Развитие спектрально-поляризационных и когерентно-оптических методов зондирования фиброзных биотканей

• Автор: Ушакова, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

ГЛАВА I. Обзор когерентнооптических и поляризационных методов

зондирования биотканей.

ГЛАВА II. Развитие физических основ видеорефлектометрии случайнонеоднородных фибриллярных сред.

2.1 Диффузия излучения в макроскопически изотропных средах

2.2 Статистическое моделирование процессов переноса излучения в многократно рассеивающих анизотропных средах.
2.3 Экспериментальные исследования контуров равной интенсивности диффузно отраженного света для i vi фиброзных тканей и модельных сред.

2.3.1 Методика проведения экспериментальных

исследований

2.3.2 Подготовка образцов к исследованию

2.3.3 Экспериментальные результаты
2.4 Краткие выводы
ГЛАВА III. Физические основы спектральнополяризационного зондирования фиброзных тканей с частично ориентированной структурой.
3.1 Особенности распространения поляризованного излучения в многократно рассеивающих анизотропных средах, с фибриллярной структурой.
3.2 Модель эффективной среды для описания поляризационнозависимых транспортных характеристик неупорядоченных систем параллельных диэлектрических цилиндров
3.3 Теоретический анализ влияния структурных характеристик зондируемой рассеивающей системы и длины волны
зондирующего излучения на макроскопическую оптическую анизотропию системы.
3.4 Учет влияния ориентационного фактора на поляризационные
характеристики исследуемой модельной среды
3.5 Экспериментальны исследования поляризационных
характеристик i vi коллагеновых тканей с использованием спектральнополяризационного метода.
3.5.1 Методика определения оптической анизотропии рассеивающей среды.
3.5.2 Экспериментальные результаты
3.6 Интерпретация полученных экспериментальных данных с
использованием модели эффективной среды
3.7 Краткие выводы
ГЛАВА IV. Развитие оптических методов диагностики неупорядоченных фиброзных тканей
4.1 Метод спектроскопии когерентного обратного рассеяния
применительно к оптической диагностике плотноупакованных фибриллярных сред
4.2 Учет влияния граничных условий в диффузионном
приближении
4.3 Экспериментальные исследования транспортных характеристик
образцов бумаги
4.3.1 Спектроскопия диффузного пропускания.
4.3.2 Спектроскопия когерентного обратного рассеяния
4.3.3 Видеорефлектометрия при наклонном падении зондирующего пучка
4.4 Применение метода оптического просветления в экспериментальных исследованиях оптических свойств плотноупакованных фиброзных тканей.
4.5 Интерпретация полученных экспериментальных данных
4.6 Развитие метода определения эффективного показателя
преломления многократно рассеивающих случайно неоднородных сред
4.6.1 Методика определения эффективного показателя преломления по индикатрисам многократного рассеяния и экспериментальные исследования образца бумаги
4.6.2 Интерпретация экспериментальных данных и сопоставление с аналогичными экспериментальными данными
4.7 Краткие выводы
Заключение
Список использованной литературы


Эффективные значения параметра анизотропии для неупорядоченных фибриллярных сред, состоящих из микроструктурированных волокон с дифракционным параметром, значительно превышающим 1, существенно меньше величины, определяемой в рамках теории рассеяния электромагнитной волны равновеликими однородными диэлектрическими цилиндрами. Методика определения эффективных значений транспортной длины и показателя преломления для неориентированных фибриллярных сред, заключающаяся в нахождении значений Г, яг из зависимости Гпе, соответствующей экспериментально наблюдаемому пику когерентного обратного рассеяния. Личный вклад соискателя состоит в самостоятельном проведении экспериментальных и теоретических исследований, обработке и интерпретации полученных экспериментальных данных. Постановка задач исследований осуществлялась научным руководителем профессором, д. Д.А. Зимняковым. Эксперименты по исследованию тканей с использованием спектральнополяризационного метода, спектроскопии когерентного обратного рассеяния и спектроскопии диффузного пропускания выполнены совместно с проф. Д.А. Зимняковым, проф. Ю.П. Синичкиным, к. Л.В. Кузнецовой, к. Д.А Яковлевым. СанктПетербург, Россия. По теме диссертации опубликовано работ, в том числе 4 статьи в реферируемых журналах Квантовая электроника 2, Оптика и спектроскопия 1, i i i А 1 и 7 статей в сборниках и тезисах докладов. Диссертация состоит из введения, основной части, содержащей 4 главы, заключения и списка цитируемой литературы, состоящего из 9 источников. Диссертация изложена на 1 страницах, содержит 4 таблицы и рисунок. Во Введении сформулированы актуальность темы диссертации, ее новизна и практическая значимость, определена цель работы, представлены основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, и основные положения, выносимые на защиту. Кратко изложено содержание диссертации. В первой главе представлен краткий обзор различных когерентнооптических и поляризационных методов, применяемых для диагностики и визуализации сред со сложной структурой, в том числе и биологических тканей поляризационночувствительная спектроскопия упругого рассеяния, видеорефлектометрия, оптическая когерентная томография, диффузионноволновая спектроскопия, поляризационная диафаноскопия, поляризационная нефелометрия, поляризационная отражательная спектроскопия. В главе представлено статистическое моделирование процессов переноса излучения в многократно рассеивающих анизотропных средах с использованием метода МонтеКарло. Выявлены особенности пространственных распределений интенсивности вблизи и вдали от зоны ввода зондирующего излучения. Аналогичные особенности наблюдаются в экспериментальных исследованиях с использованием метода лазерной видеорефлектометрии при анализе угловых распределений интенсивности в пиках когерентного обратного рассеяния. Анализ пространственных распределений интенсивности обратно рассеянного излучения метод поляризационной видеорефлектометрии при исследованиях структуры биологических тканей с выраженной структурной анизотропией позволил установить, что существует характерное расстояние, для которого эксцентриситет контуров равной интенсивности обращается в 0. В третьей главе представлены экспериментальные результаты анализа оптической анизотропии частично ориентированных фибриллярных рассеивающих сред i vi образцов дермы животных. Результаты получены с использованием простой спектральнополяриметрической методики, основанной на сравнении спектрального состава интенсивностей ко и кроссполяризованных составляющих прошедшего света, измеренных при разных ориентациях исследуемых образцов относительно плоскости поляризации зондирующего линейно поляризованного света. Исследования проводились в спектральном диапазоне 0 нм 0 нм. Теоретическая интерпретация полученных экспериментальных результатов дана с использованием представлений об эффективной пространственнооднородной анизотропной среде. В первой части главы представлена теоретическая модель эффективной среды для описания поляризационнозависимых транспортных характеристик неупорядоченных систем частично ориентированных диэлектрических цилиндров.