Tecniche di predizione di riscaldamento a microonde in camera riverberante e verifiche sperimentali

Electromagnetic fields play an important role in treatments in many application fields, for the property of heating objects that they irradiate to. Microwaves can be used by means of opened applicators, to direct the beam in specific and confined points, or in closed environments such as reverberation chambers. The latter are cavities in which waves, entered through an aperture connected to a Magnetron, continuously reflect in the walls and stirrers, mobile panels that change continually the "electromagnetic" features of the chamber. In order to predict the behaviour of the objects that are treated in the reverberation chamber, FDTD (Finite Differences in the Time Domain) method have been used, which allows the solution of Maxwell's equations, describing electromagnetic fields, in a numerical way. With this procedure we assessed the irradiation of wooden panels to use in the realization of interior furnishings with self cleaning finishes, object of the CATACLEAN research project. We took into consideration the behaviour of the overloaded reverberation chamber, which therefore presents a degradation of the uniformity of the power density distribution and hence the heating. Another point considered in this work, with particular reference to the treatment of cultural goods, was the evaluation of the resonance of biological agglomerates of pest species, that could resonate and therefore cause overheating. For this model has been used the exact solution of Maxwell's equations for the problem of scattering of spheres which, unlike the FDTD method, allows the exact calculation of the field at each point of the studied domain. These situations can be particularly bad for cultural goods treated with microwaves in order to eliminate pests that may be present in them. Finally we extended the study to ellipsoidal models, which are closer shapes to the reality of pest species.

I campi elettromagnetici rivestono un ruolo importante nei trattamenti in molti campi applicativi per le loro proprietà di riscaldare gli oggetti che investono. Le microonde possono impiegate per mezzo di applicatori aperti, per dirigere il fascio in punti precisi e circoscritti, oppure in ambienti chiusi quali le camere riverberanti. Queste ultime sono delle cavità in cui le onde, immesse attraverso un'apertura collegata ad un Magnetron, si riflettono continuamente nelle pareti e negli stirrer, pannelli mobili che cambiano continuamente l'aspetto "elettromagnetico" della camera. Per poter prevedere il comportamento degli oggetti trattati nella camera riverberante si è utilizzato il metodo FDTD (Differenze Finite nel dominio del tempo) che permette la soluzione delle equazioni di Maxwell, che descrivono i campi elettromagnetici, in modo numerico. Con questo procedimento si è valutato l'irraggiamento di pannelli di legno da utilizzare per la realizzazione di arredi interni con finiture autopulenti, oggetto del progetto di ricerca CATACLEAN. E' stato preso in considerazione anche il comportamento della camera riverberante sovraccaricata, che presenta quindi un degrado dell'uniformità della distribuzione della densità di potenza e quindi del riscaldamento. Un altro punto toccato, nel presente lavoro, e con particolare riferimento al trattamento di beni culturali, è stata la valutazione della risonanza di agglomerati biologici costituiti da specie infestanti, che potrebbero entrare in risonanza e quindi determinare dei surriscaldamenti. Per questo modello si è utilizzata la soluzione esatta delle equazioni di Maxwell per il problema dello scattering delle sfere, che a differenza del metodo FDTD, permette il calcolo esatto del campo in ciascun punto del dominio studiato. Queste situazioni possono essere particolarmente dannose per i beni culturali trattati a microonde per eliminare gli infestanti eventualmente presenti in essi. Infine si è esteso lo studio a modelli ellissoidali, forme più aderenti alla realtà delle specie infestanti.