5 Спектър на електромагнитните лъчения. Получаване и биологични ефекти на електромагнитните лъчения



Дата23.04.2017
Размер178.22 Kb.
#19804

Медицинска физика. Иван Танев Иванов. Тракийски университет. 2016




ГЛАВА 5. ВИСОКОЧЕСТОТНО ЕЛЕКТРОМАГНИТНО ПОЛЕ
5.1. Спектър на електромагнитните лъчения.

Получаване и биологични ефекти на електромагнитните лъчения
Електромагнитното поле представлява форма на материята и може да съществува във вакуум. То съдържа две съставки, променливо електрично поле и променливо магнитно поле, които взаимно се пораждат. Промените на магнитното поле индуцират променливо електрично поле (принцип на електромагнитната индукция), а от своя страна променливото електрично поле поражда променливо магнитно поле (принцип на Максвел). При висока честота на промяна, магнитното и електричното полета съществуват като единно цяло - електромагнитно поле. Високочестотното електромагнитно поле се разпространява в пространството като периодично повтарящо се трептене (електромагнитна вълна). Електромагнитната вълна е напречна вълна, защото векторите на електричното и магнитно полета трептят перпендикулярно един спрямо друг и в същото време те трептят перпендикулярно на посоката на разпространение - Фиг. 5.1.1. Равнината на трептене на вектора на електричното поле се нарича равнина на поляризация на електромагнитната вълна.
Фиг. 5. 1. 1. Електромагнитната вълна се състои от вълна на електричното поле и вълна на магнитното поле, които трептят във взаимно перпендикулярни равнини.
Във вакуум електромагнитната вълна се разпространява със скорост Со =1/(εoμo)1/2 = 299792.5 км/сек, докато в оптичноплътните среди тази скорост, С, е по-малка и се нарича фазова скорост на светлината. Отношението Со/C = n се нарича абсолютен показател на пречупване на средата. Дължината на вълната на това трептене (Фиг. 5.1.1) представлява пътя, изминаван от трептенето за един период Т, т.е., = С. Т = С/, където е честотата на трептене на тези вълни. От израза Т = 1/ е ясно, че по-късовълновите трептения имат по-висока честота и обратно. За някои среди (стъкло, вода) n е функция на дължината на вълната. Това явление се нарича дисперсия на светлината.

Високочестотното електромагнитно поле представлява поток от електромагнитна енергия. Енергията, която се пренася през единица площ за една секунда се нарича интензивност на вълната (лъчението). Поради това, че електромагнитното поле е носител на енергия, то се явява физичен фактор, оказващ силно и специфично въздействие върху живите организми. Силата и видът на ефектите зависи главно от два независими помежду си параметъра - честотата на трептене (дължината на вълната) и амплитудата на трептене (интензивността на вълната). Трябва да се има пред вид, че в живите организми ефектите на електромагнитното поле се дължат главно на електричната съставка на вълната, защото тъканите и клетките имат силно изявени диелектрични и слабо изразени магнитни свойства.

Когато телата излъчват или поглъщат електромагнитно лъчение, енергията на лъчението обикновено е неравномерно разпределена по отделните дължини на вълните. Спектърът на лъчението дава разпределението на неговата енергия по отделните дължини на вълни и може да бъде непрекъснат, линеен и ивичен. Ако едно тяло (вещество) излъчва във всички дължини на вълната в определен диапазон (примерно в цялата видима област), то неговият спектър е непрекъснат. Ако веществото излъчва само в някои дължини, то в спектъра му ще се наблюдават отделни линии т.е. той ще бъде линеен (накъсан). Такива спектри имат атомите на химичните елементи. Ако в спектъра се наблюдават широки ивици, съставени от плътно подредени в съседство линии (като в непрекъснат спектър), то той е ивичен. Ивични спектри имат веществата изградени от молекули. Ако молекулите са малки, ивиците са по-тесни и с резки граници. При вещества с големи молекули светлината се излъчва в широки ивици с размити краища.

