگام تماس با یک جسم تحت میدان، محافظت ایجاد نکنند. مقدار سقف برای جریان‌های القایی و تماسی ۵۰۰ میلی‌آمپر است که نباید بیش از ۱۵ ثانیه در هر دوره ۶ دقیقه‌ای تجاوز کند.
^ج لازم به توضیح است که محدودیت‌های جریان ذکرشده در بالا ممکن است به طور کافی در برابر واکنش‌های تدافعی ناگهانی و سوختگی‌های ناشی از تخلیه‌های الکتریکی گذرا در هنگام تماس با یک جسم تحت میدان، محافظت ایجاد نکنند. مقدار سقف برای جریان‌های القایی و تماسی ۵۰۰ میلی‌آمپر است که نباید بیش از ۱۵ ثانیه در هر دوره ۶ دقیقه‌ای تجاوز کند.
^د جریان I در یک بازه ۰.۲ ثانیه‌ای میانگین‌گیری می‌شود.
^ه جریان I در یک بازه ۶ دقیقه‌ای میانگین‌گیری می‌شود (به عنوان مثال، برای تماس دست یا پا، یعنی I t < ۶۰۰۰۰ (mA)²/min). در این جدول، f فرکانس بر حسب هرتز است.

۳. در مورد تماس لمسی با اجسام رسانا، حداکثر جریان رادیوفرکانس نباید از نصف حداکثر جریان مجاز برای تماس از نوع در دست‌گیری تجاوز کند. روش‌های پایبندی به این محدودیت‌های جریان می‌تواند توسط کاربران این حدود آستانه (TLV) به صورت مناسب تعیین شود. استفاده از دستکش‌های محافظ، پرهیز از تماس لمسی با اجسام رسانا، ممنوعیت استفاده از اشیاء فلزی یا آموزش پرسنل ممکن است برای اطمینان از رعایت این حدود آستانه کافی باشد. ارزشیابی میزان جریان‌های القایی عموماً نیازمند اندازه‌گیری مستقیم است. با این حال، در مواردی که شدت میدان الکتریکی میانگین‌گیری شده در فضا از حدود آستانه ارائه شده در جدول ۱، بخش الف در فرکانس‌های بین ۰.۱ تا ۱۰۰ مگاهرتز تجاوز نکند (همان‌طور که به صورت گرافیکی در شکل ۲ نشان داده شده است)، اندازه‌گیری جریان‌های القایی و تماسی الزامی نیست.

ج. برای فرکانس‌های منبع بالاتر از ۱۰۰ مگاهرتز، جدول ۱، بخش الف چگالی توان معادل موج تخت (S بر حسب W/m²) را ارائه می‌دهد که می‌توان آن را از داده‌های اندازه‌گیری شدت میدان به صورت زیر محاسبه کرد:

$S=\dfrac {E^2} {377}$

که در آن:

E² = بر حسب ولت مربع (V²) بر متر مربع (m²) است؛ و

$S = 377 \times H^2$

که در آن:

H² = بر حسب آمپر مربع بر متر مربع (A²/m²) است.

د. برای قرارگیری در معرض میدان‌های پالسی با مدت پالس کمتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه در محدوده فرکانسی ۰.۱ مگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز، کل چگالی انرژی تابشی در هر دوره ۱۰۰ میلی‌ثانیه‌ای در طول مدت میانگین‌گیری (نگاه کنید به جدول ۱، بخش الف) نباید از ۲۰ درصد کل جذب ویژه انرژی (SA) مجاز در طول کل مدت میانگین‌گیری برای یک میدان پیوسته تجاوز کند، یعنی ۲۸.۸ = ۱۴۴ × ۰.۲ ژول بر کیلوگرم. برای مدت پالس‌های بیشتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه، محاسبات متداول میانگین‌گیری زمانی اعمال می‌شود.

حدود آستانه (TLVs) در جدول ۱ باید به عنوان راهنما در ارزیابی و کنترل مواجهه با پرتوهای رادیویی و مایکروویو مورد استفاده قرار گیرند و نباید به عنوان مرز دقیق بین سطوح ایمن و خطرناک در نظر گرفته شوند. مقادیر میدان الکتریکی (E)، میدان مغناطیسی (H) و چگالی توان (S) ارائه شده در بخش الف جدول ۱، به صورت گرافیکی در شکل ۱ به عنوان تابعی از فرکانس نمایش داده شده‌اند. شکل ۲ مقادیر حداکثر جریان مجاز ارائه شده در بخش ب جدول ۱ را از طریق جریان عبوری از پا یا جریان تماسی، به عنوان تابعی از حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه میدان الکتریکی بیشینه در محدوده فرکانسی ۰.۱ تا ۱۰۰ مگاهرتز نشان می‌دهد.

Percent of electric field strength TLVs

شکل ۱. حدود آستانه (TLVs) برای پرتوهای رادیوفرکانس/مایکروویو در محیط کار (برای نرخ جذب ویژه کل بدن [SAR] کمتر از ۰.۴ وات بر کیلوگرم). (از IEEE.1 کپی‌رایت © IEEE. کلیه حقوق محفوظ است).

Percent of electric field strength TLVs

شکل ۲. درصد حدود آستانه قدرت میدان الکتریکی که پایین‌تر از آن، محدودیت‌های جریان القایی و تماسی از ۰.۱ تا ۱۰۰ مگاهرتز الزامی نیست. (از IEEE،۱ کپی‌رایت © IEEE. کلیه حقوق محفوظ است).

