Радіофізичні методи діагностики матеріалів і середовищ



Сторінка22/24
Дата конвертації09.03.2016
Розмір5.77 Mb.
1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24

Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 6

  • Теми практичних (семінарських) занять


    1. Основні типи АК для діагностики матеріалів, що базуються на сфокусованих пучках заряджених частинок (п. 6.1).

    2. Основні принципи побудови ядерного сканувального мікрозонда і загальна схема розташування його основних елементів (п. 6.1.1).

    3. Основні методи локального кількісного мікроаналізу та їх коротка характеристика (п. 6.1.1)

    4. Загальна методика ближньопольової діагностики та схема мікрохвильового сканування мікроструктур (п. 6.2).

    5. Схема та принцип роботи мікрохвильового мікроскопа на основі відрізка коаксіальної лінії (п. 6.2.2).

    6. Схема та принцип роботи мікрохвильового мікроскопа на основі коаксіального резонатора (п. 6.2.2).



    1. Контрольні питання


    1. Які апаратурні комплекси з діагностики мікро- і нанорозмірних об'єктів вам відомі?

    2. Які види сфокусованих пучків заряджених частинок застосовуються в діагностиці матеріалів?

    3. У чому полягають основні методи зондового мікроаналізу?

    4. У чому полягає перевага мікроаналізу іонним пучком порівняно з електронним?

    5. Які основні фізичні принципи покладені в основу побудови ядерного сканувального мікрозонда?

    6. У чому полягають загальні принципи побудови структурної схеми ядерного скануючого мікрозонда?

    7. Чому одним з основних методів мікроаналізу є метод PIXE?

    8. Для яких матеріальних зразків використовуються методи мікроаналізу RBS і ERDA?

    9. У чому полягають фізичні принципи побудови нетрадиційних методів діагностики NRA, IBIC і IBIL?

    10. У чому полягають загальні принципи побудови ближньопольової НВЧ-діагностики матеріалів?

    11. На яких різновидах вимірювальних перетворювачів ґрунтуються методи ближньопольової НВЧ-діагностики?

    12. У чому полягають основи побудови схем мікрохвильового сканування мікроструктур?

    13. У чому полягає принцип роботи мікрохвильового мікроскопа на основі відрізка коаксіальної лінії?

    14. У чому полягає принцип роботи мікрохвильового мікроскопа на основі коаксіального резонатора?


    8РОЗДІЛ 7
    РАДІОФІЗИЧНІ МЕТОДИ ДІАГНОСТИКИ В МЕДИЦИНІ

    Останніми десятиліттями особлива увага приділяється питанням діагностики та дослідження біологічних об'єктів та середовищ, як за допомогою використання знань і умінь у сфері біології, біохімії, хімії, так і з використанням нових розробок учених у галузі радіофізики. Пов'язано це насамперед із необхідністю виявлення та діагностики різних захворювань на ранніх стадіях (на рівні наявності захворювання в кількох клітинах). Лише такий підхід до діагностики, а потім і до лікування, здатен зупинити ракові захворювання, що розвиваються надзвичайно швидкими темпами, й ефективно усунути їх існуючими безконтактними або хірургічними методами.

    Серед різних методів діагностики та візуалізації в медицині особливе місце займає безконтактна мікрохвильова діагностика. Зокрема, при такій діагностиці спостерігається висока контрастність у діелектричних властивостях між зараженими і нормальними тканинами, що дозволяє чітко вказати уражені ділянки. Саме тому ця методика отримала значний розвиток і привернула увагу як із боку дослідників в області НВЧ, так і медиків.

    У цьому розділі поданий огляд результатів сучасних досліджень в області візуалізації зображень отриманих НВЧ-методами. Зокрема розглянуто питання дослідження біологічних тканин та об’єктів з основним упором на пухлини молочної залози. Проведено аналіз існуючих систем візуалізації НВЧ-полями, описані їх переваги та недоліки, способи можливої реалізації, фундаментальні подібності між різними системами. Сформульовані основні вимоги, що ставляться до подібних систем, і стратегія для подолання обмежень, які існують при цьому.



