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Technik – Mobiltelefone

SAR-Wert

Strahlungsabsorption

Der Schweizerische Gesetzgeber hat die Emissionen von Handys nicht explizit geregelt, weil diese in internationalen Produktenormen festgelegt sind. Alle in den Verkauf gelangenden Geräte müssen diese Normen erfüllen. Die massgebende Grösse, auf welche geachtet wird, ist die Erwärmung des Gewebes durch die abgegebene Strahlung. Die von Mobiltelefonen verwendeten Frequenzen werden vom Kopf unterschiedlich absorbiert. 900 MHz-Wellen dringen tiefer in den Kopf ein als 1800 MHz-Wellen. Die Strahlungsenergie wird also (bei gleicher Abstrahlungscharakteristik der Antennen) im Fall einer 900 MHz-Verbindung über ein grösseres Volumen verteilt als bei einer 1800 MHz-Verbindung. Weil die Sendeleistung aber auf dem 900 MHz-Band höher ist (2 W versus 1 W), resultiert unter dem Strich für beide Verbindungsarten bezüglich der für die Gesundheit kritischen maximalen lokalen Erwärmung eine vergleichbare Belastung.

Maximale lokale Belastung

Je nach Design von Handy und Antenne, wird ein grösserer oder kleinerer Teil der abgegebenen Antennenleistung vom Kopf absorbiert. Bei schlechten Geräten ist es über die Hälfte. Diese vom Körper „verheizte“ Leistung kann nicht zur Kommunikation genutzt werden. Die Standardisierungsbehörden haben allerdings nicht primär auf diesen Effekt geachtet, sondern auf die von einem Gerät bewirkte maximale lokale Erwärmung, wobei die 10 g Gewebe (in Form eines Würfels), die am stärksten bestrahlt werden, massgebend sind (sog. peak spatially averaged SAR oder psSAR). SAR ist die Abkürzung für "spezifische Absorptionsrate" und hat die Dimension „Watt pro Kilogramm“. Das Maximum liegt bei Mobiltelefonen nahe an der Kopfoberfläche. Weil das Gehirn weiter von der Antenne entfernt ist, ist der im Gehirn gemessene höchste Wert - psSAR(Gehirn) - tiefer als der für den Kopf insgesamt - psSAR(Kopf) - ermittelte Wert. Für die Gerätezulassung ist der psSAR(Kopf) massgebend. Die Internationale Kommission zum Schutz vor Nicht-Ionisierender Strahlung ICNIRP empfiehlt eine Obergrenze von 2 Watt pro Kilogramm Gewebe.

Der SAR-Wert beschreibt die absorbierte Strahlungsleistung in Materialien mit einer gegebenen elektrischen Leitfähigkeit und einer bestimmten Dichte. Für die Bestimmung der SAR in Gewebe werden Flüssigkeiten verwendet deren elektrische Eigenschaften diejenigen von homogenen Geweben repräsentieren. Detaillierte Gewebstrukturen und physiologische Prozesse wie die Thermoregulation sind nicht berücksichtigt. Weil die Blutzirkulation sehr effizient Wärme aus dem Gehirn abführt und im Körper verteilt, gelten die SAR-Betrachtungen als worst-case Schätzungen, die nur beschränkt das abbilden, was im realen Körper geschieht. Es sind weniger medizinisch als regulatorisch bedeutsame Grössen.

Der SAR-Wert sagt nichts aus über die real absorbierte Leistung, denn diese hängt von den konkret verwendeten Sendestärken ab. Ein Gerät sendet im Alltag meist nicht mit voller Leistung, sondern darunter. Der SAR-Wert, wie oben beschrieben als lokaler Maximalwert definiert, ist dann von untergeordneter Bedeutung.  Allerdings ist der Beitrag  auch nur kurzer Sendephasen mit maximaler Leistung an der Gesamtdosis wichtig, weil die maximale Leistung je nach Funkdienst 10'000 - 100'000 mal (und mehr) stärker sein kann als die minimale.

Wie alle Standards, ist auch die SAR-Messung dem technischen Fortschritt unterworfen. Heutige Geräte und Handhabungen sind anders als diejenigen vor 20 Jahren. Deshalb wurde der Standard 2017 angepasst. Nach wie vor gelten für Kopf, Torso und Extermitäten unterschiedliche Vorgaben. Für den Kopf-SAR - psSAR(Kopf) - hat sich nichts geändert: der Wert muss für zwei Haltepositionen berechnet werden, wobei die Distanz zwischen Gerät und Körper (Ohr) 0 mm beträgt (also Gerät in Körperkontakt). Es dürfen 2 W/kg nicht überstiegen werden. Für die Bestimmung des SAR für Torso und Extremitäten ist der neue Standard restriktiver. Die Distanz zwischen Gerät und Körper beträgt neu 5 mm (früher bis 25 mm). Es dürfen 2 W/kg (Torso) bzw. 4 W/kg (Extremitäten) nicht überstiegen werden.

Fast alle Hersteller kommunizieren den SAR-Wert ihrer Geräte. Je tiefer der Wert, desto tiefer die maximale Belastung (in der Regel ein sehr kleines Volumen nahe beim Ohr). Die besten Geräte besitzen SAR-Werte von deutlich unter 0.5 W/kg die schlechtesten kommen nahe an die 2 W/kg heran. Die heutigen Modelle liegen um 0.5 W/kg. In der Tabelle rechts sind beispielhaft die SAR-Werte für die häufig benutzten Apple und Samsung Smartphones angegeben. Man sollte die Daten nicht zu eng sehen. Je nach Modelluntertyp gibt es deutliche Abweichungen. Eine Aufstellung aller heute (2015) auf dem Markt befindlichen Geräte nach SAR-Kategorien ist in untenstehender Figur zu finden. Es sind insgesamt fast 1100 Modelle in der Grafik berücksichtigt.

Gesamterwärmung Kopf

Die Gesamterwärmung des Kopfes liegt auch bei maximalen Sendeleistungen unter 0.1 °C. Diese Zahl bezieht sich auf die oben beschriebene Berechnungsart der SAR mit isolierten, homogenen Flüssigkeiten. Weil keine physiologischen Prozesse berücksichtigt sind, handelt es sich um grobe worst-case Abschätzungen, die nur sehr beschränkt die reale Situation mit effizienter Wärmeregulation über den Blultfluss abbilden. Bei 900 MHz-Verbindungen ist die berechnete Erwärmung grösser als bei höhere Frequenzen, weil die Geräte dann stärker senden. Empfindet man ein Wärmegefühl beim Telefonieren, so kommt das in erster Linie durch die Wärmeabstrahlung des Displays und des Akkus, sowie die Isolationswirkung des Gerätes zustande. Die Hochfrequenzstrahlung trägt nur einen (kleinen) Teil dazu bei.

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