Вимірювально–обчислювальна система інфрачервоної спектрально–теплової візуалізації та ідентифікації сторонніх тіл немагнітної щільності у біологічних об'єктах та моделі in vitro

Abstract

Мета. Розробка й апробація способу реєстрації температури з високою просторовою роздільною здатністю при дослідженні спектрів рівноважного власного інфрачервоного випромінювання сторонніх тіл у біологічних об’єктах in vitro. Матеріали і методи. Розроблено спектрально–аналітичну установку для реєстрації спектрального розподілу потужності інфрачервоного випромінювання з використанням матриці у фокальній площині (Focal Plane Array) форматом 480×640 елементів. Досліджено електро– та теплофізичні, оптичні та інфрачервоні спектральні властивості зразків монокристалів оксиду алюмінію (АL2O3) і діоксиду титану (TiO2) діаметром 15 мм та товщиною 0,8 мм у діапазоні довжин хвиль 7,5 – 14 мкм. У моделі in vitro зразки занурювали у м’язову тканину свині на глибину 5 см. Для формування термоконтрасту використовували надвисокочастотну стимуляцію контрольованої потужності та тривалості з подальшою реєстрацією інтегральних і диференціальних інфрачервоних сигналів. Результати. Створена система забезпечила візуалізацію спектральних складових інфрачервоного випромінювання та реєстрацію термоконтрасту, пов’язаного з наявністю модельних сторонніх тіл у біологічній тканині. Для зразків АL2 O3 і TiO2 встановлено відмінності спектральних характеристик у діапазоні довжин хвиль 7,5 – 14 мкм, що дає підстави для того, щоб розглядати можливість їх матеріалозалежної диференціації. В експериментальній моделі продемонстровано принципову можливість виявлення неферомагнітних сторонніх тіл у товщі м’язової тканини після короткочасної надвисокочастотної стимуляції. Розрахунково–експериментально підтверджено досяжність спектральної роздільної здатності до 0,01 см–1, миттєвого кута зору близько 0,0001 рад, поля зору до 0,5 рад і температурної чутливості близько 0,05 К. Висновки. Запропонований додатковий метод візуалізації та ідентифікації немагнітних низькорентгеноконтрастних сторонніх тіл у біологічній тканині перспективний. Отримані результати мають характер Proof–of–Concept (перевірка концепції) та потребують подальшої валідації у розширених експериментальних дослідженнях і дослідженнях in vivo.