Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Лопатин В.Н. -> "Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред" -> 133

Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.

Лопатин В.Н., Приезжаев А.В., Апонасенко А.Д. Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 384 c.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка): metodisvertosiyaniya2004.djvu
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 154 >> Следующая

Рис. 3.1. Гамма-распределение числа эритроцитов в агрегатах в различные моменты времени после начала агрегации в полулогарифмическом масштабе
(а = 1.4)
Все последующие результаты будут касаться только первой стадии агрегации — образования линейных эритроцитарных агрегатов. Описание рассеяния света агрегатами более сложных форм не может быть решено простым заданием явной функции распределения агрегатов по размерам. Имеются попытки описания сложных агрегатов различных частиц (в том числе и эритроцитарных агрегатов) с помощью фракталов. Расчёт однократного рассеяния излучения на фрактальных структурах можно вести с помощью приближения лучевой оптики. Однако разнообразие получаемых структур приведёт к большому количеству параметров модельной среды и катастрофически увеличит время счёта.
3.1. Модель исследуемой среды и методы расчёта характеристик светорассеяния
Будем моделировать процесс многократного рассеяния лазерного излучения на достаточно толстом (толщина слоя много больше транспортной длины фотона) «1-мм слое крови. Толщина слоя крови выбрана из условий эксперимента [40, 41, 43], угол падения зондирующего излучения на образец примем за нулевой. Угол рассеяния отсчитывается от угла падения по часовой стрелке в плоскости рассеяния.
Для учёта многократности рассеяния разобьём среду на тонкие слои. Толщина тонкого слоя такова, что рассеяние в одном можно считать однократным («20 мкм при долевой концентрации частиц суспензии порядка 30%). Слои будем считать тождественными в оптическом отношении.
Для случая спонтанной агрегации выполняется условие хаотичной ориентации одиночных частиц и их агрегатов в облучаемой лазером объёме среды, поскольку характерный радиус лазерного пучка равен примерно 1 мм, а размеры исследуемых частиц лежат в диапазоне 8-40 мкм в зависимости от степени агрегированности, и мы имеем дело с высококонцентрированной суспензией частиц. Таким образом, в исследуемый объём среды попадает очень большое количество частиц, и условие их хаотичной ориентации хорошо выполняется.
Будем полагать, что эритроциты и их агрегаты хаотично ориентированы не только во всём исследуемом объёме, но также и в каждом тонком слое. При объёмной концентрации частиц суспензии 30% и радиусе зондируемого пучка 1 мм количество частиц, находящихся в первом приповерхностном слое, на который падает лазерное излучение, порядка 100. При распространении света вглубь исследуемой среды, число иллюминированных рассеянным светом частиц в каждом тонком слое увеличивается на порядки вследствие сильного рассеяния света.
Поскольку здесь моделируется только первая стадия агрегации, то для кинетики агрегации частиц воспользуемся гамма-распределением с параметром подгонки а.
Для расчёта однократного рассеяния излучения в тонком слое будем использовать результаты и выводы главы 2. Так, одиночные эритроциты и их агрегаты будем моделировать двумя формами:
— сфероидами с различным значением полуоси симметрии, увеличивающимся пропорционально количеству частиц в агрегате;
— модифицированными овалами Кассини. При этом одиночный агрегат будем моделировать двояковогнутым диском.
Как видно из результатов главы 2, при моделировании одиночного агрегата модифицированным овалом Кассини можно получить величину однократного обратного светорассеяния в несколько раз меньшую, чем у двояковогнутого диска, и даже меньшую, чем нормированная (то есть при учёте того, что количество частиц в исследуемом объёме является величиной постоянной) величина обратного светорассеяния у агрегата Кассини, состоящего из 2-х агрегированных частиц. Это объясняется наличием вогнутости в форме этих частиц и отсутствием её у овала Кассини, моделирующего одиночную частицу (рис. 2.4). Если не учесть данный факт, то можно получить возрастание интенсивности обратного светорассеяния в процессе агрегации, что находится в полном противоречии со всеми имеющимися в литературе экспериментальными данными.
При этом будем пользоваться индикатрисами однократного рассеяния излучения, рассчитанными на базе гибридной аппроксимации, использующей соотношения аппроксимации РГД для сфероидов, и приближения лучевой оптики для модифицированных овалов Кассини. Возможность применения приближения лучевой оптики к одиночным частицам обоснована в гл.2.
Многократность рассеяния будем моделировать следующим образом. Имеем входящий в среду под нулевым углом луч света (рис. 3.2). В первом приповерхностном тонком слое (ближайшем к излучателю) он рассеивается в соответствии с индикатрисой, рассчитанной для случая однократного рассеяния, во всех направлениях (гл. 2). Поделим эту индикатрису рассеяния на 360 лучей, направленных под углами
0, 1, 2,..., 359 градусов с соответствующими интегральными в интервале углов рассеяния 1 градус интенсивностями. Лучи, распространяющиеся от первого слоя назад, выйдут из среды на детектор. Лучи, распространяющиеся вперёд, рассеиваются во втором слое и входят в первый и третий слои в соответствии с той же индикатрисой монослоя, но сдвинутой на угол Ф (где Ф — угол, под которым луч вошёл во второй слой). Далее рассматриваем лучи, рассеянные вперёд и назад, в третьем и первом слоях и т.д. Задавая определённое количество слоёв, можно получить индикатрису многократного рассеяния света толстым слоем вещества и следить за её изменением в зависимости от количества выбранных слоёв.
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 154 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed