Корреляционная и поляризационная спектроскопия биологических частиц при больших концентрациях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

о

ЛКАДЕЛИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ик. Б. И. Степанова

■ 51 + 612 •117 -57+616 .155 .1-076 . 53 5

н о

О МДР

КОРОЛЕВИЧ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

КОРРЕЛЯЦИОННАЯ И ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ПРИ БОЛЬШИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ

01.04.03 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МИНСК -1997

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте физики им, Н.Н.Степанова Академии наук Беларуси

.Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Хайруллина А. Я.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук.

профессор Роговцов II. Н.

доктор физико-математических наук, Ощепков С. Л.

оппонирующая организация: Саратовский государственный

университет им. Н. Г. Чернышевского.

Защита состоится с /г« 1997 г. в _ часов

на заседании совета по защите диссертаций Д 01.05.01 при Институте физики АНБ (220072, г. Минск, пр. Ф. Скорины, 70).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики АНБ.

Автореферат разослан « С^Сг-< 5^997 г

Ученый секретарь Совета доктор физ.-мат. наук ^гг^*— Афанасьев A.A.

Ч

ШВЛ1ЯТЭК А J Веларуо1_

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.Для цепей диагностики оптические методы находят все более широкое применение в физике, биологии, медицине. Причиной этого является возможность дистанционного, неразрушающего и экспрессного контроля структуры и состава вещества в дисперсном состоянии.

Один из наиболее динамично развивающихся оптических методов

метод корреляционной спектроскопии (КС). При его использовании, кроме обычной для оптических методов информации о размерах, асферичности частиц, получают информацию о их динамических характеристиках.

Однако необходимым условием решения обратной задачи определения характеристик рассеивающих частиц, при использовании метода КС, является независимость движения рассеивателей, т. е. чтобы расстояния между рассеивающими частицами были значительно больше их размеров, а при рассеянии реализовался режим так называемого однократного рассеяния.

Вместе с тем, наряду с разбавленными средами в природе, технике существует много сред с большой концентрацией частиц -красители, эмульсии, жидкокристиллические структуры,

биологические жидкости, кровь. Поэтому, как логическое развитие метода корреляционной спектроскопии, возникла задача расширить область его применения для определения характеристик рассеивателей при больших концентрациях частиц. Это даст возможность, используя преимущества метода КС, определять характеристики частиц без разведения сред, т. е. в естественном их состоянии.

В настояще время решение обратной задачи, т. е. определение параметров рассеивающих частиц по характеристикам рассеянного излучения, в условиях большой концентрации частиц из-за сложности анализа многократно рассеянного излучения, не представляется возможным. Поэтому в диссертации, как первый шаг в решении обратной задачи, ограничимся экспериментальными исследованиями в рамках решения лишь прямой задачи.

Целью настоящей работы являлось установление основных

закономерностей изменения статистических и поляризационных характеристик рассеянного излучения в зависимости от параметров рассеивающей среды в условиях большой концентрации частиц.

Научная новизна полученных результатов

1. В условиях большой концентрации частиц спектр флуктуации многократно рассеянного излучения содержит информацию о кратности рассеяния, которая определяется показателями поглощения и рассеяния среды.

2.Показано, что в условиях большой концентрации рассеивателей наблюдаются существенные различия в угловых зависимостях элемента X матрицы рассеянного света для дискообразных и сферических частиц.

3. Ширина спектра флуктуаций излучения, рассеянного в образцах крови больных ишемической болезнью сердца, зависит от концентрации липопротеидов, скорости оседания эритроцитов и степени насыщения крови кислородом.

4. Установлено, что для эритроцитов крови угловая зависимость элемента Х)2 матрицы рассеянного света в диапазоне углов 140-160° зависит только от показателя преломления при произвольной форме и концентрации частиц.

5. Показано, что использование в методе КС циркулярно поляризованного излучения позволяет исследовать характеристики рассеивающих частиц на больших оптических толщинах, чем при линейно поляризованном излучении.

Связь работы с крупными научными программами.

Диссертационная работа выполнена в рамках плана научно-исследовательских работ Института физики АНБ по темам: «Оптика 3-01«, «Квант 36«, «Приборостроение 3-15« и хоздоговорных работ с Институтом радиоэлектроники АН России (хёд N895) и Институтом кардиологии АМН (хёд N916 и №72).

