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【電磁波を正しく測るコツ】電磁波の測定方法

2022年1月6日 【ブログ

電磁波を測定していることを示すイメージ画像

 

・電磁波の測定方法が知りたい

・電磁波を測定する機器はどんなものがある?

 

上記の疑問にお答えします。

 

 

この記事をご一読いただくと、以下のポイントが理解できる内容になっております。

  • 電磁波を正しく測定する方法
  • 電磁波を測定するための機器が分かる

 

本記事では電磁波の測定方法について解説しますが、想定する主な読者は、「電磁波の安全基準を満たしているかどうか知りたいけど、どうやって測定すればいい?」とお考え中の製造業者の方です。

 

また、「X線調査を安全に行いたい」とお考えの方にも本記事はお役に立てると思います。

 

 

測定方法だけでなく、気をつけるべき点についても述べているので、ぜひ最後までご覧ください。

 

電磁波の測定方法について見る前に、電磁波の安全基準について詳しく知りたい方は「【製品・場所ごとに詳しく解説】電磁波の安全基準」をどうぞ。本記事でもこの話題に少し触れていますが、網羅的に理解したい方はお読みください。

 

【正しく測定する】電磁波の測定方法

電磁波の測定方法について、電磁波の一種である「電波」「紫外線、可視光線、赤外線」「X線、γ線」の順で述べていきます。

 

電磁波の種類について知りたい方は「【5つに分けて解説】電磁波の種類」をどうぞ。

 

 

電磁波の測定方法【電波】

電磁波のイメージ画像

 

電波は、家電製品やスマホなどから発せられる電磁波なので、測定方法に興味のある方が比較的多いかと思います。

 

 

電波を防護しているかどうかの測定方法には以下の2つがあります。

 

  • SAR測定
  • 4つの物質量による測定

 

電磁波の安全基準に関する詳しい規制値については「【製品・場所ごとに詳しく解説】電磁波の安全基準」をどうぞ。

 

前者の「SAR」とは、人体が電磁波を浴びたときに生じる「熱作用」(生体に強い電波が当たると、体温が上昇する現象)を測定する尺度のことであり、健康への影響を評価する定量的な物理量として国際的に採用されている指標値のことです。

 

ちなみに、人体に影響を与える具体的な数値として、身体組織内部が「1℃」加熱されると影響が出ると言われています。

 

 

この方法で電波を測るのは煩わしいため、「4つの物質量」による測定をご紹介します。

 

ちなみに、ここでは「煩わしいから」4つの物質量による測定を紹介することを述べていますが、安全基準の観点からも、4つの物質量による計測のみでOKとされています。これは、ファントムを用いて4つの物質量をそれぞれ調べた過去の実験結果から、SARの測定の代わりに、4つの物質量の安全基準値のみを適応しても良いことになっているからです。

 

 

4つの物質量は、以下のものがあります。

 

  • 電界強度
  • 磁界強度
  • 電力束密度
  • 磁束密度

 

測定方法を順に見ていきます。

 

電波の測定方法【電界強度を測る】

「電界」は電気の力(静電気力=電位差)が及ぶ空間を指し、「電界強度」はその力の強さのことです。

 

 

電界強度の測定に関しては、通常、電界中に「適切なアンテナ」を置いて受信します。

 

すると、電圧が誘起されるので、それをダイオードなどで検出し、メーターに記憶させます。

 

周波数分析が必要な場合、スペクトルアナライザ、周波数分析器などを併用します。

 

電波の測定方法【磁界強度を測る】

「磁界」は、磁気の力(磁力)が及ぶ空間を指し、「磁界強度」はその力の強さを意味します。

 

磁界強度の測定方法は、ピックアップコイル(鉄心にエネメル線をまいたコイル)で磁界を受信し、磁界で生じた誘導電流、もしくは誘導電圧をダイオードなどで検出し、メーターに記憶させます。

 

 

電波の測定方法【電力束密度を測る】

電力束密度とは、「単位面積当たりに到達する電波の電力」のことです。

 

電力束密度Sは、以下のように算出できます。

S=E・H/10=E^2/3770=37.7H^2

 

電波の測定方法【磁束密度を測る】

磁束密度は、「単位面積当たりの磁束」のことです。

 

磁束密度は、ホール効果のある「ホール素子」と呼ばれる磁気センサで検出し、メーターに記憶させます。

 

 

 

電磁波の測定方法【紫外線、可視光線、赤外線】

紫外線、可視光線、赤外線のイメージ画像

 

紫外線や可視光線・赤外線は、分光器によって測定することができます。

 

分光器は、光を「分ける」「測定する」の機能を持つ機器です。

 

分光器によって、測定に用いる波長の光を「回折格子」と呼ばれる素子によって単色光に分光し、各分光周波数チャンネルに入射させた後、光電子増倍管やシリコンフォトダイオードなどの検出器で検出し、値をメーターに記憶させます。

 

紫外線の安全基準について少し触れておきます。地表に届く紫外線の90%以上がUV-Aであり、それよりも波長が短く、エネルギーが大きいUV-B、UV-Cはほとんど地表に届かないため、太陽光からの紫外線はそこまで気にしなくて良いでしょう。しかし、UV-C、UV-Bを放出する人工光源(照明)も存在するので、このような製品を製造される方は電磁波の安全基準が特に大事です。

 

電磁波の測定方法【X線、γ線】

X線・γ線のイメージ画像

 

X線、γ線の測定方法として「熱ルミネッセンス線量計」「シンチレーション式サーベイメーター」「ガイガーミュラー(GM)計数管」の3つをご紹介します。

 

X線、γ線の測定方法①:熱ルミネッセンス線量計

 

熱ルミネッセンス線量計を使うことで、X線やγ線の安全基準を測定することができます。

 

測定の仕組みは以下の通りです。

 

 

X線またはγ線が、ある結晶に入射すると、結晶の原子にある電子がより高いエネルギー準位に飛び出しますが、結晶中に不純物が含まれるため、トラップされ結晶内に留まります。

 

そしてこの結晶を加熱すると、飛び出した電子が基底準位まで落ちる時に特定の周波数の光を放出します。

 

これを利用したものは「熱ルミネッセンス法」と呼ばれ、放射される光の量は被曝した放射線の量に依存するため、光強度を測定することで被曝線量を知ることができます。

 

 

熱ルミネッセンス線量計は、個人の被曝線量の測定、および環境モニタリングに用いられ、一定期間ごとに回収し、読み取り装置でその期間の積算線量を読み取ります。

 

 

X線、γ線の測定方法②:シンチレーション式サーベイメーター

 

X線・γ線の測定方法の2つ目は「シンチレーション式サーベイメーター」です。

 

シンチレーターにより、発光する微弱な光を検出し、放射線量を測定します。

 

シンチレーション:X線やγ線が入射すると励起し、これが基底状態に戻るときに蛍光を発光する現象のこと

 

 

X線、γ線の測定方法③:ガイガーミュラー(GM)計数管

 

X線・γ線の測定方法の3つ目は「ガイガーミュラー(GM)計数管」です。

 

ガイガーミュラー(GM)計数管は、ハロゲンガスなどを封入して、電極を入れた筒(電離箱)の中を、放射線が通過するときに起きる放電現象の回数を測定します。

 

まとめ

最後までご覧いただき、ありがとうございました。

 

本記事では以下のことについてお伝えしました。

 

  • 電磁波を正しく測定する方法
  • 電磁波測定に使用する機器

 

電磁波を測定していることを示すイメージ画像

 

 

電磁波の安全基準について気になる方は、「【製品・場所ごとに詳しく解説】電磁波の安全基準」の記事をどうぞ。

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