ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ И СРЕДАХ
Гвоздев В. И., Рогаткин ДА., Шелкова И. В.
Московский государственный институт электроники и математики, Москва
Развитие микроволновой
и лазерной медицины, лазерной медицинской диагностики и аналогичных
методов исследования в области биологи, которое повсеместно наблюдается
сегодня во многих странах, ставит перед биологами, физиками, инженерами
и врачами задачи исследования особенностей распространения излучения
в биологических тканях, в частности - задачи поиска возможных
нелинейных эффектов взаимодействия излучения с живыми тканями.
Одной из таких задач является поиск и изучение возможных частотных
преобразований падающего излучения, когда на выходе системы кроме
излучения с длинами волн (частотами), соответствующими источнику,
могут появляться другие частотные компоненты, несущие дополнительную
информацию о биофизических свойствах среды. Примером таких явлений
могут служить явления флюоресценции биологических тканей в оптическом
диапазоне длин волн, явления частотных помех (проблема биологического
нуля) в лазерной доплеровской флоуметрии, расплывание формы импульсов
излучения в мутных средах за счет многократного рассеяния на неоднородностях
среды, резонансные явления в КВЧ диапазоне. С точки зрения математического
описания все они могут быть описаны в терминах спектральных нелинейных
преобразований Фурье (Гильберта, Лапласа, Найквиста-Котельникова
и т.д.) и, видимо, в своей природе имеют много общего, особенно
если учитывать, что близкие моды частотного ряда могут давать
значительные амплитудные биения регистрируемых сигналов и часто
воспринимаются как электрические помехи. С целью изучения возможных
частотных преобразований излучения в биологических средах и ответа
на вопрос о порядке нелинейности различных биологических сред
была создана экспериментальная установка в КВЧ-диапазоне (l=3,5
мм), позволяющая моделировать оптические явления в многослойных
средах. Генератор источника излучения выполнен на диодах Ганна.
Пучок излучения формируется системой с узкой диаграммой направленности.
Отражённое от биологической среды излучение попадает на вход приёмной
антенны с последующим преобразованием в радиометр, чувствительность
которого менее 0,05 К.