Медициналық интроскопияның негізгі техникалық құралдары. Фотоэлектрлік түрлендіргіштер

1.

Қ.А.Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті
Медицина факультеті
Медициналық
интроскопияның негізгі
техникалық құралдары.
Фотоэлектрлік
түрлендіргіштер
Қабылдаған: Саржанов Ф
Орындаған: Нәлмахан Б
Тобы: ЖМ-321

2.

Жоспары:
Медицинадағы интроскопиялық және
фотометрлік зерттеулер.
2. Фотоэффект.
Столетов
заңдары.
Эйнштейн формуласы. Фотоэлектрлік
көбейткіштер (ФЭК).
3. Селендік фотоэлементтер. Электрондыоптикалық түрлендіргіштер (ЭОТ).
1.

3. Голография

Толқынның
интерференция
және
дифракция құбылысына негізделінген
толқындық өрісті жазу және қалпына
келтіру әдісі.

4.

Голография
нәрседен
шашыраған
толқындардың
фазалары
мен
амплитудасын ескере отырып, оларды
тіркеу және қалпына келтіру арқылы
обьект туралы толық мәлімет береді.

5.

Осы мақсатта жарық тіркеуші бетке
екі когерентті сәуле жіберіледі:
жарық көзінен шығатын тіректік,
және нәрседен шашырайтын, ол
туралы мәлімет беретін белгі беруші.

6.

Тіректік
және
белгі
беруші
толқындардың бірігуінен пайда болған
және
жарық
сезгіш
пластинкада
тіркелген интерференциялық суретті
голограмма деп атайды.

7.

8.

Кескінді қалпына келтіруде тіректік
толқын ұзындығын өзгертуге болады.
Мысалы, көрінбейтін электромагниттік
толқындармен құрылған голограмманы
көрінетін жарықпен қалпына келтіруге
болады.

9.

Электромагниттік
толқындардың
денемен жұтылуы және шағылуы
толқын
ұзындығына
тәуелді.
Голографияның осы ерекшелігін ішкі
көру немесе интроскопия әдісі ретінде
қолдануға болады.

10.

Intro –ішкі және skopeo – көру,
Оптикалық мөлдір емес денелер және
орталардағы
процесстер
мен
құбылыстарды,
объектілерді
визуальды бақылау.

11.

Ультрадыбыстық голография әдісі
медицинада
диагностика
үшін
адамның ішкі ағзаларын зерттеуде
қолданылады.

12.

Жарық
өлшемдері
жүйелерінде
негізгі шама – жарық ағыны. Жарық
ағыны Фэ деп көру сезімі бойынша
бағаланатын,
адам
көзіне
сезілетіндей
сәуле
шығаратын
энергия ағыны. Жарық ағынына
қатысты негізгі шамалар: жарық
күші және жарықталу.

13.

Беттен диффузиялық шағылған жарықтың В
жарықтығы - Е жарықталынумен және
диффузиялық шағылу коэффициентімен
анықталады:
I Н Фr Ф0
B
E
S
S
S
Көру
сезімталдығы
табалдырығының
жарықтылығы 10-8 кд/м2 –ге тең.

14.

105 кд/м2-ден асқан жарықталыну көзге
жағымсыз әсер береді.
Жарықтылығы жоғары жарық көздерін
бақылау көз ауруына шалдықтыруға
ықпал етеді.

15.

Жарық эталондары электрлік қыздыру
лампасы болып табылады. Олардың
жарық күші жарық эталондарымен
фотометрлік салыстыру жолымен
жүргізіледі.

16.

Э — Жарық эталоны

17. Екінші реттік жарық эталоны

18.

П — призма, О — объектив, жарықты центрлеу,
Ф —фотометр, Д — диафрагмалар, Л — лампа —
екінші эталон.

