Введение к работе
Актуальность темы.Для цепей диагностики оптические методы находят все более широкое применение в физике, биологии, медицине. Причиной этого является возможность дистанционного, неразрушающего и экспрессного контроля структуры и состава вещества в дисперсном состоянии.
Один из наиболее динамично развивающихся оптических методов
метод корреляционной спектроскопии (КС). При его
использовании, кроме обычной для оптических методов информации
о размерах, асферичности частиц, получают информацию о их
динамических характеристиках.
Однако необходимым условием решения обратной задачи определения характеристик рассеивающих частиц, при использовании метода КС, является независимость движения рассеивателей, т.е. чтобы расстояния между рассеивающими частицами были значительно больше их размеров, а при рассеянии реализовался режим так называемого однократного рассеяния.
Вместе с тем, наряду с разбавленными средами в природе, технике существует много сред с большой концентрацией частиц -красители, эмульсии, жидкокристиллические структуры, биологические жидкости, кровь. Поэтому, как логическое развитие метода корреляционной спектроскопии, возникла задача расширить область его применения для определения характеристик рассеивателей при больших концентрациях частиц. Это даст возможность, используя преимущества метода КС, определять характеристики частиц без разведения сред, т.е. в естественном их состоянии.
В настояще время решение обратной задачи, т. е. определение параметров рассеивающих частиц по характеристикам рассеянного излучения, в условиях большой концентрации частиц из-за сложности анализа многократно рассеянного излучения, не представляется возможным. Поэтому в диссертации, как первый шаг в решении обратной задачи, ограничимся экспериментальными исследованиями в рамках решения лишь прямой задачи.
Целью настоящей работы являлось установление основных
2 закономерностей изменения статистических и поляризационных характеристик рассеянного излучения в зависимости от параметров рассеивающей среды в условиях большой концентрации частиц.
Научная новизна полученных результатов
1. В условиях большой концентрации частиц спектр флуктуации
многократно рассеянного излучения содержит информацию о
кратности рассеяния, которая определяется показателями
поглощения и рассеяния среды.
2.Показано, что в условиях большой концентрации
рассеивателей наблюдаются существенные различия в угловых
зависимостях элемента X матрицы рассеянного света для
дискообразных и сферических частиц.
-
Ширина спектра флуктуации излучения, рассеянного в образцах крови больных ишемической болезнью сердца, зависит от концентрации липопротеидов, скорости оседания эритроцитов и степени насыщения крови кислородом.
-
Установлено, что для эритроцитов крови угловая зависимость элемента X матрицы рассеянного света в диапазоне углов 140-160 зависит только от показателя преломления при произвольной форме и концентрации частиц.
-
Показано, что использование в методе КС циркулярно поляризованного излучения позволяет исследовать характеристики рассеивающих частиц на больших оптических толщинах, чем при линейно поляризованном излучении.
Связь работы с крупными научными программами.
Диссертационная работа выполнена в рамках плана
научно-исследовательских работ Института физики АНБ по темам:
«Оптика 3-01«, «Квант 36«, «Приборостроение 3-15« и
хоздоговорных работ с Институтом радиоэлектроники АН России (хёд N895) и Институтом кардиологии АМН (хёд N916 и №72).
Практическая значимость полученных результатов.
Результаты работы могут быть использованы для определения
характеристик частиц при их большой концентрации по
статистическим характеристикам рассеянного излучения. Такая задача часто возникает в науке, технике, медицине.
Результаты работы также могут быть использованы для
разработки методик определения биохимических характеристик цельной крови, морфологических характеристик эритроцитов, при разработке диагностической медицинской аппаратуры.
Выявленные закономерности могут быть использованы и для исследования механизмов воздействия лазерного излучения и других физико-химических факторов на организм человека.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
При реализации метода корреляционной спектроскопии спектр флуктуации интенсивности многократно рассеянного излучения содержит информацию о кратности рассеяния, которая определяется показателями поглощения и рассеяния среды.
-
Полуширина спектра флуктуации интенсивности многократно рассеянного излучения, время агрегации, степень оксигенации ж связанный с ней показатель поглощения эритроцитов нелинейно зависят от времени облучения крови лазерным излучением.
3.Использование в методе КС излучения с круговой поляризацией позволяет исследовать характеристики рассеивающих частиц при больших оптических толщинах, чем при использовании линейно поляризованного излучения.
4. Угловые зависимости элемента X матрицы рассеянного света конослоем оптически мягких ориентированных частиц при большой концентрации могут быть использованы для оценки степени асферичности и агрегированности частиц, а элемента X для определения их относительного показателя преломления.
Личный вклад соискателя Основные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно. Научный руководитель А.Я.Кайруллина сформулировала и поставила задачу исследований, оказывала методическую помощь при ее выполнении, участвовала в обсуждении результатов. Апробация результатов работы.
Основные результаты диссертации докладывались на следующих совещаниях и конференциях: Всесоюзная конференция «Современные методы контроля лазерного облучения крови и оценки эффективности лазерной терапии* (Новосибирск, 1990), IV Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Барнаул, 1988); III Всесоюзная конференция по
4 спектроскопии рассеивающих сред (Батуми, 1985); I Всесоюзный семинар «Оптические методы диагностики потоков* (Новосибирск,198Э); XI пленум рабочей группы по оптике океана (Красноярск, 1990); Международная конференция «Laser Optics 93«(С.-Петербург, 19933; Всесоюзный сьезд гастроэнтерологов (Москва,1990); II и III Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Обнинск, 1985, 1982) ,-ШМеждународная конференция «Laser Application in Life Sciences* (Москва, 1990); Международная конференция «5th international Conference on Laser Application in Life Sciences* (Минск, 1994); Международная конференция «International Symposium Opt. Methods of Biomed. Diagnostics and Theraphy« (Саратов, 1992); Международная конференция «Biomedical Optics 93« (США, Лос-Анджелес, 1993); VI Международная конференция «Laser application in life sciences (Германия, Йена, 1996).
Результаты исследований опубликованы в 8 статьях и 10 тезисах докладов (из них 7 - в трудах международных конференций).
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Она содержит 122 страницы машинописного текста, 27 рисунков, 15 таблиц и списка использованных источников, включающего 139 наименований.
