Студопедия — Воздействие терагерцового излучения на биообъекты
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Воздействие терагерцового излучения на биообъекты

Воздействие терагерцового излучения на биообъекты

 

 

Москва Национальный Исследовательский Университет «МЭИ»

Аннотация

Работа выполнена студентом группы ЭР-16-12 Эверсковой Анастасией Михайловной по дисциплине специальные вопросы биофизики в соответствии с учебным планом специальности «Биотехнические системы и технологии» НИУ «МЭИ». В работе рассмотрены механизмы воздействия волн терагерцового диапазона на биообъекты. Работа содержит 10 страниц, 2 литературных источника и 4 иллюстрации.

 

Введение

В настоящее время наблюдается особый интерес специалистов к освоению и применению волн терагерцового диапазона (ТГц) в биомедицинской физике. Терагерцовым излучением называют электромагнитное излучение, спектр частот которого расположен между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами (от Гц до Гц).

Известно, что в ТГц диапазоне лежат спектры многих органических молекул: например, белки ДНК. При помощи данного излучения можно управлять химическими реакциями. Все это свидетельствует о возможности управления характером химических процессов.

В данной работе кратко изложено воздействие терагерцового излучения на биообъекты: рассмотрено влияние температуры и концентрации на характеристику поглощаемой мощности.

 

1. Влияние терагерцового излучения на биообъекты

Организм человека – сложная и хорошо защищенная от внешней среды система. Известно, что электрические характеристики биологических тканей и жидкостей сильно зависят от содержания в них воды: скелетные мыщцы и жировая ткань человека составляют почти половину его массы, содержание воды в которых составляет 60-80% [1]. Электрические характеристики воды не могут не сказаться на конечных результатах исследований, так как она является сильным поглотителем коротковолнового электромагнитного излучения.

Терагерцовые волны позволяют управлять направлением трансмембранного транспорта в клетке,так как они не повреждает ее, в отличие от других волн, например, рентгеновских; улучшают введение в клетки различных биологически активных соединений и фармакологических препаратов. Приведенные выше свойства ТГц волн дают возможность их использования в таких направлениях как медицинская диагностика, системы безопасности [3], поскольку эти волны способны находить различия в плотности тканей, позволяют получить детальное изображение всех частей тела под одеждой.

Для расчета мощности электромагнитных полей внутри организма, необходимо знать комплексную диэлектрическую проницаемость биологических тканей и жидкостей [1]. Электрической характеристикой среды является комплексная диэлектрическая проницаемость Ее составляют мнимая и действительная части .

 

 

2.1. Постановка задачи

Пользуясь моделью двухуровневой системы, найти зависимость удельной поглощенной мощности в среду, содержащее такое вещество, от частоты.

Исследовать влияние концентрации и температуры на спектральные характеристики.

 

2.2. Исходные данные:

- приведенная постоянная Планка

Дж/К - постоянная Больцмана

Кл м – дипольный момент

м – резонансная длина волны

м/с – скорость света

Вт/м – поток мощности

Гн/м – магнитная постоянная

Ф/м – электрическая постоянная

- частота столкновений

- частота столкновений при Т =300К

рад/с – частота квантового перехода

 

2.3. Решение задачи

Решение задачи начнем с нахождения разности населенностей двух энергетических уровней. По условию нам известно, что , а отношение населенностей верхнего и нижнего уровней мы можем выразить через фактор Больцмана: [2]. Таким образом, составим систему уравнений при T =300K):

 

Найдем значения и :


Затем найдем разность населенностей:

Запишем выражение для комплексной диэлектрической проницаемости:

Характеристическое сопротивление среды:

Для упрощения нашей задачи, пренебрегаем отражением.

Запишем в общем виде выражение для потока мощности:

Примем, что , то напряженность электрического поля:

Необходимо записать выражения для поглощенной мощности. Но перед этим учтем, что коэффициент убывания амплитуды . Получаем:

Построим график зависимости поглощенной мощности (рисунок 1) от расстояния (при том, зависимость нормированная; при T =300К):

 
0.2
0.4
0.6
0.8
 
 
0.5
 
z, м
Рис. 1

 

Рассмотрим зависимость поглощенной мощности в среду от расстояния (рис.2) с учетом температурной зависимости (зависимость нормированная):

 
0.2
0.4
0.6
0.8
 
 
0.5
 
 
z, м
Рис. 2
T =300K
T =150K

 

 

По зависимости, изображенной на рис.2, замечаем, что при уменьшении температуры, поглощаемая мощность уменьшается.

Рассмотрим зависимость поглощенной мощности в среду от расстояния (рис.3) с учетом концентрации (зависимость нормированная):

 
0.2
0.4
0.6
0.8
 
 
0.5
 
 
z, м
Рис. 3
2

 

 

По зависимости, изображенной на рис.3, замечаем, что при увеличении концентрации, поглощаемая мощность уменьшается.

 

 

Заключение

В результате проделанной работы была решена задача по прохождению электромагнитной волны через вещество, получены зависимости поглощенной мощности от расстояния 1) при разных температурах; 2) при разных концентрациях; рассмотрен механизм действия электромагнитной волны на биообъект.

 

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

Влияние терагерцового излучения на биообъекты…………………………4

Постановка задачи…………………………………………………………….4

Исходные данные……………………………………………………………..4

Решение задачи…………………………………………..................................5

Заключение………………………………………………................................8

 

 

Список литературы

1. Лобов Г.Д. Взаимодействие электромагнитных полей с биообъектами – М.: Издательство МЭИ, 2011

2. Волькенштейн М.В. Биофизика – М.: Издательство Наука, 1988

3. Рытик А.П. Эффекты воздействия терагерцового излучения на биологические объекты – Саратов:2006

 

 




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Бизнес на недвижимости. Занятие 3 | Интерактивный тур для старших школьников на 3 дня/2 ночи

Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 1102. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Почему важны муниципальные выборы? Туристическая фирма оставляет за собой право, в случае причин непреодолимого характера, вносить некоторые изменения в программу тура без уменьшения общего объема и качества услуг, в том числе предоставлять замену отеля на равнозначный...

Тема 2: Анатомо-топографическое строение полостей зубов верхней и нижней челюстей. Полость зуба — это сложная система разветвлений, имеющая разнообразную конфигурацию...

Виды и жанры театрализованных представлений   Проживание бронируется и оплачивается слушателями самостоятельно...

Этапы трансляции и их характеристика Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК...

Условия, необходимые для появления жизни История жизни и история Земли неотделимы друг от друга, так как именно в процессах развития нашей планеты как космического тела закладывались определенные физические и химические условия, необходимые для появления и развития жизни...

Метод архитекторов Этот метод является наиболее часто используемым и может применяться в трех модификациях: способ с двумя точками схода, способ с одной точкой схода, способ вертикальной плоскости и опущенного плана...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.017 сек.) русская версия | украинская версия