Практическая значимость полученных результатов.

Результаты работы могут быть использованы для определения характеристик частиц при их большой концентрации по

статистическим характеристикам рассеянного излучения. Такая задача часто возникает в науке, технике, медицине.

Результаты работы также могут быть использованы для

разработки методик определения биохимических характеристик цельной крови, морфологических характеристик эритроцитов, при разработке диагностической медицинской аппаратуры.

Выявленные закономерности могут быть использованы и для исследования механизмов воздействия лазерного излучения и других физико-химических факторов на организм человека.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. При реализации метода корреляционной спектроскопии спектр флуктуаций интенсивности многократно рассеянного излучения содержит информацию о кратности рассеяния, которая определяется показателями поглощения и рассеяния среды.

2. Полуширина спектра флуктуаций интенсивности многократно рассеянного излучения, время агрегации, степень оксигенации и связанный с ней показатель поглощения эритроцитов нелинейно зависят от времени облучения крови лазерным излучением.

3.Использование в методе КС излучения с круговой поляризацией позволяет исследовать характеристики рассеивающих частиц при больших оптических толщинах, чем при использовании линейно поляризованного излучения.

4. Угловые зависимости элемента Х^ матрицы рассеянного света монослоем оптически мягких ориентированных частиц при большой концентрации могут быть использованы для оценки степени асферичности и агрегированности частиц, а элемента X для определения их относительного показателя преломления.

Личный вклад соискателя■ Основные результаты

диссертационной работы получены автором самостоятельно. Научный руководитель А.Я. Хайруллина сформулировала и поставила задачу исследований, оказывала методическую помощь при ее выполнении, участвовала в обсуждении результатов.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертации докладывались на

следующих совещаниях и конференциях: Всесоюзная конференция «Современные методы контроля лазерного облучения крови и оценки эффективности лазерной терапии« (Новосибирск, 1990), IV Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Барнаул, 1988); III Всесоюзная конференция по

спектроскопии рассеивающих сред (Батуми, 1985); I Всесоюзный семинар «Оптические методы диагностики потоков«

(Новосибирск,1989); XI пленум рабочей группы по оптике океана (Красноярск, 1990); Международная конференция «Laser Optics 93«С С.-Петербург, 1993); Всесоюзный съезд гастроэнтерологов (Москва,1990); II и III Всесоюзное совещание по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Обнинск, 1985, 1982); ШМеждународная конференция «Laser Application in Life Sciences« (Москва, 1990); Международная конференция «5th international Conference on Laser Application in Life Sciences« (Минск, 1994); Международная конференция «International Symposium Opt. Methods of Biomed. Diagnostics and Theraphy« (Саратов, 1992); Международная конференция «Biomedical Optics 93« (США, Лос-Анджелес, 1993); VI Международная конференция «Laser application in life sciences (Германия, Йена, 1996).

Результаты исследований опубликованы в 8 статьях и 10 тезисах докладов (из них 7 - в трудах международных конференций).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Она содержит 122 страницы машинописного текста, 27 рисунков, 15 таблиц и списка использованных источников, включающего 139 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении и общей характеристике работы содержится

изложение состояния вопроса по использованию метода корреляционной спектроскопии для определения характеристик рассеивающей среды. Определено место метода КС среди других оптических методов, его возможности и границы применимости. Дан обзор литературы по теме диссертации, в котором отмечена целесообразность расширения границ применимости метода для анализа сред с большой концентрацией рассеивателей. обосновывается актуальность темы диссертации, излагается ее

практическая значимость и научная новизна, формулируется цель работы и положения, выносимые на защиту.

Глава I имеет вводный характер. В ней излагаются основные положения метода корреляционной спектроскопии и основные принципы определения характеристик рассеивающих частиц (раздел 1.1). При рассеянии света разбавленным раствором невзаимодействующих частиц существует простая связь между полушириной спектра флуктуаций рассеянного излучения Дм и коэффициентом поступательной диффузии Т) рассеивающих частиц

Ди = ВЦ,

4пп в

где q - вектор рассеяния, равный д = —^—ип -д—, X - длина волны падающего излучения, п - показатель преломления рассеивающей среда, б - угол, под которым наблюдается рассеянное кзлучение.