В зависимост от дължината на вълната, , спектърът на електромагнитните вълни се разделя на различни диапазони – радиовълни, инфрачервени лъчи, видима светлина, ултравиолетови вълни, рентгенови лъчи и гама-лъчи (Фиг. 5.1.2). От всички електромагнитни вълни, само тези с между 380 и 760 nm са видими за човешкото око и са известни като видима светлина. В тази тясна видима област обаче се различават 8 цветови области и голям брой междинни цветови нюанси. Всички останали електромагнитни вълни са невидими за окото и могат да се детектират само с помощта на подходящи технически средства (осезатели). От представената фигура следва, че такива различни по свойства лъчи като радиовълните, инфрачервените (ИЧ) лъчи, видимата светлина, ултравиолетовите (УВ) лъчи, рентгеновите лъчи и -лъчите имат една и съща природа - това са трептения (вълни) на електромагнитното поле.



С намаляване на дължината на вълната, способността на електромагнитните лъчения да проникват в телата и тъканите на човек силно намалява. Прониквателната способност на радиовълните е по-голяма от тази на инфрачервените вълни, чиято прониквателна способност е по-голяма от тази на видимата светлина, а тази на видимата светлина е по-голяма от тази на ултравиолетовите лъчи. Изключение от това правило представляват рентгеновите и -лъчите, които проникват на много по-голяма дълбочина, отколкото УВ-лъчите и лъчите на видимата светлина.

Радиовълните от метровия, дециметровия и сантиметровия диапазон се използват в радарите, радио и телевизионните предаватели, мобилните телефони. Тези вълни се поглъщат слабо в различните диелектрични среди и в тъканите на човек. Те се излъчват от проводници, по които тече променлив електричен ток и се генерират в т. н. трептящи кръгове, съставени от кондензатор и бобина. При много голяма интензивност те предизвикват загряване в човешките тъкани. При малка интензивност на лъчението температурата на тъканите нараства с не повече от 0.1 oС, но въпреки това се предизвикват разнообразни ефекти, обозначавани като нетоплинни – повишаване проницаемостта на мембраните, подтискане на активността на ензими и белтъчни канали, влияние върху имунокомпетентните клетки и върху размножаването на бактерии, влияние върху потока на Ca2+ йони в мозъчната тъкан, а чрез него се променя ритъма на мозъчните потенциали и функциите на мозъчната кора, ефекти върху ДНК. Често пъти тези ефекти са честотнозависими. При човек предизвикват умора, безсъние, разсеяност и понижават запаметяването. Когато амплитудата на тези вълни е по-малка от определен праг посочените ефекти не могат да се проявят.


Фиг. 5. 1. 2. Скала (спектър) на електромагнитните вълни.
Мобилните телефони излъчват електромагнитни вълни с честоти от 450 до 1900 MHz) и могат да бъдат потенциален риск за големи групи от хора. Този риск се основава на няколко механизма за нетоплинно въздействие на електромагнитното лъчение. Един такъв механизъм е свързан с резонансно поглъщане на електромагнитното лъчение от биологичните макромолекули и мембрани, които имат собствени честоти на трептене в този диапазон. Например в биомембраните полярните глави на фосфолипидите извършват въртеливи движения с честота от порядъка на 109 Hz, характеристичните честоти на свързаната вода лежат в диапазона 108 – 109 Hz, а на свободната вода са от порядъка на 1010 Hz. В областта 1010 – 1011 Hz са характеристичните трептения на някои функционални групи като СОО, NH3+, играещи важна роля във функционирането на белтъчните молекули. Това са честоти в СВЧ диапазона на електромагнитното лъчение и следователно биомакромолекулите и биомембраните могат резонансно да поглъщат енергия на това лъчение.

Микровълновото лъчение представлява радиовълни от милиметровия диапазон и има голяма прониквателна способност в тъканите на човешкото тяло (няколко десетки см). То се използва за затопляне на вътрешните части на тялото при лечение на дълбокоразположени възпалителни и други заболявания. Най-силно се загряват тъканите с високо съдържание на вода, която е силен поглътител на това лъчение поради високата си диелектрична проницаемост.

