Возможности ВКБ-аппроксимации и методов флуориметрии для определения параметров дисперсных биологических сред

• Автор: Шепелевич, Николай Викторович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 157 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОПИСАНИЯ РАССЕЯНИЯ СВЕТА "МЯГКИМИ" ЧАСТИЦАМИ
1.1. Современные методы оценки светорассеяния
1.2. Оптические модели биологических частиц
1.3. Исследование интегрального волнового уравнения в приближении Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна (ВКБ)
1.4. Сравнение индикатрисы светорассеяния в приближении
ВКБ и строгой теории
2. РАЗВИТИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДОВ СВЕТОРАССЕЯНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
2.1. Методы решения обратной задачи светорассеяния
2.2. Анализ структурообразования индикатрисы светорассеяния однородного шара в приближении ВКБ
2.3. Анализ структурообразования индикатрисы светорассеяния однородного эллипсоида вращения в приближении ВКБ
2.4. Исследование механизмов формирования малоугловой интегральной индикатрисы светорассеяния однородного шара
2.5. Определение оптических характеристик «мягких» поглощающих частиц в области полосы просветления

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК БАКТЕРИОПЛАНКТОНА В ПРИРОДНЫХ ВОДНЫХ СРЕДАХ
3.1. Определение численности бактериопланктона
3.2. Измерение биомассы бактериопланктона
3.3. Методы дифференциации
3.4. Оценка возможностей флуориметрического метода
(на основе флуорескамина) определения численности и биомассы бактериопланктона в природных водных средах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

В космосе (межзвездная пыль), а также в значительной степени на Земле (океан, атмосфера, различные естественные и искусственные золи) электромагнитному излучению в основном приходится взаимодействовать с материей, находящейся в дисперсном состоянии. Поэтому фундаментальной проблемой современной науки является изучение оптических свойств дисперсных сред в связи с формирующими их факторами. Результаты подобных исследований имеют определяющее значение для теорий климата, видимости, переноса излучения; служат основой для разработки экспрессных оптических методов мониторинга состояния окружающей среды, различных информационных технологий.
Особое место в общей проблеме рассеяния света дисперсными средами занимает оптика биологических дисперсных сред, что связано с широким использованием оптических методов в таких областях, как медицина, биофизика, биохимия, гидрооптика.
Комплексный подход к изучению характеристик светорассеяния и поглощения позволяет быстро и интактно получать информацию о морфологических изменениях в клетках, обусловленных различными факторами (температура, химические воздействия и др.), автоматически сортировать их в проточной системе, производя быстрый количественный анализ. Так, например, по ослаблению зондирующего излучения прослеживают изменение формы и жизнеспособности клеток крови (тромбоцитов, эритроцитов, лимфоцитов), исследуют гибкость и агрегацию биологических частиц, вариации длины сакромеров мышечного волокна, различного рода реакции фотосинтезирующих клеток на световое воздействие и др. [1-5]. Методы спектроскопии применяются в исследованиях при изучении структуры и состава взвешенного и растворенного вещества, разделения терригенной и биологической составляющей этих взвесей, оценки чистоты воды и т.д. [6-8]. Большую роль они играют в дистанционном зондировании атмосферы, контроле состояния аэрозолей на наличие примесей [9-11].

2. РАЗВИТИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕТОДОВ
СВЕТОРАССЕЯНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ
ЗАДАЧ
Всю доступную оптическим методам информацию о дисперсной среде несет матрица рассеяния света (MPC). Одним из самых ее информативных и часто используемым для анализа светорассеяния элементов является угловая зависимость интенсивности рассеянного света (индикатриса). Однако до недавнего времени полное использование потенциала, заложенного в структуре индикатрисы, было затруднено. В первую очередь, это связано с тем, что подавляющее число экспериментальных работ выполнено на взвесях. Любая взвесь является гетерогенной, т.е. частицы в ней имеют разный размер, форму, структуру, значения оптических констант. Такие распределения оптических свойств, какими бы узкими они не были, сказываются на структуре экспериментальной индикатрисы. Индикатриса получается «размытая» (сглаживаются экстремумы), теряется ее тонкая структура. Вторая причина - отсутствие единой и простой схемы дешифрирования рассеянного излучения разными по размеру и оптическим свойствам частицами. Из-за этого приходится решать обратную задачу каждый раз в оригинальной постановке в рамках конкретного приближения (например, в работе [27] проведен анализ формирования экстремумов индикатрисы шаров и эллипсоидов в приближении РГД) или методами подгонки при использовании точных решений, или другими, рассчитанными в основном на шарообразные частицы, методами [104-105]. Отсутствие единой схемы дешифрирования, в конечном итоге, при широком распределении частиц по размерам во взвеси приводит также и к неверным интерпретациям полученных данных при использовании усредненных индикатрис (метод интегральной индикатрисы) [106].
В последнее время, в связи с бурным развитием лазерной техники, средств автоматизации измерений и обработки данных, появлением на мировом рынке