19. Ф —фотометр

20. Фотоэффект

Жарық метал бетіне түсіп, онда жұтыла
отырып
электрондар
эмиссиясын
тудырады. Бұл құбылыс фотоэлектрлік
эффект (фотоэффект) деп аталады.
А.Г.Столетов және басқа да ғалымдармен
бірлесіп фотоэффектінің үш заңы
анықталды.
.

21.

1. Столетов заңы. Қанығу фототок күші (яғни
1 секунд ішінде катодтан бөлініп шығатын
фотоэлектрондар саны) металға түсетін
жарық энергия ағынына
тура
пропорционал.
ФЭ
I к .ф. kФэ
мұндағы
k—металдың
фотоэффектіге
сезімталдығы деп аталатын, металл бетіне және
оның табиғатына, жарық ағынының толқын
ұзындығына тәуелді
пропорциональдық
коэффициент

22.

Фотоэлектронның
бастапқы
кинетикалық
энергиясы
түсетін
жарықтың
жиілігінің
артуымен
сызықты
артады
және
оның
қарқындылығына тәуелді емес.
Жарық қарқындылығына тәуелді емес
фотоэффект
әрбір
метал
үшін
фотоэффектінің қызыл шекарасы деп
аталатын
мәннен
аз
толқын
ұзындығында фотоэффект құбылысы
болады.

23.

24.

1905
ж. А. Эйнштейн жарық ағыны үздіксіз
Планк теориясы бойынша порция түрінде
жұтылып,
шығарылатындай
болса,
фотоэффект
заңдылықтары
жақсы
түсіндірілетінін көрсетті. Бұл элементар
порциялар немесе жарық квантын Эйнштейн
фотондар деп атады.
Планк бойынша hv - фотон энергиясы
мынаған тең.

25. Эйнштейн теңдеуі

Фотоэлектрон энергиясы түсетін жарық
жиілігіне тәуелді және оның артуымен
сызықты өседі (фотоэффектінің 2-ші заңы).
m 2
h A
2
Жарықтың ең аз жиілігі немесе ең үлкен
толқын
ұзындығында
фотоэффект
құбылысы болады (фотоэффектінің 3-ші
заңы).
Металдан шығу жұмысы металл табиғатына
тәуелді.

26. Вакуумдық фотоэлемент. ФЭК. ЭОТ

Фотоэффект фотоэлементтер деп
аталатын
техниканың әр түрлі
аумақтарында
(телекөру,
фототелеграф, дыбыстық кино және
т.б) және әсіресе жарық өлшеу
техникаларында
кеңінен
қолданылатын
құрылғыларда
қолданылады.

27.

Вакуумдық фотоэлемент
жарық өтетін О
тесіктен басқа беті фотосезгіш қабатпен
қапталған шыны вакуумдық колбадан тұрады.
Осы қабат қыздыру тетігінің Ц шығысымен
байланысқан және лампаның К катод қызметін
атқарады. Колбаның центрінде екінші электрод
– сақина түрінде немесе тор түрінде анод
орналасады.

28.

29. Фотоэлектрондық көбейткіштер

Фототокты
күшейту үшін қолданылады.
Көбейткіштер бірнеше аралық электродтары динодары бар, соққы кезінде электронды жеңіл
бөліп шығаратын затпен қапталған вакуумдық
фотоэлемент түрінде болады. Жарық К катодқа
түсе отырып, фотоэлектрондық эмиссияны
туғызады.

30.

Қоректендіру көзінен берілген U кернеумен
құрылған электр өрісінде үдетілген электрондар
Э1 бірінші динодқа түседі де, одан біраз
мөлшерде екінші электрондар бөлініп шығады.
Бұл электрондар кернеумен құрылған өріспен
үдетіліп, екінші динодқа түседі де, олардың
саны тағыда ұлғаяды және т.б.

31.

32.