Инфрачервените лъчи се излъчват от нагретите тела, поради което се наричат и топлинно лъчение. Колкото температурата на тялото е по-висока, толкова енергията на топлинното лъчение е по-голяма, а самите лъчи имат по-малка дължина на вълната. Топлинните лъчи много ефективно загряват телата, които ги поглъщат. Тяхната прониквателна способност в тъканите обаче е малка (около 2-3 см).

Наред с топлинното си лъчение, силно нагретите тела излъчват видима и даже ултравиолетова светлина. В допълнение, видима и ултравиолетова светлина се излъчва при явлението луминесценция, когато някакъв вид енергия, различна от топлинната, възбужда атомите и молекулите на тялото и ги кара да светят. Видимите и ултравиолетовите лъчи се използват в медицината за фототерапия и фотодинамична терапия. Тяхната прониквателна способност в тъканите и кожата обаче е много малка, само около 1 мм. Във фотохимията, видимата и ултравиолетовата светлина се използва за създаване на фотографски образ, за иницииране на реакции на синтез и полимеризация.

Рентгеновите лъчи се получават при забавяне на бързодвижещи се заредени частици. В медицината те се произвеждат в рентгеновите тръби и в т.н. линейни ускорители на електрони. За разлика от по-дълговълновите УВ-лъчи и видимата светлина, рентгеновите лъчи имат аномална, изключително голяма прониквателна способност в телата и човешките тъкани. Това им качество дава възможност с тяхна помощ да се получават образи на невидимите с обикновена светлина вътрешни части на телата: вътрешните органи на човешкото тяло в медицината; вътрешни дефекти в телата при дефектоскопията; при граничния контрол на багажа на пътниците.

Гама-лъчите се получават само след радиоактивен разпад на нестабилните ядра на някои изотопи. Тези лъчи, както и най-късовълновите рентгенови лъчи имат силно увреждащо действие върху структурата на телата, тъй като йонизират и възбуждат техните атоми и молекули и създават свободни радикали. В медицината това им действие се прилага при лъчетерапията за умъртвяване на канцерогенна тъкан. В промишленността тези лъчи се прилагат в гама-дефектоскопията.


Фиг. 5. 1. 3. Спектър на поглъщане на електромагнитните лъчения от земната атмосфера

Слънцето е силен източник на електромагнитно лъчение, който доставя на повърхността на Земята перпендикулярно на лъча на разпространение енергиен поток с плътност около 1100 W/m2. То излъчва всички видове електромагнитни лъчения, изброени по-горе, но най-силно е лъчението му в жълто-зеления цвят на видимия диапазон, където чувствителността на човешкото око е най-голяма. Неговото излъчване обаче в значителна степен се поглъща от земната атмосфера, в зависимост от дължината на вълната (Фиг. 5.1.3). Вредните за живота на Земята гама, рентгенови и твърди ултравиолетови лъчи се поглъщат от озоновия слой на земната атмосфера. Повечето от топлинните лъчи също се поглъщат, което поддържа поносима за живите организми температура по земната повърхност. Само част от радиовълните и топлинното лъчение, както и лъчите от видимия диапазон и меките УВ лъчи се пропущат през земната атмосфера.

Електромагнитните вълни, които имат еднаква честота се означават като монохроматични (едноцветни). Ако две монохроматични вълни имат еднакъв фазов ъгъл, те се наричат кохерентни. Това ще рече, че тези вълни се променят съгласувано с времето. За кохерентните вълни е характерно явлението интерференция (наслагване). Когато две кохерентни вълни попаднат върху една малка повърхност, получава се наслагване (векторно събиране) на електричните полета на двете вълни. При това, в някои зони от повърхността се получава вълна с усилена амплитуда на трептене, а в съседните зони вълната е с минимална или нулева амплитуда. С интерференцията се обяснява факта, че електромагнитните вълни (например светлината) излизащи от малък отвор се разпространяват по-нататък като праволинеен лъч. Този начин на разпространение е характерен за по-късовълновите електромагнитни вълни. Поради тази причина тези видове вълни се означават и като лъчение – инфрачервено, видимо, ултравиолетово и т.н., лъчения.

