Билеты по биомедицинская физике с ответами. билеты физика. . Так как sqrt E то
 Скачать 0.9 Mb.
|
|
-квантов. Если образовавшееся в результате распада дочернее ядро, оказывается не в основном, а в возбужденном энергетическом состоянии, то через доли секунды оно пероеходит в основное состояние, отдавая избыток энергии в виде гамма -излучения. При этом энергия у-кванта, испускаемого данным дочерним ядром, всегда одинакова, что позволяет уверенно определять вид образовавшихся ядер путем измерения энергии у-квантов, сопровождающих радиоактивный распад. 3) Слой половинного ослабления d1/2 – толщина слоя поглотителя, при которой интенсивность прошедшего излучения ослабляется в два раза. Он обратно пропорционален линейному показателю ослабления : d1/2= ln 2/ μ = 0.69/ μ массовый показатель ослаблениям представляющий отношение линейного показателя к плотности ρ в-ва: м μ / ρ . Массовый показатель не зависит от агрегатного состояния в-ва и опред. только его элементными длиной волны γ излучения μm =K λ^3 Z^3 , где K – коэффициент пропорциональности(порядковым номером Z атомов этого вешества). Cоответственно линейный показатель ослабления равен μ = ρ· μ М K λ^3 Z^3. Массовый показатель ослабления рентгеновских лучей в-вом сильно зависит от состава в-ва и от длины волны 4) Электровозбудимость - физиологический ответ возбудимой ткани на действие электрического тока генерация потенциала действия в клетках, возникновение нервных импульсов, сокращение мышечных волокон и т.п.) возникает лишь в том случае, когда сила тока равна или превышает определенное значение пор (пороговый ток, те. при стимул. ≥ пор . - сила тока не должна превышать безопасных значений I пор < I стим < I пораж. величина порогового тока пор зависит от вида ткани и от длительности и формы импульса тока. Реобаза R - наименьшее значение порогового тока для данной ткани, наблюдаемое при и ≥ пол (полезное время - при увеличении длительности импульса порогового тока – амплитуда уменьшается перестаёт изменяться в точке пол) - хронаксия tхр – это длительность импульса, для которого пороговый ток в 2 раза больше реобазы Iпор(tхр)=2R Зависимость порогового тока от длительности и прямоугольного импульса приблизительно описывается Уравнение Вейса-Лапика пора и + b, где аи константы, зависящие от вида ткани. Значения a и b связаны с реобазой R и хронаксией tхр - При и > полезное пор = R = b- Если и = tхр ; пор = 2R Уравнение Вейса – Лапика: . 2R = a/tхр + R Отсюда получаем a = R·tхр 5) Е фон,Е2=40 фон, 𝐼 1 / 𝐼 2 -? При v=1000, k=1,E=L. E=k*n*lg(I/I0) Е 80=10 lg( 𝐼 1 / 10 12 ), где 𝐼 0 =10 12 – min порог слышимости Е / 𝐼 0 ); 40=10lg( 𝐼 2 / 10 12 ), I2= 10 −8 𝐼 1 / 𝐼 2 = 10 −4 / 10 −8 = уменьшится враз) При прохождении через поляризатор интенсивность уменьшится в 4 раза. А при прохождении через анализатор изменится в cos²φ. I=I0*cos^2φ cos²φ=2/4=1/2 ф=arccos1/корень 2=45 градусов БИЛЕТ 23 1) Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны с длиной волны от 80 нм до 10 -5 нм. Границы этого диапазона условны, т. к. длинноволновое рентгеновское излучение перекрывается коротковолновым ультрафиолетовым, а коротковолновое – длинноволновым гамма- излучением. Рентгеновские лучи коротких длин волн называют жесткими, а длинноволновые – мягкими. Тормозное рентгеновское излучение - возникает прирезком торможении электрических зарядов в в-ве. Тормозное излучение обладает непрерывным спектром, имеющим опред. коротковолновую границу min Min длина волны в спектре тормозного рент. излучения определяется формулой min =hc/eU , где e – заряд электрона ; U – электрич. разность потенциалов, ускоряющая движение электрона h – постоянная Планка с –v света в вакууме. Если разность потенциалов U выразить в киловольтах, то L волны min в нанометрах определяется по формуле кв . Полный поток Ф (Вт) рентгеновского излучения рассчитывается по формуле Ф к , где I и U ила тока и напряжение в рентгеновской трубке, Z - номер атомов в-ва анода в период. системе элем, k = 10^-9 В ^-1 – коэффициент пропорциональности. Регулировать поток рентгеновского излучения можно путем изменения