Коэффициент поступательной диффузии связан с радиусом сферических частиц соотношением Стокса-Эйнштейна

бГГТ)Г '

где К - постоянная Больцмана, Т - температура, т) - вязкость рассеивающей среды.

При исследовании спектров света, рассеянного частицами несферической формы или частицами разного размера, задача существенно усложняется. Спектр рассеянного излучения тогда определяется набором лоренцевских кривых различной ширины До (г). Решая обратную задачу, можно определить функцию распределения частиц по размерам, параметр асферичности, коэффициент диффузии и т. д.

В разделе 1.2 описана созданная для проведения работ экспериментальная установка, в которой в качества источника излучения использован одномодовый гелий-неоновый лазер ЛГ-38. Поляризационные элементы, установленные на источнике света и приемнике, создают необходимое состояние поляризации в падающем и регистрируемом излучении.

Поскольку исследовались среды с большой концентрацией частиц, то угол наблюдения вынуждены были выбрать большой -170°. Это удобно аще и потому, что уашреяие спектра флуктуации рассеянного излучения, вызванное оседанием частиц, при этом угле минимально, а влияние асферичности - максимально.

Флуктуации интесивности рассеянного излучения

регистрировались фотоумножителем ФЭУ-84-6, а спектр флуктуации рассеянного излучения анализировался спектроанализаторами Ф-37, Х6-8, С4-73.

Контрольные измерения проведенные на монодисперсных полистироловых латексных частицах, показали, что различия в полуширинах спектров, теоретически расчитанных и определенных экспериментально не превышает 2,3%.

В качестве обьекта исследования выбрана цельная кровь человека (раздел 1.3). Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, цельная кровь - это важнейшая биологическая среда. Во-вторых, к настоящему времени достаточно изучены ее характеристики. В третьих, можно относительно легко изменять и при этом контролировать независимыми методами ее характеристики, а также параметры основных форменных элементов крови эритроцитов.

Эритроциты - двояковогнутые дискообразные частицы. Средний диаметр эритроцита 7, 5 мкм, а параметр асферичности ( отношение большой полуоси к малой) равен 4. Концентрация эритроцитов в цельной крови составляет 45 У. от обьема крови. Показатель преломления эритроцитов относительно плазмы равен 1,041- 1,067 при \ = 0,6 мкм.

Эритроциты крови здорового человека образуют агрегаты т.н. «монетные столбики« из слипшихся эритроцитов, а при заболеваниях или внешних воздействиях они изменяют свою форму, микрорельеф поверхности, а также степень агрегации.

Для того, чтобы решить обратную задачу и методом КС определить характеристики рассеивающих частиц, необходимо решить сначала прямую.

ГЛАВА II поэтому, посвящена изучению влияния параметров рассеивающей среды на статистические характеристики рассеянного

излучения - спектр мощности и связанную с ним Фурье

преобразованием автокорреляционную функцию К1т).

В разделе 1.1 показано, что увеличение оптической толщины рассеивающего слоя, как для дискообразных, так и для сферических частиц, приводит к увеличению кратности рассеянного излучения г соответственно к увеличению ширины спектра флуктуации 3(и).

Более подробные исследования на эритроцитах дискообразной к сферической формы (раздел 2.2) позволили выяснить чувсвительность 3 (<о) к изменению формы частиц. Оказалось, что чем больше форма частиц отличается от сферической, тем больше дополнительное уширение спектра по сравнению со сферическимг частицами. Это связано с тем, что асферические частицы, помимо поступательного движения, участвуют во вращательном. Поэтому результирующая ширина спектра флуктуации рассеянного излучения будет складываться из вклада поступательного и вращательного

движений

Ли = Ди + йи

пост вращ

Более подробные исследования показали, что микрорельеф поверхности, за счет большей кратности, также вызывает дополнительное увеличение полуширины спектра мощности Ли рассеянного излучения.

Сохраняющиеся различия в полуширинах спектров для дискообразных и сферических частиц при широком диапазоне изменения концентраций ( от 15 до 66%) позволяют утверждать, что метод КС пригоден для определения параметра асферичности частиц и при больших концентрациях.