За електромагнитните вълни е характерно явлението дифракция. Когато една такава вълна срещне преграда с размери (L) много по-големи от нейната дължина на вълната (L  ), настъпва отражение и зад преградата вълната не прониква. Дифракцията настъпва, когато размерите на преградата са малки (L  ) и се състои в това, че вълната заобикаля преградата.

Интенференцията и дифракцията са характерни за всеки един вълнов процес. Факта, че такива процеси настъпват и при електромагнитните лъчения доказва, че светлината и другите електромагнитни лъчения са вълни. Обаче, електромагнитните лъчения, особено по-късовълновите от тях, предизвикват и ефекти които са характерни за поток от частици. Такъв е например фотоефектът – избиване на валентни електрони на атомите при облъчване с видима светлина. На основата на опитни факти, квантовата механика формулира, че всяка електромагнитна вълна представлява поток от частици (корпускули), това са обемчета всяко с размерите на , в които е концентрирана енергията на електричното поле. Всяко такова обемче (фотон електромагнитно лъчение или електромагнитен квант) носи енергия Е = h. , съгласно уравнението на немския физик Макс Планк. Тук h е константата на Планк, h = 6.626196 x10-34 J s.

Когато късовълновото лъчение (гама-лъчи, рентгенови лъчи и ултравиолетови лъчи) попадне върху определен вид вещества (луминофори), предизвиква се луминесценция – излъчване на видима светлина. Това явление позволява присъствието на такива лъчи да стане видимо за окото, когато те облъчват екран съдържащ такъв луминофор.

Потокът от енергия, която носи едно монохроматично електромагнитно поле е равна на броя фотони, пресичащи площ от 1 м2, умножен по енергията на отделните фотони. Най-силен корпускулярен характер проявяват лъченията с висока честота, така нареченото йонизиращо електромагнитно лъчение – ултравиолетовото, рентгеновото и особено гама-квантите, които са способни да разкъсват химични връзки в молекулите, да предизвикват фотоефект, възбуждане и йонизация на атомите и молекулите. Основният фактор, от който се определя вида на породените от лъчението ефекти е енергията на фотоните, т.е честотата на електромагнитната вълна. От своя страна силата на породения ефект зависи от броя на погълнатите фотони, т.е от интензивността на вълната. Лъченията, чийто фотони нямат достатъчно енергия (видима светлина, инфрачервена светлина, микровълново и радиолъчение) се означават като нейонизиращи.

Дали електромагнитните лъчения ще ги разглеждаме като вълни или поток от частици, зависи от това с какви обекти те взаимодействат. Ако размерите на обектите са големи спрямо , лъченията се проявяват като вълни, ако са близки или по-малки от , лъченията се държат като поток от частици. Интересно е, че подобни свойства проявяват и потоците от елементарни частици – електрони, протони и др. Също на основата на опитни факти в квантовата механика се формулира, че всяка елементарна частица в някои случаи се проявява като вълна с дължина на вълната = h / (m.v) (вълна на Луи дьо Бройл). Тук m е масата на частицата и v е скоростта с която тя се движи. Този резултат се използва в медицината при електронния микроскоп и при по-новия протонен микроскоп, където размерите на наблюдаваните микрообекти са толкова малки, колкото е на потока ускорени електрони или протони.

5.2. Инфрачервена и ултравиолетова светлина. Източници и осезатели на инфрачервена и ултравиолетова светлина. Влияние на инфрачервената и ултравиолетовата светлина върху човек. Медицински приложения на инфрачервената и ултравиолетовата светлина