напряжения. С повышением напряжения между анодом и катодом рентгеновской трубки поток излучения будет изменяться быстрее, но одновременно будет изменяться жесткость (спектральный состав) излучения, что не всегда желательно. Если же увеличивать только силу тока I в трубке, то поток излучения растет медленнее, но спектр и жесткость излучения при этом не изменяются. Каждый электрон создаёт на аноде один или несколько квантов излучения, следовательно, количество рентгеновских лучей при экспонировании объекта регулируется путём изменения количества электронов, стремящихся к аноду, и колич. взаимодействий электронов с атомами вольфрамовой мишени, что можно осуществить двумя путями 1. Изменяя степень накала спирали катода при помощи понижающего трансформатора (количество электронов, образующихся при эмиссии, будет зависеть оттого, насколько сильно раскалена вольфрамовая спираль, а количество квантов излучения будет зависеть от количества электронов 2. Изменяя величину высокого напряжения, подводимого повышающим трансформатором к полюсам трубки — катоду и аноду (чем выше напряжение подаётся на полюса трубки, тем большую кинетическую энергию получают электроны, которые за счёт своей энергии могут взаимодействовать с несколькими атомами в-ва анода поочерёдно — см. рис. 5; электроны с низкой энергией смогут вступить в меньшее число взаимодействий. Рассмотрим взаимодействие квантов рентгеновского излучения с атомами и молекулами в-ва, в котором они распространяются. Результат этого взаимодействия зависит в первую очередь от энергии кванта излучения Е кванта меньше Е ионизации атома (h Аи. Тогда на атомах в-ва происходит рассеяние квантов без изменения их частоты . Такое взаимодействие называется когерентным рассеянием. Оно характерно для длинноволнового рентгеновского излучения. Когер. рассеяние приводит к изменению структуры падающего пучка рентген. лучей – если падающий на в-во пучок был параллельным, то появляются кванты, которые распространяются в различных направлениях. 2. Энергия кванта несколько превышает энергию ионизации (h Аи В этом случае происходит фотоэффект – рентгеновской квант поглощается в-вом, а его энергия расходуется на ионизацию и сообщение ему кинетической энергии Ек : h = Аи+ Ек 3. Энергия кванта значительно превышает энергию ионизации атомов в-ва (h Аи. В этом случае лишь часть энергии h падающего кванта идет на ионизацию атома и на сообщение выбитому электрону кинетической энергии Ек, а основная часть идет на образование фотона меньшей энергии h, и другого направления распространения h = Аи+ h + Ек . Это явление называется некогерентным рассеянием, поскольку частота рассеянного рентгеновского излучения уменьшается. 2) При выбросе крови в аорту вовремя систолы часть кинетической энергии крови переходит в потенциальную энергию упругой деформации стенок аорты. Образуется некоторый временный "резервуар, где запасается часть вытолкнутой желудочком крови. В диастолу проходит обр проц - потенциальная энергия деформир стенки крупн сосуда переходит в Е кин порции крови, создавая доп фактор, способствующий ее движению. выброс крови в аорту сопровождается упругими деформациями ее стенок и периодическим изменениями (колебаниями) давления крови на эти стенки. Их источником является периодический выброс крови в аорту при сокращении желудочка сердца. Распространяющиеся по сосудистой системе волна деформации стенок сосудов и сопровождающие ее колебания давления крови, называют пульсовой волной Скорость распространения пульсовой волны в крупных кровеносных сосудах определяется формулой Моенса-Кортевега: ПЕ- модуль упругости стенки сосуда, h - толщина стенки, d - диаметр сосуда, ρ - плотность крови. с увеличением жесткости сосуда и увеличением толщины его стенки скорость пульсовой волны возрастает. В венах, которые обладают большей эластичностью, скорость пульсовой волны меньше, и например, в полой вене составляет около 1 мс. скорость распространения пульсовой волны намного больше линейной скорости кровотока, в покое не превыш даже в аорте значение 0,5 мс ср скорость пульс волны v = L / Δt. L-расст по сосуду от сердца до исслед уч-ка 3) Явление поглощения света состоит в уменьш. интенсивности свет. волны при ее распространении в в-ве. Французский ученый Бугер экспериментально установил, что при прохождении через слой поглощающего в-ва толщиной х интенсивность света уменьшается по закону 𝐼прош.