Помимо формы частиц, их размеров, концентрации и толщины рассеивающего слоя, к факторам, влияющим на спектр рассеянного излучения, можно отнести и состояние поляризации излучения (раздел 2.5). Это хорошо видно из результатов измерений зависимости полуширины спектра Ли от формы рассеивающих частиц. Однако, помимо традиционно применяемого линейно поляризованного излучения, использовалось излучение с круговой поляризацией. В результате удалось экспериментально доказать, что излучение с

круговой поляризацией при многократном рассеянии дольше сохраняет свое состояние поляризации при увеличении кратности рассеяния, чем линейно поляризованное.

Анализ результатов исследования влияния формы частиц, состояния поляризации на спектр флуктуации рассеянного излучения, при учете поглощения, позволил установить, что спектр мощности многократно рассеянного излучения содержит информацию не только о размерах рассеивателей, но и о поглощении дисперсного вещества.

Желание использовать полученные результаты на практике предопределило применение метода КС для анализа характеристик цельной крови больных одним из самых распространенных сердечно-сосудистых заболеваний - ишемической болезнью сердца (раздел 2.4). Кровь таких больных отличается повышенной степенью агрегированности эритроцитов и пониженной степенью насыщения кислородом.

Исследование ширины спектра флуктуации рассеянного излучения Siw) крови больных и здоровых доноров показали, что ширина спектра коррелирует не только со степенью оксигенации крови, но и с такой часто используемой при диагностике заболеваний характеристикой крови, как скорость оседания эритроцитов (СОЭ), а также с важнейшей для диагностики заболевания атеросклерозом биохимической характеристикой . -концентрацией липопротеидов.

Известо, что лазерное излучение оказывает влияние на биологические среды. Поэтому следует ожидать, что лазерное излучение, используемое при реализации метода КС, будет влиять на характеристики крови.

Глава III и посвящена исследованию влияния воздействия лазерного излучения на рассматриваемые в работе характеристики крови - спектр флуктуации интенсивности рассеянного излучения S (со) и степень агрегации.

В разделе 3.1 исследована зависимость полуширины спектра рассеянного излучения Дш от времени облучения it g ) ее лазерным излучением малой мощности. На кривой Ды ttQgn) выявлено наличие характерного максимума , характеризующего т. н. оптимальное

время облучения при лазерной терапии, т.е. время, после которого наступает противоположный, отрицательный эффект при лазерной терапии.

при исследовании зависимости относительного показателя поглощения, связанного со степенью оксигенаци крови и времени агрегации эритроцитов от времени облучения, оказалось, что показатель поглощения и время агрегации имеют такую же нелинейную зависимость от времени облучения, что и полуширина спектра флуктуации.

• Из сопоставления этих результатов выявлен один из механизмов положительного влияния лазерного облучения на организм человека - увеличение концентрации кислорода в крови.

Известно, что поляризационные характеристики рассеянного света, по сравнению с другими, несут максимальное колличество информации о рассеивателях. Наиболее полно они представляются с помощью элементов матрицы рассеянного света. Поэтому вместе с измерениями статистических характеристик рассеянного излучения S(ùj) и К( г) измерялись угловые зависимости всех элементов матрицы рассеянного света.

Кроме того, применение поляризационных методов позволяло сравнить их возможности при определении характеристик одного и того же обьекта, а также независимым образом контролировать характеристики рассеивающих частиц при использовании метода корреляционной спектроскопии.

Глава IV посвящена изложению метода измерения поляризационных характеристик (раздел 4.1) и результаты исследований влияния параметров рассеивающей среды на угловые зависимости элементов матрицы рассеянного света (MPC).

В разделе 4.2 описывается установка для исследования элементов матрицы рассеянного света. Установка состоит из источника излучения, специальной сферической кюветы с плоским рассеивающим слоем, блока поляризационных элементов источника, блока элементов приемника к ФЭУ-79. В качестве источника излучения использовался гелий-неоновый лазер ЛГН-207 с длиной волны О, 63 мкм. Сигнал с ФЭУ регистрировался частотомером 43-54. Вращение угломерных головок поляризационных элементов

осуществляется с помощью шаговых двигателей.

Общая ошибка в определении ненулевых элементов MPC не превышает 10%.

Раздел 4.3 посвящен исследованию влияния формы частиц и их концентрации на угловые зависимости элементов MPC.

