22. Індуковане випромінювання. Рівноважна та інверсна заселеність енергетичних рівнів. Лазери,принцип дії та застосування в медицині.

Вимушене або індуковане випромінювання - перебуваючи у збудженому стані, частинка може перейти на нижчий енергетичний рівень під впливом зовнішнього фотона. Під час поглинання квант світла зникає, а у процесі вимушеного випромінювання утворюється ще й новий квант. Новий утворений квант має таку ж частоту, фазу і напрям поширення як первинний, тобто випромінювання когерентне і підсилене. Ці два фотони можуть зумовити й нові індуковані переходи, далі процес йтиме лавиноподібно.

Рівноважна заселеність — із збільшенням енергії заселеність рівня(к-сть атомів чи молекул в даному стані) зменшується

Інверсна заселеність – підсилення випромінювання шляхом створення у речовині зворотної,по відношенню до рівноважної.Примусове випромінювання буде перевищувати поглинання, внаслідок чого зовнішнє випромінювання при проходженні чере речовину буде підсилюватись.

Оптичними квантовими генераторами, або лазерами, називають пристрої, що створюють когерентні електромагнітні хвилі в оптичному діапазоні на основі вимушеного випромінювання. Властивості лазерного випромінювання: висока монохроматичність (гранично висока світлова частота), гостра просторова спрямованість, величезна спектральна яскравість.

Лазер є джерелом світла, з допомогою якої може бути отримано когерентний електромагнітне випромінювання, відомим нас з радіотехніки і техніки надвисоких частот, соціальній та короткохвильовою, особливо інфрачервоної і видимої, областях спектра.

Властивосі лазерного випромінювання:

1) малий кут розходження пучка світла (для газових лазерів , для твердо тільних );

2) виняткова монохроматичність ();

3) найпотужніші джерела світла – 10¹⁴ Вт/с (Сонце – 7*10³ Вт/с);

4) ККД близько 1%.

Використовуються: безкровна хурургія, офтальмологія, мікрохірургія,гастроскопія

23.Резонансні методи квантової механіки,їх застосування в медицині. Електронний парамагнітний та ядерний магнітний резонанси

ЕПР відбувається в речовинах, що містять парамагнітні частинки: молекули, атоми, іони, радикали, які мають магнітний момент, зумовлений електронами.

Явище електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) – Завойський,1944р

Для одержання інформації про досліджувану систему розглядаються такі параметри спектра ЕПР:

1. Інтегральні інтенсивність сигналу – площа під кривою поглинання,вона є мурою кількості неспарених електронів,що знах. У досліджуваному зразку.

2. Положення лінії поглинання в спектрі

G = hυ/ В

3. Ширина лінії та її форми.

4. Надтнка структура сигналу ЕПР. Використовують,щоб:

1. Виявити та iдентифiкувати промiжнi сполуки вільнорадикальної природи у рiзних метаболiчних реакцiях.

2. Виявити та iдентифiкувати вiльнi радикали, що виникають у бiологiчних тканинах пiд дiєю проникаючої радiацiї.

3. Дослiджувати обмiннi процеси в ракових клiтинах i у тканинах, що пiдлягали гiпоксiї.

Ядерний магнітний резонанс – 1946, Блох і Парселл.

Вибіркове поглинання електромагнітних хвиль певної частоти речовиною в постійному магнітному полі, обумовлене переорієнтацією магнітних моментів ядер, називають ядерним магнітним резонансом.

У реальній ситуації умова ядерного резонансного поглинання має такий вигляд:

hυ= (В+ ),

- додаткове локальне магнітне поле,яке створюється у місці знаходження резонуючого ядра оточуючими ядрами та електронами.

Однією з основниї причин виникнення таких полів є ефект діамагнітного випромінювання : = -σВ

Параметри спектра МПР:

1. Інтегральна інтенсивність лінії

2. Положення лінії, або хімічний зсув

δ=

3. Ширина смуги

4. Спін-спінове розщеплення

Використовується для дослідження біологічних мембран.

Є також спін-імунологічний метод, що дає змогу встановити малі кількості біологічно активних речовин у рідинах організму(у сечі,крові,слині)

Та метод спінових міток(зондів) - для вивчення структури і функцій біологічних мембран