=I 0 е^−𝑘𝑥 I- интенсивность. Закон Бугера справедлив для всех в-в, а их индивидуальные поглощающие свойства полностью определяются его показателем поглощения k, который измеряется(м–1 ) или (см ) и является одной из важнейших оптических характеристик в-ва. Величина показателя поглощения в-ва различна на разных длинах волн, зависимость k(λ) или k(ν) индивидуальна для каждого в-ва и определяет его спектр поглощения и разную цветовую окраску поглощающих в-в. 4) МГц) мкГн) отв:0.0528нФ(н-10^-9) 5) Стокса спектр люминесценции в-ва смещен в область более длин. волн относит. его спектра поглощ-я те Длина волны люминесценции больше длины волны возбуждающего излучения. Вавилова Квантовый выходи спектр люмин сложных мол-л не зависят от длины волны возбуждения. Основное требование к спектральному диапазону волн, исп для возбуждения люмин: - он должен попадать внутрь полосы поглощения этого в-ва/ Оба закона объясняются наличием внутренней конверсии в сложных молекулах. Люминесцентные зонды. В настоящее время при изучении биообъектов наряду с исследованием собственной флуоресценции клеток и тканей широко используется метод флуоресцентных зондов. Суть этого метода заключается в следующем существует ряд люминесцирующих в-в (зондов, кот избирательно взаимод с опред компонентами клетки и отдельными молекулами, причем образующийся комплекс флуоресц зонда и взаимодействующего с ним в-ва клетки как правило имеет более интенсивную флуоресценцию, чем люминесцентный зонд в несвязанном состоянии. Свечение этого комплекса под действием света называют вторичной (наведенной) или зондовой флуоресценцией. 6)N=4* 10 6 ,S=1 м 2 ,Т1/2=10 9 // 𝐴 𝑠 АТ 6 109 =2,76* 10 −3 Бк, м 1 Ки=3,7 * 10 10 Бк; 𝐴 𝑠 = 7,46* 10 −14 кН/м2 БИЛЕТ 24 Перемен. Назыв. токи и напряжен, знач. которых измен. повремени. Наиболее важное практ. знач. имеют перемен. токи, изменяющиеся по гармоническому закону U =Um sin t ,I = Im sin( t +),ω – круговая частота, φ – сдвиг фаз между током и напряжением. Отнош. Z=U0/I0 = Uэф/Iэф называется импедансом (полным сопротивлением) цепи. Импеданс электрической цепи для переменного тока зависит от вида электрических нагрузок, входящих в состав этой цепи. Если электрическая цепь включает все три вида нагрузок R, C и L, соединенных последовательно, то ее полное сопротивление (импеданс) Z определяется формулой Импеданс живой ткани1)Сопротивление ткани максимально на постоянном токе, ас увеличением частоты переменного тока импеданс сначала быстро уменьшается, а затем, достигнув некоторого значения, остается практически постоянным 2) В живой ткани нет элементов, обладающих индуктивностью, но есть элементы,обладающие свойствами емкости Емкост. сопротив. ткани Хс=1/ω*С определ. ее диэлектр. структур. составляющ. (клет. мембранами, а величина сопротивлений R1 и R2 (R1>R2) — химическими составом проводящих структур биолог. ткани (кожи, ткан. жидкости) В представлен. на рис. 9.2 эквивалет. схеме постоян. ток может идти только через сопротивление R1, т. к. сопротивление ёмкости С для него бесконечно велико. Но для переменного тока сопротивление емкости уменьшается с увеличением частоты, ас ним уменьшается и полное сопротивление цепи. На очень высоких частотах сопротивление емкости стремится к 0 (Хс 0), а импеданс — к наименьшему значению, определяемому формулой Z=R 1 R 2 /R 1 +R 2 . R 1 - сопротивление кожи, R 2 – сопротивление цитоплазмы, крови. Для живой ткани обычно R 1 >R 2 , поэтому на средних частотах, когда (1/ωC) , импеданс описывается формулой Z=√(R 2 2 +(1/ ωC) 2 ) При отмирании ткани происходит увеличение проницаемости мембран, их частичное или полное разрушение, что приводит к уменьшению роли емкостного сопротивления ткани и зависимость ее импеданса от частоты становится слабой. Для "мертвой ткани" она, практически, исчезает вообще. 