Концентрация дискообразных и сферуллированных эритроцитов

изменялась от 10 до ВОX. При этом оказалось, что угловые

зависимости всех ненулевых элементов MPC, за исключением

элемента X , остаются неизменным, il

На угловом распределении элемента X , как и в случае малых концентраций частиц, наблюдается характерный для асферических частиц минимум при угле наблюдения в > 110°. Несколько меньшие отличия наблюдаются у дискообразных и сферуллированных эритроцитов в угловом ходе элементов Хг2 и X .

Теоретические расчеты, проведенные по формулам Ми, показали, что изменение параметра дифракции р для частиц с относительным показателем преломления "отн= 1,02- 1,05 при углах наблюдения в > 14 0° практически не влияет на величину элемента X для возможных значений параметров эритроцитов. Единственный параметр, от которого зависит величина Х]2 при 0 > 140 .. -относительный показатель преломления. Таким образом, установлена принципиальная возможность определения относительного показателя преломления по значению Х]2 в диапазоне углов наблюдения в -140-160° при произвольной форме и концентрации частиц.

Раздел 4.4 посвящен исследованию угловых закономерностей элементов MPC при изменении агрегированности эритроцитов. В качестве модельной среды была выбрана кровь больных ишенической болезнью сердца.

Проведенные исследования показали, что общая структура матрицы для образцов с повышенной и нормальной агрегацией не изменяется и имеет вид

X X к о

11 12 13

X X X О

21 22 23

X X X О

31 32 зз

О О X X

43 44

Анализ углового хода всех элементов MPC для образцов со

слабой и сильной агрегацией показал, что наиболее информативными

элементами являются X .

il

Увеличение параметра дифракции р при увеличении агрегированности частиц приводит к смещению характерного для асферических частиц минимума на X в сторону меньших углов рассеяния.

Неравенство нулю элементов Х23 и Хзг в полученной матрице объясняется ориентацией частиц в слое. Другая причина - наличие упорядоченной структуры внутри рассеивателей, т. е. «монетных столбиков« внутри агрегатов эритроцитов. Этой же причиной вызвано наблюдаемое неравенство элементов X ■ и х .

33 44

ВЫВОДЫ

Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что метод корреляционной спектроскопии может быть использован для определения характеристик рассеивающих частиц не только при малых, но и при больших концентрациях рассеивателей.

В соответствии с конкретными задачами, поставленными во введении, основные результаты работы можно сформулировать в следующих выводах.

1. В условиях большой концентрации рассеивателей из анализа полуширины спектра флуктуации рассеянного излучения помимо традиционной информации о динамических и геометрических характеристиках частиц можно определить оптические, в частности, их показатель поглощения.

2. Установлено, что в условиях многократного рассеяния наблюдаются существенные различие в угловой зависимости

элемента X для дискообразных и сферических частиц. Как показали исследования, это различие сохраняется независимо от концентрации. Таким образом, исследование угловой зависимости элемента X матрицы рассеянного света может быть использовано для определения асферичности частиц при больших концентрациях.

3. Выявлены корреляционные зависимости между спектром флуктуаций интенсивности многократно рассеянного излучения и биохимическими и реологическими характеристиками цельной крови в норме и при патологии. Таким образом, экспериментально подтверждена возможность практического использования полученных результатов для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.

4. Проведенные исследования показали, что изменение параметра дифракции эритроцитов крови человека в диапазоне углов 140-160° практически не влияет на величину элемента X матрицы рассеянного света. Единственным параметром от которого зависит величина X - относительный показатель преломления потн' который можно определить по значению Х]2 при произвольной форме и концентрации частиц.

5. Использование циркулярно поляризованного излучения в методе корреляционной спектроскопии позволяет исследовать характеристики рассеивающих сред на больших оптических толщинах, чем при линейно поляризованном излучении, и выявить более тонкие изменения в характеристиках рассеивателей, например, наличие микрорельефа поверхности.

Основные результаты опубликованы в работах:

1. Королевич А. Н. , Хайруллина А. Я. , Флуктуации интенсивности излучения, рассеянного дискообразными и сферическими

частицами при вариации плотности упаковки /./ Журнал прикладной спектроскопии.- 1984.- Т. 41, N 2.- С. 316-318.

