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.