Introduzione alla strumentazione di laboratorio norme di sicurezza

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1 Introduzione alla strumentazione di laboratorio norme di sicurezza Aniello Mennella Università degli Studi di Milano Dipartimento di Fisica

2 Cosa trattiamo oggi Introduzione alle norme di sicurezza Setup laboratorio Precauzioni per uso strumentazione

3 Sicurezza in laboratorio L'attività di laboratorio prevede l'utilizzo di una sorgente a microonde (a disposizione una a 30 GHz ed una a 70 GHz) di potenza pari a 150 mw. Effetti biologici di radiazioni non ionizzanti Stimolazione tessuti nervosi e muscolari eccitabili elettricamente (correnti indotte) (Predominante alle basse frequenze [MHz] ) Riscaldamento (dissipazione diretta nei tessuti) (Predominante alle alte frequenze [GHz] ) Altri effetti: Indiretti: scosse, bruciature toccando conduttori (Per elevati livelli di potenza/campo elettrico) Effetti uditivi (Per campi impulsati di elevata intensità) Onde millimetriche (>10 GHz): Assorbimento molto elevato, deposizione di potenza localizzata alla superficie a rischio maggiore organi superficiali poco vascolarizzati o termosensibili (occhi, genitali maschili)

4 Qual è la normativa di sicurezza Limiti raccomandati per ν >10 GHz dalla Commissione europea (1999/519/CE) per la popolazione in genere 10 W/m 2 (1 mw/cm 2 ) mediati su 6 minuti Legge italiana (D.M.A. 10/9/1998, n.381) 4 W/m 2 (0.4 mw/cm 2 ) per popolazione in genere Per impianti telecomunicazione e permanenze 4 ore 0.1 W/m 2 (10 µw/cm 2 ) mediati per 6 minuti su area equivalente corpo umano

5 Come siamo messi in labo Generatore (30, 70 GHz) 150 mw Bocca del generatore (0.25 cm 2 ) Densità di potenza = 150 mw / 0.25 cm 2 = 6 KW/m 2 Probabile CECITA'

6 Come siamo messi in labo Generatore (30, 70 GHz) 150 mw Bocca dell'antenna (36 cm 2 ) Densità di potenza = 150 mw / 36 cm 2 = 41.7 W/m 2 Pericolo occhi

7 Come siamo messi in labo Generatore (30, 70 GHz) 150 mw Horn rettangolare con guadagno ~ 25 db A 60 cm Densità di potenza = 150 mw / (4π 60 cm 2 )* / 1 0 ~ 10.5 W/m 2 Limiti europei

8 Come siamo messi in labo Generatore (30, 70 GHz) 150 mw Horn rettangolare con guadagno ~ 25 db A 1 m Densità di potenza = 150 mw / (4π 1 m 2 )* / 1 0 ~ 3.8 W/m 2 Limiti di legge

9 Setup laboratorio Generatore a microonde Antenna su supporto rotante Camera anecoica Amplificatore lock-in Generatore di onda quadra 1 KHz

10 La misura La misura viene effettuata modulando l'ampiezza del segnale in radiofrequenza con un'onda quadra a bassa frequenza (1 KHz). Il segnale rilevato dal diodo collegato all'antenna e l'onda quadra vanno entrambi ad un amplificatore lock-in che seleziona, mediante un filtro passa banda, solo il segnale a bassa frequenza filtrando il rumore L'antenna è collegata ad un supporto rotante manovrabile a mano o mediante computer

11 Precauzioni per la strumentazione Diodo: Sensibile elettricità statica Prima di toccarlo scaricarsi toccando massa Collegare cavo prima a strumento a massa poi a rivelatore Generatore: Spegnere se non in uso (sicurezza, vita oscillatore) Non lasciare modulazione a sorgente spenta

12 Cosa fa un lock-in? Il lock-in estrae dal segnale la componente armonica coerente con il riferimento Il rumore è incoerente e viene eliminato. In pratica agisce, nel dominio delle frequenze, come un filtro passa banda Ampiezza rumore = 10* Ampiezza segnale 15 Segnale+Rumore 10 Segnale o 5 A/A <A 2> f / f t/t Spettro corrispondente

13 Perché un lock-in? La misura di un pattern di antenna richiede di poter discriminare segnali molto deboli (lobi laterali), < -40 db E' necessario quindi un sistema che sia sensibile ad un range dinamico molto elevato. Consideriamo un Vmax ~ 100 mv come output massimo del diodo e vediamo cosa possiamo ottenere con un tester ed un multimetro di precisione Tester: V ~ 0.1 mv => il range dinamico è 100 mv / 0.1 mv = 30 db Multimetro di precisione: V ~ 0.01 mv => il range dinamico è 100 mv / 0.01 mv = 40 db Con un lock-in è possibile arrivare a nv, corrispondenti a db di range dinamico