2. Королевич А.Н., Хайруллина А. Я. Определение размеров несферических частиц по временным автокорреляционным функциям рассеянного излучения // Оптика и спектроскопия.-1982.- Т. 32, В. 5.- С. 864-870.

3. Королевич А.Н. , Костко А. Ф. , Хайруллина А. Я. Динамическая спектроскопия асферических частиц с учетом поляризации //

Оптика и спектроскопия. - 1987.- Т. 62, В. 3.- С. 601-603.

4. Королевич А. II. , Хайруллина А. Я. , Шубочкин Л. П. Матрица рассеяния монослоя оптически «мягких« частиц при их плотной упаковке // оптика и спектроскопия.- 1990.- Т. 68, В. 2- С. 403-409.

5. Королевич А.Н. , Хайруллина А. Я. Многократное квазиупругое рассеяние света броуновски движущимися асферическими частицами при круговой поляризации // Оптика и спектроскопия,- 1990,- Т. 69, в. 5.- с. 1Ю6-11Ю.

6. , Королевич А. II. , Олейник Т. В. , Хайруллина А. Я. Оптические методы изучения воздействия лазерного излучения на эритроциты крови человека // Журнал прикладной спектроскопии.- 1992.- Т. 57, N 1-2. - С. 152- 156.

7. Королевич А.Н., Хайруллина А. Я. , Шубочкин Л.П. Влияние агрегированности крупных биологических частиц на элементы матрицы рассеяния // Оптика и спектроскопия. -1994. - Т. 77, .4 2. - С. 278-282.

8. Королевич А.Н., Пригун Н. П. Оценка возможности применения метода динамической спектроскопии для анализа биологических рассеивающих сред // Журнал прикладной спектроскопии. 1997,Т. Б4, N 1. - С. 97-102.

9. Khairullina A.Ja., Oleynic T.V., Korolevich A.N. Evoluation of laser nytrahhy efficiency of the change in the haemoglobin status and erythrocyte aggregation in whole blood of multiple scattering of light // Proceedings of conference "Laser Optics '93".- St. Petersburg, 1993.- P. 611.

10.Korolevich A.N., Khairullina A.Ja., Shybochin L.P. Information Content in Phase Matrix Elements of Monolayered Erythrocites // Proceedings of conference "Laser Optics •93".- St. Peterburg, 1993. - P. 608.

11. Korolevich A.N., Khairullina A,Ja. Polarization characteristics of light scattering by erythrocytes under normal and pathological state // Proceedings SPIE.- 1994.- v. 2370.- P. 375-378.

12.Korolevich A.N., Khairullina A.Ja. Multi quasi-elastic circular-polarized light scattering by brownion moving

aspherical particles 11 Proceedings SPIE.- 1990. -V. 1403.-P. 364-371.

13.Khairullina A.Ja., Korolevich A.N., Oleinik T.V. Optical methods for studying laser effects on human blood erythrocytes // Proceedings SPIE.- 1992.- V. 1981.- P. 38-44.

14.Khairullina A.Ja., Korolevich A.N, Oleinik T.V. Evaluation of laser therapy efficiency of the change in the hemoglobins status and erythrocyte aggregation in whole blood at multiple scattering of light // Proceedings SPIE.- 1993.- V. 1864.- P. 124-129.

15.Korolevich A.N., Prigun N.P. Possibilities of lasers optical methods for diagnostics of morphological and optical parameters of whole blood under normal and pathological state // Proceedings of 6th International Conference on Laser Application in Life Science,- Jena, 1996,- P. P21.

16.Королевич A. H. , Хайруллина А. Я. Динамическая спектроскопия асферических частиц в условиях многократного рассеяния // Оптические методы исследования потоков: Тезисы докл. конф. . -Новосибирск, 1989- С. 258-259.

17.Королевич А.Н., Олейник Т.В., Хайруллина А. Я. Воздействие лазерного излучения на эритроциты крови человека // Современные методы контроля лазерного облучения крови и оценки эффективности лазерной терапии: Тезисы докл. конф. -Новосибирск, 1990.- С. 33-35.

18. Королевич А.Н. Эффективные коэффициенты диффузии дискообразных и сферических частиц при различной плотности упаковки // Труды III Всесоюзной конференции по спектроскопии

' рассеивающих сред.- Батуми, 1985.- С. 39-40.

