|
|
1 производые и дифферинциалы
Электронные энергетические уровни атомов и молекул Оптические спектры атомов и молекул.
Электронному, колебательному и вращательному движениям молекулы соответствуют три типа уровней энергии: Еэл, Екол и Евр. Согласно квантовой механике, энергия всех видов движения в молекуле принимает только дискретные значения (квантуется). Представим приближенно полную энергию Е молекулы суммой квантованных значении энергий разных видов: Е = Еэл + Екол + Евр .
Атомными спектрами1 называют как спектры испускания, так и спектры поглощения, которые возникают при квантовых переходах между энергетическими уровнями свободных или слабовзаимодействующих атомов.
(1 Атомные спектры называют оптическими, если они лежат в ультрафиолетовом (100—400 нм), видимом (400—760 нм) или инфракрасном (А. >760 нм) диапазоне длин волн.)
Спектрофотометрия. Люминесценция Закон Стокса для фотолюминесценции. Спектры люминесценции. Спектрофлуориметрия Люминесцентная микроскопия. Лазеры и их применение в медицине.
Люминесценцией называют избыточное над тепловым излучение тела, имеющее длительность, значительно превышающую период (
10-15с) излучаемых световых волн.
Спектрофотометрия— физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра.
Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны испускаемого света.
Закон Стокса: спектр люминесценции сдвинут в сторону длинных волн относительно спектра, вызвавшего эту фотолюминесценцию
Спектрофлуориметрия. Принцип - испускание света, длина волны которого больше чем длина волны поглощенного света. . Применение - количественный анализ, кинетика, качественный анализ.
Для люминесцентной микроскопии применяется целый ряд устройств и микроскопов. Основной частью этих устройств является осветитель, имеющий лампу ультрафиолетового света, и система фильтров к нему. В зависимости от того, используется ли ультрафиолетовый или синий цвет для возбуждения люминесценции, между источником света и объектом помещаются соответствующие фильтры.
В медицине лазерные установки нашли свое применение в виде лазерного скальпеля. Его использование для проведения хирургических операций определяют следующие свойства:
Он производит относительно бескровный разрез, так как одновременно с рассечением тканей он коагулирует края раны “заваривая” не слишком крупные кровеносные сосуды;
Лазерный скальпель отличается постоянством режущих свойств. Попадание на твердый предмет (например, кость) не выводит скальпель из строя. Для механического скальпеля такая ситуация стала бы фатальной;
Лазерный луч в силу своей прозрачности позволяет хирургу видеть оперируемый участок. Лезвие же обычного скальпеля, равно как и лезвие электроножа, всегда в какой-то степени загораживает от хирурга рабочее поле;
Лазерный луч рассекает ткань на расстоянии, не оказывая никакого механического воздействия на ткань;
Лазерный скальпель обеспечивает абсолютную стерильность, ведь с тканью взаимодействует только излучение;
Луч лазера действует строго локально, испарение ткани происходит только в точке фокуса. Прилегающие участки ткани повреждаются значительно меньше, чем при использовании механического скальпеля;
Как показала клиническая практика, рана от лазерного скальпеля почти не болит и быстрее заживляется.
Понятие о фотобиологических процессах. Избирательность действия света, спектры действия фотобиологических процессов.
Фотобиологическими называют процессы, которые начинаются с поглощения квантов света молекулами, а заканчиваются физиологической реакцией организма.
К фотобиологическим процессам относятся фотосинтез, зрение, загар и эритема кожи, фотопериодизм и многие другие
Избирательность действия света
Биологический эффект зависит от длины волны электромагнитного излучения, включая ультрафиолетовый и видимый свет.
Ионизирующее излучение не может действовать избирательно.
Спектр действия фотобиологического процесса- зависимость некоторого количественного показателя процесса от длины волны излучения
Медицинские эффекты видимого и ультрафиолетового излучения.
Медицина давно и широко применяет ультрафиолетовое излучение для диагностики и лечения заболеваний, с его помощью дезинфицируют помещения. Волны ближнего диапазона имеют бактерицидные свойства.
При облучении клетки тканей люминесцируют и обнаруживаются возбудители грибковых инфекций и клетки злокачественных опухолей.
УФ-излучение поглощается эпидермисом кожи и проникает на миллиметр внутрь – а в результате фотохимических реакций кожа выделяет биологически активные вещества, расширяются кровеносные сосуды и возникает незначительное покраснение кожи, вырабатывается витамин D3,
который регулирует обмен кальция и фосфора. Стимулируется работа нервной системы, обмен веществ и иммунитет, ускоряются процессы заживления, усиливаются защитные силы организма.