𝐾 н 3 Гц) 𝑍 в (𝜐=10 Гц Коэф. поляризации (жизнестойкость) ткани н – импеданс, измерен. на низких частот. в – импеданс, измерен. на высоких 2) Миелин аксон покрыты миелиновой оболочкой (Шванновские клетки (леммоциты) — вспомогательные клетки нервной ткани, которые формируются вдоль аксонов периферических нервных волокон. Создают, а иногда и разрушают, электроизолирующую миелиновую оболочку нейронов, между ними перехваты Ранвье около 1 мкм. На участках аксона, покрытых миелинам, мембрана полностью изолирована и не имеет контакта с межклеточной жидкостью, содержащей ионы Na, вследствие чего ПД здесь сформироваться не может. ПД может сформироваться только в перехватах Раннвье, где мембрана имеет необходимый контакт с межклет. жидкостью. Лишь когда локальные токи достигают перехвата Ранвье и повышает там мембранный потенциал, открываются каналы и происходит генерация потенциала действия. Пусть один из перехватов возбуждён, деполяризован до потенциала (φmax - φ0 ) между возбужд. перехватом Ранвье и соседними невозбужденным участками в аксоплазме и на наружной стороне мембраны возникают локальные токи, благодоря которым мембранный потенциал распространяестся вдоль аксона как по электрическому кабелю и с большой скоростью. По мере удаления от возбужденного участка аксона мембранный потенциал уменьшается по экспоненц закону, но распростр с большой скоростью (до 120 мс. Проведение нервного импульса- сальтаторным(скачкообразным), т.к. ПД генерируется только в перехватах Ранвье. Скорость распространения ПД возрастает с увеличением диаметра аксона. Если с помощью яда заблокировать каналы водном перехвате, то ПД сформируется наследующем, т.к. амплитуда затухающего местного потенциала ещё сможет достичь на нем порогового потенциала возбуждения. 3) Линейная плоскость ионизации. Основная часть энергии заряженных частиц и гамма-квантов, взаимодействующих с в-вом, идёт на ионизацию его атомов и молекул. Степень ионизации зависит от 1.св-в излучения, структуры объекта, расстояния, которое квант проходит в в-ве. альфа- частицы и протоны создают ах ионизацию в конце пробега-перед моментом полной растраты своей энергии. Колич-венной характеристикой ионизирующего эффекта является линейная плотность инонизации і=dl/dn(пар ионов/см), зависит от пути, пройденного частицей в в-ве. Линейная передача энергии (ЛПЭ). Энергия, переданная в-ву, расходуется не только на его прямую ионизацию, но и на другие структурные перестройки. Чем больше энергия dE, переданная излучением слою в-ва толщиной d, тем сильнее разрушительное действие ионизирующего излучения. Это воздействие характеризуется ЛПЭ=dEl/dl Средний линейный пробег определяется средним значением расстояния, которое частица проходит до тех пор, пока ее Е кин. не сравняется со средней Е кин энергией атомов и молекул в-ва. 4) Люмин.- это излучение, превышающее тепловое приданной температуре и имеющее длительность послесвечения намного больше периода световых колеб. люминисц-свет, испуск-й возбужд.атомами и молек-ми.По сп-бу возд-я:1.фотолюм.-возбужд. в резуль-те поглощ молекулами/атомами в-ва эл-магн. Е 2.катодолюмин.-произв электронным ударом по ат/мол-м в-ва.(наблюд. В кинескопе) 3.электролюм возб-е ат/мол-л произв-ся электрич.полем.4.хемилюм -в рез-те хим р-и.А+В=АВ*=АВ+hv5. рентгенолюм-возб-е рентг. Лучами (рентгеновские экраны)6.биолюм-возб в рез биохим р-й в живом орг-ме. Длит люмин 𝜏 – время за которое интенс. люм. уменьшается в 2,7 р Квантовый выход люм- отношение числа квантов к кол-ву квантов поглощ при возбуждении молекул. По длит-ти изл:1. Флуоресценс-если 𝜏 < 10-7–сек-мгновенно затухает 2.фосфоресц, если 𝜏 >10–4 медленно затух. Характеристики I=I0e –t/ 𝜏 длительность г время, за котор I уменьш в е раз(время жизни молек в возбуж сост)2.спектр люм-и-зависимость интенс люмин от λ или от ν-спектрал линии/полосы3.квант выход γ-отн-е числа квантов люм-и к кол-ву квантов поглощ-х при возб-и молекулы γ=nл/nпогл γ 5) Z=1,63*10^6 Па*с/м., ρ= 1060 кг/м^3 ///Z=ρ*ν; ν=Z/ρ= … ОТВЕТ 1537,736 м 6) R1=0.2мм(0.0002м) R2=0.6мм(0.0006м) σ=0.06 Н/м//∆ 𝒑=𝝈(𝟏𝑹𝟏+𝟏/𝑹𝟐)ОТВ-400П |