Светлината (оптичното лъчение) се поглъща силно от тъканите, поради което тя проявява много биологични ефекти. При своето поглъщане от атомите и молекулите на веществото, светлината се държи като поток от частици (фотони), всяка от които има енергия Е = h = hc/. Поглъщането на фотон от атом или молекула е резонансен процес, т.е определен вид атом или молекула може да поглъща само фотони, имащи определена честота (енергия). При поглъщането на фотон от атом или молекула, фотонът изчезва, а неговата енергия се поема изцяло от атома или молекулата. От своя страна, атомът (молекулата) повишава енергията си и преминава в ново, краткоживущо, “възбудено” състояние. В зависимост от големината на погълната енергия, това ново състояние се изразява в промяна на механичното движение на молекулата (трептене, ротация) или в промяна на състоянието на валентен електрон. Това може да доведе до разнообразни биологични ефекти. Видът на породения ефект зависи от честотата (енергията) на погълнатия фотон, а силата на ефекта зависи от броя на засегнатите атоми или молекули, т.е., от броя на погълнатите фотони на светлината (интензивността).

Областта на инфрачервените (ИЧ) лъчи условно се дели на близка ( между 0.67 - 2.5 m), средна ( между 2.5-50 m) и далечна ( над 50 m). Фотоните на инфрачервената светлина имат ниска честота и малка енергия. При тяхното поглъщане се променя само механичната енергия на молекулите, т.е., енергията на трептене и ротация на молекулите, но не и състоянието на валентните електрони. Като следствие, тези фотони не могат да предизвикват фотохимични реакции. Енергията на погълнатата инфрачервена светлина се превръща в термична енергия (топлина) на атомите и молекулите. Така, ИЧ-лъчи могат само да нагряват телата, които ги поглъщат.

Топлинното излъчване на нагретите тела се състои предимно от ИЧ -светлина и частично от видима светлина. В зависимост от температурата на тялото, максимумът на лъчението е в близката или средната област от ИЧ-лъчи. Например, лампите с нагряваща се нишка (Т = 2500оС) излъчват в близката ИЧ-област и частично във видимата област. Реотани, нагрети с електричен ток до около 500 - 600оС излъчват предимно в средната ИЧ- област. Други източници на ИЧ-лъчи, използвани в медицината са халогенните и живачни лампи с високо налягане и лазерите, чиято активна среда е газ (СО2, аргон и др.).

Характерно за ИЧ-лъчите е, че те се поглъщат силно от водата и проникват само на няколко сантиметра в тъканите с голямо съдържание на вода. ИЧ-лъчите упражняват само топлинно действие върху тъканите. Те загряват повърхностния слой на тялото, което задейства системата за терморегулация - ускорява се кръвообращението, транспортните и метаболитни процеси. С това се обяснява лечебното и закалително действие на сауната, при която човек се поставя в гореща (150оС) и влажна атмосфера за кратко време (10 min). Това предизвиква повишаване на вътрешната температура на тялото до 38-39оС, след което човекът рязко се потопява в хладна вода.

ИЧ-лъчите, излъчвани от големи и топли повърхности в жилищните помещения обуславят топлинния уют в тях.

ИЧ-лъчи се използват в термографията, която е съвременен напълно безвреден, неинвазивен метод за образна диагностика. С този метод се измерва температурата на повърхността на тялото, най-вече на повърхностно разположените кръвоносни съдове. За това се използва телевизионна камера, която улавя ИЧ-лъчение на тъканите и създава образ, чийто цветове указват температурата на тъканите и органите.

При видимата и особено при ултравиолетовата (УВ) светлина, е по-малка и съответно честотата и енергията на фотоните е значителна. При поглъщане на такива фотони се изменя електронното състояние на атомите и молекулите, при което валентните електрони се отдалечават от ядрата. Такава възбудена молекула се намира в химично-активирано състояние и е силно реактивоспособна. Като следствие тя може да даде начало на голям брой фотохимични реакции – фотоприсъединяване, фоторазпад (генериране на свободни радикали, йони), фотоокисление, фотохидратация, фотосинтез, фотоизомеризация.

Интензивна видима светлина се използва за лечение на жълтеница при новородени, когато в първите дни след раждане в кръвта се натрупва токсичният пигмент билирубин. Светлината с от 420 до 480 nm се поглъща силно от този пигмент и предизвиква неговото разпадане и детоксифициране. При този вид лечение (фототерапия), болното новородено се поставя в баня от ярка светлина за 12-24 часа.