Рентгеновское излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом, физические основы применения в медицине.
Рентгеновское излучение – электромагнитные волны с длинной от 80 до 10–5 нм.
Воздействие рентгеновского излучения на объекты определяется первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и молекул вещества.
Рентгеновское излучение в веществе поглощается или рассеивается. При этом могут происходить различные процессы, которые определяются соотношением энергии рентгеновского фотона hv и энергии ионизации Аи (энергия ионизации Аи – энергия, необходимая для удаления внутренних электронов за пределы атома или молекулы).
Одно из наиболее важных медицинских применений рентгеновского излучения — просвечивание внутренних органов с диагностической целью (рентгенодиагностика).
Рентгенодиагностику используют в двух вариантах: рентгеноскопия — изображение рассматривают на рентген люминесцирующем экране, рентгенография — изображение фиксируется на фотопленке.
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Взаимодействие α-, β- и γ-излучений с веществом. Радиолиз воды. Механизмы действия ионизирующих излучений на организм человека.
Радиоактивность- самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения
Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и от количества радиоактивных атомов в образце.
Проходя через вещество, заряженные частицы постепенно теряют энергию и скорость, поэтому плотность ионизации вдоль пути частицы возрастает и достигает наибольшей величины в конце пути. Процесс ионизации будет происходить до тех пор, пока энергия α- и β-частиц будет способна производить ионизацию. В конце пробега α-частица присоединяет к себе два электрона и превращается в атом гелия, а β-частица (электрон) может включиться в один из атомов среды или на какое-то время остается свободным электроном.
Гамма- кванты при прохождении через вещество теряют энергию практически за счет трех эффектов: фотоэлектрического поглощения (фотоэффект), комптоновского рассеяния (Комптон эффект), образования электронно-позитронных пар (образование пар). Относительная величина каждого из этих эффектов зависит от атомного номера поглощающего материала и энергии фотона.
Первичные продукты радиолиза воды – радикалы Н▪, ОН▪, еˉгидр. – располагаются в пространстве достаточно близко друг от друга, образуя своеобразные скопления «рои» небольшого объема, средний радиус которых около 1,5нм. Радиохимики называют эти скопления шнурами. В среднем на шнур приходится около 6 радикалов. Именно в шнуре происходит рекомбинация радикалов с образованием молекулярных продуктов – Н2 и Н2О2.
Атаковать растворенные молекулы могут лишь те радикалы, которые не рекомбинируют, а выходят из шнура. Эти радикалы, а также молекулярные продукты радиолиза называют продуктами радиолиза воды, образование их отражает следующее суммарное уравнение:
где Н3О+ - принятая форма записи пока Н+, уравновешивающего отрицательный заряд
гидратированного электрона.
Под воздействием ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические и биологические процессы. В результате ионизации живой ткани происходит разрыв молекулярных связей и изменение химической структуры различных соединений, что в свою очередь приводит к гибели клеток (прямое действие радиации).
Дозиметрия ионизирующего излучения.
Дозиметрия- это измерение дозы излучения
Существуют различные виды дозиметрии
1) Физическая
2) Химическая
3)Биологическая
Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы
Поглощенная- количество энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества
Экспозиционная- отношение суммарного заряда всех ионов одного знака к массе воздуха в указанном объеме
Эквивалентная- поглощенная доза, усредненная по органу или ткани и взвешенная по качеству излучения
Радиационный фон. Защита от ионизирующего излучения.
Радиационный фон — это уровень квантовых потоков и элементарных частиц в окружающей среде
Защита от ионизирующих излучений включает в себя:
организационные мероприятия (выполнение требований безопасности при размещении предприятий, устройстве рабочих помещений и организации рабочих мест, при работе с закрытыми и открытыми источниками, при транспортировке, хранении и захоронении радиоактивных веществ, проведение общего и индивидуального дозиметрического контроля);
медико-профилактические мероприятия (сокращенный рабочий день, дополнительный отпуск, медицинские осмотры, лечебно-профилактическое питание и др.);
инженерно-технические методы и средства (защита расстоянием и временем, применение средств индивидуальной защиты, защитное экранирование и др.).
Физические основы интроскопии: рентгеновская компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, позитрон-эмиссионная томография.
Магнитно-резонансная томография — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса.
Позитро́нно-эмиссио́нная томогра́фия - она же двухфотонная эмиссионная томография — радионуклидный томографический метод исследования внутренних органов человека или животного
Рентгеновская компьютерная томография- Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. |
|
|
Скачать 206.98 Kb.