    1. 7.1 Загальні питання діагностики біологічних об'єктів


    Останнім десятиліттям спостерігається значний інтерес до безконтактної діагностики біологічних об'єктів із використанням мікрохвильових систем. Такі системи, зокрема, можуть бути використані для виявлення злоякісних клітин раку [2930313233343536373839]. Деякі із запропонованих схем та методик уже досягли достатньої зрілості, для апробації в клінічних умовах [37–39]. Головним мотивом застосування цих методів є: підвищена продуктивність і широка доступність пристроїв із досить низькою вартістю; швидке збільшення обчислювальних потужностей для розрахунку складних електромагнітних завдань; удосконалення моделей людського тіла; збільшення кількості зареєстрованих електромагнітних властивостей тканин людини тощо. [404142].

    Незважаючи на описані вище переваги, НВЧ-діагностика та візуалізація полів мають потенціал до розвитку, оскільки є низка питань щодо поліпшення чутливості та специфічності матеріалу, який може бути досліджений таким методом. Зокрема, тканини молочної залози є гетерогенними, внаслідок чого відбувається розподіл комплексу поля на весь організм. Зусилля мають бути спрямовані на усунення радіоперешкод, викликаних антропологічними особливостями досліджуваного тіла, наприклад для грудей – шкіра грудей, соски, грудна стінка і т. д. Так звана нормальна тканина (малі перешкоди викликані особливостями будови досліджуваного об'єкта) на надвисоких частотах, і пухлини дуже малі в разі раннього виявлення. Втрати не дозволяють зробити компроміс між просторовим дозволом і глибиною проникнення випромінювання. Застосування випромінювання на більш високих частотах дозволяє отримати кращий дозвіл і використовувати невеликі елементи антен, що, у свою чергу, призводить до зниження проникнення електромагнітного поля всередину біологічної тканини. Крім того, висока роздільна здатність збільшує розмір відповідного електромагнітного завдання, що призводить до збільшення обчислювального часу, необхідного для відновлення зображення. Індивідуальні анатомічні особливості об'єкта також певною мірою додають складності в процес створення образу об'єкта.

    На додаток до труднощів, згаданих вище, кожен метод візуалізації також стикається з конкретними проблемами, пов'язаними з конфігурацією системи для дослідження та візуалізації, оскільки різні методи базуються на різних фізичних ефектах. Способи НВЧ-візуалізації при діагностиці біологічних об'єктів можна умовно розділити на дві основні категорії: активні та пасивні способи (рис. 7.1).
    СПОСОБИ НВЧ

    ВІЗУАЛІЗАЦІЇ

    ПАСИВНІ

    ТОМОГРАФІЯ

    АКТИВНІ

    КОМБІНОВАНІ
    МЕТОДИ

    МІКРОСКОПІЯ

    СИСТЕМИ В

    ЧАСТОТНІЙ

    ОБЛАСТІ

    СИСТЕМИ

    В

    ЧАСОВІЙ

    ОБЛАСТІ

    КОМБІНОВАНІ

    СИСТЕМИ

    ІНДУКОВАНА

    НВЧ ТЕРМО

    -

    АКУСТИЧНА

    ВІЗУАЛІЗАЦІЯ

    ЩО КЕРУЄТЬСЯ

    УЛЬТРАЗВУКОМ

    НВЧ-ВІЗУАЛІЗАЦІЯ,
    Рисунок 7.1 – НВЧ системи візуалізації при діагностиці біологічних об'єктів
    Реалізація активних систем здійснюється за допомогою датчиків при зондуванні біологічного об'єкта власною енергією, що виробляється. У пасивних системах ця енергія генерується об'єктом. Активну мікрохвильову обробку зображень, у свою чергу, можна розділити на мікрохвильову томографію та надширокосмугові радіолокаційні методи, такі як мікрохвильова мікроскопія, а також комбіновані методи, що будуть описані нижче.

  • 1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   24


    База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
    звернутися до адміністрації

        Головна сторінка