УВ-лъчите имат по-малка дължина вълната и поради това съдържат фотони с голяма енергия. Те се поглъщат в горния слой на кожата, където предизвиква разнообразни фотохимични реакции, завършващи с биологичен отговор. Фотоните на УВ-лъчите предизвикват вредни ефекти, които могат да се определят като остри и хронични. Острите ефекти са краткотрайни и обратими и се предизвикват от по-меките УВ-лъчи. Тук се включват главно слънчево изгаряне (еритема) и потъмняване на кожата. Хроничните ефекти са необратими и могат да бъдат животозастрашаващи. Те включват преждевременно остаряване на кожата, подтискане на имунната система, увреда на очите и кожен рак.

В зависимост от енергията на своите фотони, областта на УВ-лъчението се дели условно на три зони:

1) 380-315 nm (зона А - антирахитна зона). Техните фотони са с умерено висока енергия (меки УВ-лъчи) и попаднали върху кожата, предизвикват синтез на витамин D (антирахитен хормон), меланин, полови хормони и др. Недостигът на витамин D отслабва абсорбцията на калций от червата и предизвиква рахит. Слънчевата светлина, особено меките УВ-лъчи предизвикват превръщането на витамин D от неактивна в активна форма.

2) 315-280 nm (зона В - еритемна зона). Техните фотони създават свободни радикали в тъканите, които окисляват липидите на клетъчните мембрани, оттук се предизвиква изгаряне на кожата, преждевременно състаряване на кожата (загуба на еластичност) и подтискане на имунната система. Особено чувствителна е роговицата на окото, която поглъща около 99 % от УВ-лъчите, попадащи в окото. Това предизвиква възпаление на роговицата. В малки дози те имат закаляващ лечебен ефект, дължащ се главно на синтезирания меланин. Самият меланин има антиоксидантен ефект като отстранява свободните радикали. В добавка, меланинът поглъща част от УВ-лъчите, особено тези с по-къса дължина на вълната.

3) 280-200 nm (зона С - бактерицидна зона). Фотоните им са с голяма енергия (твърди УВ-лъчи) и денатурират белтъците и нуклеиновите киселини. УВ лъчение с дължина на вълната около 220 nm се поглъща от пептидната връзка в белтъците и полипептидите и може да предизвика денатурация. УВ лъчение с дължина на вълната около 260 nm се поглъща от нуклеобазите на нуклеиновите киселини и възбужда външните им електрони на по-висока орбита. Цитозина и тимина са най-чувствителни към такова действие на УВ лъчите. Под влияние на УВ светлина, две съседни тиминови бази могат да бъдат омрежени и превърнати в димер. Това има цитотоксично и бактерицидно действие, а също има мутагенен ефект. С такива УВ-лъчи се извършва стерилизация на въздуха в големите помещения, както и на инструменти и прибори. При човек предизвикват мутации и канцерогенеза.

Чрез УВ-светлина се установява наличието на флуоресциращ материал, който присъства при някои кожни заболявания, например при гъбични заболявания на кожата. При т.н. фотодинамична терапия на кожни тумори УВ-светлината се прилага в комбинация с фотосенсибилизиращи агенти. При лечението на псориазис се прилага 8-метоксипсорален като фотосенсибилизиращ агент. При това лечение цялата повърхност на кожата се облъчва многократно с УВ-светлина.

Естествен източник на ИЧ- и УВ-лъчи е Слънцето. Около 50 % от неговото излъчване са ИЧ-лъчи и 10 % са УВ-лъчи. Земната атмосфера притежава озонов слой, разположен на около 30-50 km над земната повърхност. В този слой се съдържа озон (О3), който се получава при разпада на кислородната молекула под действие на УВ-лъчите по реакциите: 1) О2 → О. + О. и 2) О. + О2 → О3. Полученият озон поглъща твърдите УВ-лъчи, идващи от Слънцето с което се предотвратява фотохимичното увреждане на живите организми. При промишлената дейност обаче се отделят хлороводороди, които унищожават озона в озоновия слой.