РЕЗЮМЕ. Королевич Александр Николаевич. КОРРЕЛЯЦИОННАЯ И

ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ПРИ ИХ

БОЛЬШОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ.

Корреляционная спектроскопия, рассеяние света, многократное

рассеяние, поляризационная матрица рассеянного света,

характеристики крови, асферические частицы.

Установлена возможность использования метода корреляционной спектроскопии и угловых зависимостей и поляризационных элементов матрицы рассеянного света для определения характеристик рассеивающих частиц при больших концентрациях.

Показано, что в условиях большой концентрации рассеивающих частиц основное влияние на спектр флуктуации многократна рассеянного излучения оказывают не их геометрические, а оптические харантеристки.

Экспериментально установлено, что излучение с круговой поляризацией дольше сохраняет свое состояние поляризации, чех линейно поляризованное.

Экспериментально измерены все элементы матрицы рассеянного света при изменении степени агрегации дискообразных « сферических частиц. Показано, что общий вид матрицы в этой случае не изменяется, а наиболее чувствительными элементам» являются X

и

РЭЗЮИЕ. Каралевич Аляксандр Мкалаевич. КАРЭЛЯЦИЙНАЯ I ПАЛЯРЫЗАЦЫЙПАЯ СПЕКТРАСКАП1Я Б1ЯЛАГХЧНЫХ ЧАСЦ1НАК ПРЫ IX ВЯЛ1КЫ КАНЦЭНТРАЦЫЯХ.

Карэляцыйная спектраскап1я, рассеяние святла, шматразовае рассеяние. палярызацыйная матрьща рассеянага святла, характарыстык1 крыв!, асферычныя часцз.нк1.

Устаноулена магцынасць выкарыстання метаду карэляцыйная спектраскапИ для вызначэння характарыстык рассайваючых часцл.нак пры 1х вял!к1х канцэнтрацыях.

Паказана, што ва умовах вял!кай канцэнтрацы1 рассейваючых часцз.нак асноуны уплыу на спектр флуктуацый шматразова рассеянага выпраменьвання аказваюць не 1х геаметрычныя, а аптычныя характарыстыкз-.

Эксперыментальна устаноулена, што выпраменьванне з кругавой палярызацыяй даужэй захоувае свой стан палярызацьп, чым линейна палярызаванае.

Эксперыментальна змераны усе элементы матрыцы рассеянага

CBHTJia npw SHJ3HSHH1 cTyneHi arparaiiwi flwCKana«o6Hbrx i c^epwiiaix HacqiHaK. IIaKa3aHa, eito aryntHbi BbirJiHfl MaTpbmbi y r3thm BunaflKy He 3MHHJisi!ua, a HaSfionbm afluysaJitHbJMi ajjeweHTaMi y raTwx yKosax 3 ' HyiiJ3»mia X .

SUMMARY. Korolevich Alexander Nicolaevich. CORRELATION AND POLARIZATION SPECTROSCOPY OF HIGHLY-CONCENTRATED BIOLOGICAL PARTICLES.

Correlation spectroscopy, light scattering, multiple scattering, phase matrix, blood characteristics, aspherical particles.

Here is shown a possibility to use the correlation spectroscopy method as well as angular dependencies and polarization elements of phase matrix for determining characteristics of light scattering particles under their high concentrations.

The fluctuation spectrum of multiply scattered light is shown under high concentration of scattering particles to be mainly influenced by their optical characteristics, rather than by geometrical ones.

Circularly-polarized light is experimentally shown keeps its polarization state up to more optical thicknesses, than linearly-polarized one.

All elements of the phase matrix are measured for changing the aggregation degree of disk-like and spherical particles. The general form of the matrix is shown does not change in this case, but the most sensitive elements are X .

11

Королевич Александр Николаевич КОРРЕЛЯЦИОННАЯ И ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ПРИ БОЛЬШИХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ

Подписано к печати И.04.97 1997г. Формат ВО X 90 1/16 Тип бумаги - типографская. Печать офсетная. Печ. л. Уч. изд. л. Тираж 100. Заказ Бесплатно.

Институт физики им.Б. И. Степанова АН Беларуси 220072 МИНСК, пр.Скорины 70.

Отпечатано на ризографе Института физики им.Б. И. Степанова АН Беларуси.

Лицензия ЛВ N685 ОТ 23. 12. 1993