نکته‌ها

۱. اعتقاد بر این است که کارگران می‌توانند به طور مکرر در معرض میدان‌هایی تا حدود آستانه (TLVs) قرار گیرند بدون آنکه اثرات سلامت نامطلوبی مشاهده شود. با این وجود، هنگامی که اقدامات ساده می‌توانند از آن جلوگیری کنند، پرسنل نباید به صورت غیرضروری در معرض سطوح بالاتر تابش رادیویی، که به حد آستانه نزدیک می‌شوند، قرار گیرند.

۲. برای میدان‌های ترکیبی یا پهن‌باند در چندین فرکانس که حدود آستانه متفاوتی برای آنها تعریف شده است، باید سهم هر بازه فرکانسی از آستانه مجاز (بر حسب E²، H² یا S) محاسبه شده و مجموع این سهم‌ها نباید از یک تجاوز کند.

۳. این حدود آستانه، به مقادیر میانگین‌گیری شده در هر بازه ۶ دقیقه‌ای (۰.۱ ساعتی) برای فرکانس‌های کمتر از ۳ گیگاهرتز و در بازه‌های کوتاه‌تر برای فرکانس‌های بالاتر (تا ۱۰ ثانیه برای ۳۰۰ گیگاهرتز) مطابق با بخش الف جدول ۱ اشاره دارند.

۴. در فرکانس‌های بین ۰.۱ تا ۳ گیگاهرتز، ممکن است تجاوز از حدود آستانه (TLVs) میدان الکترومغناطیسی در شرایط زیر مجاز باشد:

الف) شرایط مواجهه با استفاده از تکنیک‌های مناسب نشان دهد که نرخ جذب ویژه (SAR) تولید شده کمتر از ۰.۴ وات بر کیلوگرم (W/kg)، به عنوان میانگین در کل بدن است.
ب) جریان‌های القایی در بدن با حدود آستانه مندرج در بخش ب جدول ۱ مطابقت داشته باشد.
ج) مقادیر پیک فضایی نرخ جذب ویژه (SAR) از ۱۰ وات بر کیلوگرم (به عنوان میانگین در هر حجم مکعبی حاوی ۱۰ گرم از بافت) تجاوز نکند، به استثنای دست‌ها، مچ‌ها، پاها، قوزک‌ها و لاله گوش که در آنها پیک مواجهه فضایی نرخ جذب ویژه نباید از ۲۰ وات بر کیلوگرم (به عنوان میانگین در هر حجم مکعبی از بافت حاوی ۱۰ گرم) تجاوز کند. این مقادیر نرخ جذب ویژه باید در یک بازه ۶ دقیقه‌ای میانگین‌گیری شوند.

۵. بالاتر از ۳ گیگاهرتز، عدم پایبندی به شرایط حد آستانه ممکن است در شرایط مواجهه جزئی بدن مجاز باشد.

۶. اندازه‌گیری میدان رادیویی باید مطابق با توصیه‌های ارائه شده در استاندارد IEEE C95.3-2021 انجام شود ^(۲).

جدول ۲. محدوده‌های فرکانسی اصلی تحت پوشش حد آستانه (TLV)
بخش الف — طیف فرکانسی
	۱۰۰-۳۰ کیلوهرتز	۱۰۰ کیلوهرتز - ۱۰۰ مگاهرتز	۳۰۰-۱۰۰ مگاهرتز *	۳۰۰ مگاهرتز - ۳۰۰ گیگاهرتز
میدان الکتریکی	X	X	X
میدان مغناطیسی	X	X	X
چگالی توان		X	X	X
جریان تماسی	X	**X
بخش ب — مکانیزم خطر
	تحریک الکتریکی	حرارتی	حرارتی
علت معمول آسیب	جریان تماسی (جریان وارد شده به بدن در اثر تماس با هادی دارای بار)	جریان تماسی / احتمال گرمایش بافت‌های عمقی توسط رادیوفرکانس	گرمایش بافت‌ها توسط رادیوفرکانس
آسیب معمول	شوک الکتریکی (گاهی اوقات سوختگی)	سوختگی (می‌تواند در بافت‌های عمقی باشد)	گرمایش بیش از حد کل بدن / استرس گرمایی
نمونه منابع با قابلیت مواجهه بیش از حد	دکل انتقال رادیوی AM	مهر و موم‌کننده‌های رادیوفرکانس و آنتن‌های انتقال FM	آنتن‌های پرقدرت پخش (مانند تلویزیون)	تجهیزات گرمایش مایکروویو صنعتی، آنتن‌های پرقدرت انتقال
* اندازه‌گیری‌های چگالی توان باید در میدان دور از منبع انجام شود؛ در غیر این صورت، اندازه‌گیری‌ها باید بسته به مورد بر اساس میدان الکتریکی و مغناطیسی انجام شوند.
** اگر میدان الکتریکی بیشتر از ٪ مشخص شده از E_TLV برای آن فرکانس باشد (شکل ۲ را ببینید)، جریان تماسی اندازه‌گیری شود.

منابع

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). IEEE Standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3 kHz to 300 GHz. IEEE C95.1-2005. New York (NY): IEEE. 2005.

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). IEEE Recommended practice for measurements and computations of radiofrequency electromagnetic fields with respect to human exposure to such fields, 100 kHz-300 GHz. IEEE C95.3-2021. New York (NY): IEEE. 2021.