Байдуллаева Қазақтіліне аударғандар Н. М. Алмабаева, Г. Е. Байдуллаева, К. Е. Раманқұлов Мәскеу и з д а т е л ь с к а я г р у п п а «гэотар-медиа» 1 9
жүктеу/скачать 28,1 Mb. Pdf көрінісі
|
Ремизов А.Н. Медициналық және биологиялық физика (1)
| ЛАЗЕРЛЕР. РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ
Бул тарауда алдыңғы тараудагыдай негізінен атомдар мен молекулалирбыц энергияны жуту жэне шыгару қубылыстары қарастырьшан. Лазер, магнитті резонанс қубьиыстары медицинада соңгы кезде кеңінен қол- даныла бастады. 30.1. ЛАЗЕРЛЕР ЖЭНЕ 0ЛАРДЫҢ МЕДИЦИНАДА ҚОЛДАНЫЛУЫ Жарык пен радиотолкындардын табиғаты бір болғанына карамастан, көп- теген жылдары оптика жэне радиоэлектроника бір-біріне тәуелсіз жеке бағыт- та дамыды. Бір карағанда жарык көзі — козған бөлшектер мен радиотолкындар генераторының арасында ортак нәрсе жок сиякты. Тек негізінен ғана молеку- лалык үдеткіш пен радиотолкындар генераторын жасау физиканын жана сала- сы — квантты электрониканың пайда болуына әкеледі. Квантты электроника электромагнитті тербелістерді квантты жуйенін еріксіз сэуле шыгаруын қолдану арқьиы удетудің жэне генераииялауОын эдістерін қарастырады (§29.1 караңыз). Бұл саладағы жетістіктер медицинада кенінен колданыска ие болды. Квантты электрониканын негізі болатын кейбір кұбылыстармен танысайык. Еріксіз (индуцирленген) сәуле шығару кезінде бір секундтта болатын ауысу салдары осы уакыт ішінде зат бетіне түсетін фотондар санына тәуелді болады, яғни жарыктын каркындылығына тәуелді. Сонымен катар, еріксіз ауысу- лар толтырылумен немесе сәйкес энергетикалык күйдін орныктырылуымен аныкталады. Индуцирленген сәуле шығару фаза бойынша жэне баска мәні бойынша түскен сәулеленуге тепе-тен, демек электромагнитті толкындардын когерентгі күшеюі болады деген сөз. Жеке бөлшектер үшін егер ен негізгі күйде болса еріксіз жүту ыктимал- дылығы бірдей, ал козған күйде болса, онда еріксіз шығару ыктималдылығы бірдей (29.1, б-суретті караныз). Сондыктан заттағы козған бөлшектер саны козбаған бөлшектер санына тен болған күннін өзінде тускен электромагнитті толкыннын күшеюі болмайды. Ал шындығында калыпты күйде заттардағы козбаған бөлшектер саны козған бөлшектердін санына Караганда аз болады. Сондыктан толкыннын күшею шарты одан да аз болады. Бөлшектердін энергетикатык деңгей бойын ша таралуы Больцман занымен сипатталады, 30.1-суретте ол энергетикалык денгейлермен бірге график түрінде көрсетілген. Бүл суретте әрбір денгейдін «ұзындығы» осы энергияға ие болатын бөлшектер санына тура пропорционал. Электромагнитгі голкындардың күшеюін ең бол- мағанда екі леңгейінін бвлшектерінің таралуы Болыд- мандык таралуға кері болатын инверсиялы орныкі алу, белсенді органы пайдаланыіі жасауга болады. Бүл күй Т < 0 К жағдайындағы Больцман та- ралуынан алынады, сондыктан оны теріе темпе- ратуралы күй деп атайды. Мүнлай ортааа жары к таралған кезде оның каркындылығы арта бастай- ды, сонымен катар жүтылуға кері күбылыста орын алады. Бүл Бугер заңында (29,3) к < 0 деген сөз, де- мек инверсті орнықталу жүту көрсеткіші теріс ор- таға тән. Инверсті орныкталынған күйді бөліиектеуді тандан алу немесе белшектерді арнайы коздыру аркылы, мысалы жарыкпен немесе элекгр разря- дымен алуға болады. Өздігінен теріс температуралы күй үзак омір сүрмейді. Еріксіз соуле иіығару күбылысы квантгы генераторларда (күшейгкішгерде) кодданылады. Ең біріниіі АЖЖ (мазер) диапазон ыңдағы осындай генератор- ды 1955 ж. кеңес ғалымдары Н.Г. Басов, А. М Прохоров жоне американның ғадымдары Ч. Таунс1 жоне г.б. жасады. Бүл күралдың жүмысы еріксіз соу ле шыгару аммиак молекуласы аркылы жүргізілгендіктен, оны молекулалы деп атайды. I960 ж. жүмысшы элемент ретінде рубинді пайдаланыи көзге кершер диапазонындағы бірінші квантты генератор lujep жасалды. Бүл оп тика, іык квангты генератор (ОК.Т) голкын үзындыгы 694,3 нм жоне I МВт куатгы имиульсті соуле шы+ару гудырады Қоздыру немесе квант эдекгрони- касы герминологиясында тартып шы+ару арнайы шаммен жүзете асырылады. Сол жылы гелий-неонды лазер жаеашш, ондаты козу электр разряды аркылы жүргізсіді. Соуле шы+арушы неон атомы, ал гелий косымша роль агкарушы болады. 30.2-сурегге гелий жоне неон атомдарының энергетикалык денгей- лері корсетілген. Электрлі разряд кезінде неон атомының бір белігі I негізгі денгейден 3 козтан деңгейге огеді. Таза неондар үшін бүл деңгейдегі емір сүру уакыты оге аз жоне агом I немесе 2 деңгейлерге өтіп, Больцман таралуы жү- зеге асырылады. Инверсті орныкталуы болу үшін кандай да бір жолмен 3 денгейдегі орнык- тадуды арггырып 2 денге йдегіні кеміту (азайту ) кажет. Гелий атомы 3 денгейдегі орныктадуды үдғайтуға септігін тигізеді. Гелидін бірінші козған күйі неоннын 3 денгейімен дәл келеді, сондыктан гелийдін коз- ған атомы неоннын козбаған атомымен соктығысып энергия алмасуы болады. 2 денгейдегі атомдарды азайту үшін газоразрядты түтіктін өлшемі дәл тан- лап алынады да. онын кабырғасына соғылған неон атомы оған энергиясын беріп. 2 денгейден біршші денгейге өтеді. жүктеу/скачать 28,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|