Фиг. 5. 2. 1. Схема на фотоелектронен умножител (вляво) и електроно-оптичен преобразовател (вдясно).
В медицината се използват живачни лампи като изкуствен източник на УВ-лъчи. Те се състоят от стъклен балон, направен от кварцово стъкло (обикновеното стъкло поглъща УВ-лъчите!), запълнен с газ и съдържащ няколко капки живак. През газа се пропуща електричен ток във формата на газов разряд, отделя се топлина и живакът се изпарява. При протичане на газовия разряд молекулите на газа се йонизират. Получените газови йони се движат с голяма скорост и възбуждат чрез взаимни удари атомите на живачните пари, които започват да светят - електролуминесценция. Спектърът на живачните лампи съдържа голям брой линии в УВ-областта, както и във видимата област.

Енергията на светлината може да се измери по предизвиканото почерняне на фотографските плаки. По-често, за тази цел се използват следните осезатели (чувствителни елементи):

1) топлинни осезатели - при поглъщане на светлината (най-вече ИЧ-светлина) от осезателя, неговата температура се повишава. Това води до промяна на електричното съпротивление на осезателя (при болометрите) или до генерация на електрично напрежение (при термодвойките). Тези величини се измерват и градуират в единиците за поток светлинна енергия.

2) фотоелектрични осезатели - при някои вещества, поглъщането на фотон от техните атоми води до избиване на валентен електрон (фотоефект). Освободените електрони намаляват електричното съпротивление (при фотоклетките и фотосъпротивленията) или създава електрично напрежение (при фотоелементите), пропорционално на светлинния поток. Най-чувствителните осезатели от този вид са фотоелектронните умножители (ФЕУ), които могат да регистрират единични фотони. Те съдържат фотокатод, голям брой междинни електроди (диноди) и един анод, между които има ускоряващо електрично поле (Фиг. 5.2.1). По механизма на външния фотоефект падащият фотон избива един електрон от фотокатода. Избитият електрон се ускорява от полето и избива няколко нови електрони от първия динод. Тези електрони от своя страна избиват още повече електрони от втория динод. По този начин, когато всички електрони стигнат до анода се получава огромно лавинообразно усилване.



3) фотоефектът се използва и в т.н. електроно-оптични преобразователи (ЕОП) - Фиг.5.2.1, с които може да се наблюдават нагретите тела в инфрачервена светлина (термовизия). Излъчените от тялото ИЧ-лъчи се фокусират и дават първообраз върху фотокатода, като избиват от него електрони. Избитите от фотокатода електрони се ускоряват от електричното поле на ускоряващия електрод и се фокусират върху екрана. Това предизвиква светене (катодолуминесценция) на екрана, което представлява видимо копие на първообраза. Използват се в рентгеновите апарати за усилване на образа (при флуорографите), в биноклите за нощно виждане, в апаратите за термовизия.
Каталог: Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> Основи на геометричната оптика. Пречупване и отражение на светлината. Нишкова оптика. Ендоскопи
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> U = (волт, v). Електричното поле въздейства върху зарядите със сила и ги принуждава да се движат
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> Въпросник по медицинска физика за учебната 2016-2017 г
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> Радиоактивност и йонизираща радиация радиоактивност. Алфа и бета радиоактивно превръщане. Алфа, бета и гама лъчи
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> Механични вълни и звук. Физични параметри на звука: честота, интензивност, скорост на разпространение, звуково налягане. Звуково съпротивление. Екстракорпорална литотрипсия
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> 2 Сили на взаимодействие между частиците на веществото. Молекулен строеж на течните и твърди тела. Полимери и биополимери. Течни кристали. Фазови преходи
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> 8 Рентгенови лъчи – качества и ефекти. Генерация на рентгенови лъчи с помощта на рентгенова тръба. Спирачно и характеристично рентгеново лъчение. Рентгенов луминесцентен и рентгенов структурен анализ
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> Квантова физика електронен микроскоп
Uchebnik%20po%20Meditsinska%20fizika -> Медицинската физика е част от приложната физика в която се описват принципите и методите на физиката, използвани в медицината


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница