Caratterizzazione delle proprietà dielettriche di soluzioni saline mediante tecniche riflettometriche

The aim of this paper is to design a measurement system suitable for determining the dielectric properties of materials in order to estimate in quantitative terms the interaction of matter with time-varying electromagnetic fields. Electromagnetic waves are physical phenomena to which we associate a transport energy that permeates our daily environment. They can come from natural sources or be artificially generated for a wide range of practical applications, including fields such as communication, medical technology and scientific research. Precisely because of the large quantity of waves to which we are subjected every day, it is necessary to study how these interact with our organism and the surrounding environment. Furthermore, knowing the response to certain electrical stimulations can lead to the development of new methods of diagnosis and therapy in the treatment of pathologies with advanced and minimally invasive techniques. The method used in this thesis to quantify the interaction is the calculation of the electrical permittivity of a material through reflectometric measurements of variable frequency electromagnetic fields. Aqueous solutions with the addition of salt were used, obtaining variable normality of the solution to which it is possible to associate organic tissues of a different nature such as muscles or fat. The processing will be performed using Python code programs and the results obtained will be compared with the theoretical model for calculating the dielectric constant by A. Stogryn in his “Equations for Calculating the Dielectric Constant of Saline Water”.

Scopo della sperimentazione è quello di progettare un sistema di misurazione atto alla determinazione delle proprietà dielettriche dei materiali ai fini di stimare in termini quantitativi l’interazione della materia con campi elettromagnetici tempo varianti. Le onde elettromagnetiche sono fenomeni fisici a cui si associa un’energia di trasporto che permea in nostro ambiente quotidiano. Esse possono provenire da fonti naturali o essere generate artificialmente per una vasta gamma di applicazioni pratiche, inclusi campi come la comunicazione, la tecnologia medica e la ricerca scientifica. Proprio a causa della grande quantità di onde a cui siamo sottoposti ogni giorno si necessita di studiare come queste interagiscono con il nostro organismo e l’ambiente che cui circonda. Conoscere la risposta a determinate stimolazioni elettriche, inoltre, può portare allo sviluppo di nuovi metodi di diagnosi e terapia nel trattamento di patologie con tecniche sempre più avanzate e poco invasive. Il metodo impiegato in questo studio per quantificare tale l’interazione è il calcolo della permittivita elettrica di un materiale tramite misure riflettometriche di campi elettromagnetici a frequenza variabile. Si sono utilizzate soluzioni acquose con aggiunta di sale ottenendo valori di normalità della soluzione a cui è possibile associare tessuti organici di natura diversa quali muscoli o adipe. L’elaborazione sarà eseguita tramite programmi in codice Python ed i risultati ottenuti saranno confrontati con il modello teorico per il calcolo della costante dielettrica di A. Stogryn illustrati nel suo “Equations for Calculating the Dielectric Constant of Saline Water”.