Κατανομή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας κατά τη μικροκυματική θερμοκατάλυση με τη χρήση συστοιχιών διπόλων
Creators: name: Αγγελοπούλου, Ιωάννα 'Αγγελος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Συστοιχία δίπολων
Εκ περιτροπής λειτουργία
Κατανομή θερμοκρασίας
Dipole array
Switching operation
Temperature distribution

description: Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της κατανομής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας κατά τη μικροκυματική θερμοκατάλυση (MWA) με τη χρήση συστοιχιών διπόλων, τεσσάρων και τριών κεραιών, σε αποστάσεις 5 mm, 10 mm και 20 mm. Η μελέτη της κατανομής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκε τόσο κατά τη συνεχή λειτουργία όσο και κατά τη διακοπτόμενη (switching). Η υλοποίηση έγινε με scripts που αναπτύχθηκαν σε περιβάλλον MATLAB. Για τη μελέτη μας χρησιμοποιήθηκαν συστοιχίες διπόλων τεσσάρων και τριών κεραιών σε αποστάσεις 5 mm, 10 mm και 20 mm. Το πρώτο βήμα ήταν ο υπολογισμός του πεδίου που παράγεται από ένα δίπολο στις συχνότητες από 300 έως 800 MHz με βήμα 100 MHz, και για την συχνότητα των 915MHz. Απο τις μετρήσεις μας κατασκευάστηκαν τα διαγράμματα του SAR, που εκφράζουν τον ρυθμό απορρόφησης της ενέργειας ακτινοβολίας ραδιοσυχνοτήτων από τους ιστούς του ανθρώπινου σώματος. Στη συνέχεια, υπολογίστηκε το πεδίο και ο δείκτης απορρόφησης ενέργειας για μια συστοιχία τεσσάρων κεραιών με αποστάσεις κεραιών 3cm και ύψη διπόλων ίσα με λ/4 cm, 3 cm και 6 cm. Το επόμενο βήμα ήταν η υλοποίηση δύο συστοιχιών διπόλων, μιας τετραγωνικής και μιας τριγωνικής, για τη μελέτη του SAR και της κατανομής της θερμοκρασίας για αποστάσεις κεραιών 5 mm, 10 mm και 20 mm. Η μελέτη των δύο αυτών μεγεθών πραγματοποιήθηκε τόσο για την ταυτόχρονη λειτουργία των κεραιών, όπου η ισχύς της γεννήτριας εναποτίθεται ταυτόχρονα σε όλες τις κεραίες της συστοιχίας, όσο και για την εκ περιτροπής, όπου η ισχύς της γεννήτριας εναποτίθεται σε μία κεραία της συστοιχίας κάθε φορά εκ περιτροπής. Για καθεμία από τις παραπάνω περιπτώσεις υλοποιήθηκαν τα διαγράμματα κατανομής θερμοκρασίας και διακύμανσης τιμών της θερμοκρασίας boxplots, και αναλύθηκαν τα αποτελέσματα. Η γραπτή ανάλυση χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος περιλαμβάνεται η θεωρητική εισαγωγή, η οποία περιγράφει τη μικροκυματική θερμοκατάλυση, τις εφαρμογές της στη θεραπεία καρκίνου, την ανάλυση των κεραιών που χρησιμοποιούνται, καθώς και το θεωρητικό υπόβαθρο για τον υπολογισμό του πεδίου και την κατανομή της θερμοκρασίας..
description: The aim of the thesis was to examine the electromagnetic radiation and temperature distribution during microwave thermocatalysis (MWA) using dipole arrays, four and three antennas, at distances of 5 mm, 10 mm and 20 mm. The study of electromagnetic radiation and temperature distribution was carried out both during continuous operation and switching. The implementation was carried out with scripts developed in MATLAB environment. Four and three antenna dipole arrays at 5 mm, 10 mm and 20 mm spacings were used for our study. The first step was to calculate the field generated by a dipole at frequencies from 300 to 800 MHz with a step of 100 MHz, and for the frequency of 915 MHz. From our simulations we constructed the SAR diagrams, which express the rate of absorption of radiofrequency radiation energy by the tissues of the human body. Then, the field and energy absorption index were calculated for an array of four antennas with antenna spacings of 3cm and dipole heights equal to λ/4 cm, 3 cm and 6 cm. The next step was to implement two dipole arrays, one square and one triangular, to study SAR and temperature distribution for antenna spacings of 5 mm, 10 mm and 20 mm. The study of these two quantities was carried out both for simultaneous operation of the antennas, where the generator power is deposited simultaneously on all antennas in the array, and for switching operation, where the generator power is deposited on one antenna in the array at a time. For each of the above cases, the temperature distribution plots and temperature variation boxplots were implemented, and the results were analyzed. The analysis is divided into two parts. The first part includes the theoretical introduction, which describes microwave thermocatalysis, its applications in cancer treatment, the analysis of the antennas used, and the theoretical background for the field calculation and temperature distribution.