Егер
электрондық
токтың
күшейту
коэффициенті бір динодта и, ал саны т болса,
онда көбейткіште жалпы күшейткіш К = nm
және анодтық тізбекте ток
а фn
Мұндағы —
IФ
фотокатод тогы.
m

33. Жартылай өткізгішті фотоэлементтер

Фотоэффект
деп электромагниттік сәуленің
фотондарының жұтылу нәтижесінде атом
немесе молекуладан электрондардың бөлінуін
айтамыз.
Егер процесс электрондардың заттың сыртына
шығуымен аяқталса, онда фотоэффект сыртқы,
ал егер электрондар заттың ішінде қалатын
болса, онда ішкі фотоэффект деп аталады.
Фотоэлемент
сыртқы
фотоэффектіге
негізделінген.

34. Электронды-оптикалық түрлендіргіштер — ЭОТ

Сыртқы
фотоэффектіге негізделінген ЭОТжарық кескіндерінің жарықтылығын күшейту,
инфрақызыл және көрінетін сәулемен алынған
кескінді түрлендіру үшін қолданылады.
Медицинада
ЭОТ
рентгендік
кескіннің
жарықтылығын күшейту арқылы адамның
сәулелену дозасын азайту үшін қолданылады.

35.

36.

Ішкі фотоэффект зоналық теория
тұрғысынан
электрондар
валенттік
зонадан өткізгіштік зонаға өткенде,
олардың орнында кемтік түзілуімен
түсіндіріледі.

37.

Ішкі фотоэффект құбылысы егер валенттік
зонадан өткізгіштік зонасына электронды
лақтыру үшін фотон энергиясы жеткілікті
жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерге
жарық түсіргенде байқалады. Ал жартылай
өткізгіштердің қоспаларында фотоэффект
құбылысы, егер өткізгіштік зонасына
донорлық
немесе
валенттік
зонадан
кемтіктік
қоспасының
деңгейлеріне
электронды лақтыру үшін фотон энергиясы
жеткілікті болғанда байқалады.

38.

Жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерде
осылай фотоэлектрлік өткізгіштік пайда болады.
Ішкі фотоэффект сонымен қатар электрондыкемтіктік жартылай өткізгіштер байланысында
да байқалады. Бұл жағдайда электрондар мен
кемтіктер арасында ЭҚК-і пайда болуымен
қатар,
потенциалдар айырмасы да өзгереді.
Бұны
электромагниттік
сәуле
шығару
энергиясын электр тогының энергиясына
айналдыру үшін қолданады.

39. Селендік фотоэлемент

Селенге жарықпен әсер еткенде, онда
фотоэффект
құбылысы
болады.
Электрондар атомнан бөлініп шығады да,
олардың орнында кемтік болады. Осы
қабаттағы электрондар
- негізгі заряд
тасмалдаушылар тосқауыл қабаты арқылы
өте
алмайды.
Негізгі
емес
заряд
тасмалдаушылар –кемтіктер БПА –ның
әсерімен тосқауыл қабаты арқылы селеннің
төменгі бөлігіне өтеді.

40.

41.

Селеннің
төменгі
қабатынан
жоғарғы
қабатына тек электрондар өтеді. Сондықтан
жарық әсерінен босатылған оң және теріс
зарядтар тосқауыл қабаттарынан екі жаққа қарай
бөлініп, потенциалдар айырымын немесе
фотоэлементтің электрқозғаушы күшін құрайды.

42.

43.

44. Фотоэлектроколориметр (ФЭК)

Фотоколориметрлерде
фотоэлементтерді
қоректендіру
көзінен
тұратын
вакуумдық
фотоэлементтер қолданылады.

45.

46.

47. Оксигемометр

Клиникада
қолданылатын оксигемометр
қанның оттегімен қанығу дәрежесін
анықтау ұшін пайдаланылады. Әдіс
гемоглобиннің оксигемоглобинге немесе
керісінше өтуінде қанның жұтылу
спектрінің
өзгеруін
бақылауға
негізделінген.

48.

49.

Әдебиеттер
1.Арызханов Б.,Биологиялық физика,1990 ж.
2. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика, Киев,
2004 ж.
3.Ремизов А.М. Медицинская и биологическая
физика, М.,2004 ж.