Date portal
« Vestnik KRSU»

Среда, содержащая металлические наночастицы в области терагерцевого излучения, обладает чрезвычайно нелинейной зависимостью коэффициента поглощения от фактора наполнения среды наночастицами – параметра, характеризующего объёмную долю, занимаемую наночастицами в среде. Особенность поглотительных свойств такой среды в том, что её эффективный коэффициент поглощения обеспечивается всем множеством наночастиц, а наибольшую вероятность поглощения фотона можно обеспечить в наночастицах на краю среды (в частности, в терагерц-инфракрасном конвертере – на краю, обращённом к инфракрасной камере). Именно такие краевые наночастицы, нагретые поглощенными фотонами, становятся источниками инфракрасного излучения и позволяют визуализировать источник терагерцевого излучения – создать его изображение с помощью инфракрасной камеры. Для разработки терагерц-инфракрасного конвертера, предназначенного для визуализации раковой ткани, выполнена оценка фактора наполнения среды и соответствующей концентрации наночастиц золота диаметром 8,5 нм для излучения с частотой 0,38 ТГц, обеспечивающей наибольшую контрастность изображения границы раковой и здоровой биологической ткани. Фактор наполнения следует выбирать в диапазоне 0,5–0,6, что соответствует концентрациям наночастиц (1,5÷2)·1015 мм–3.

визуализация; конвертер; концентрация; матрица; наночастица; поглощение; раковая биоткань; терагерц; фактор наполнения; фотон

Нанобөлүкчөлөрү бар чөйрөнүн терагерц жыштыктарындагы нурларды жутуу коэфициентинин ошол чөйрөнүн нанбөлүкчөлөр менен толтурулуу факторунан (б.а. чөйрөдөгү нанобөлүкчөлөр ээлеген көлөмдүн үлүшүн мүнөздөөчү параметрден) көз карандылыгы өтө сызыктуу эмес болуп саналат. Мындай чөйрөнүн жутуу касиеттеринин өзгөчөлүгү – анын эффективдүү жутуу коэффициенти андагы болгон бардык нанобөлүкчөлөрдүн көптүгү аркылуу аныкталат жана фотондордун эӊ ыктымалдуу жутулушун чөйрөнүн четиндеги (мисалы, терагерц-инфракызыл конвертеринде – инфракызыл камерага караган четиндеги) нанобөлүкчөлөр аркылуу камсыз кылса болот. Фотондорду жакшы жуткан бул четтеги нанобөлүкчөлөр ысышат да, инфракызыл нурлануунун булагы болуп калышат, демек, терагерц нурлануусунун булагын сүрөттөөгө – инфракызыл камеранынын жардамы менен анын сүрөттөлүшүн түзүүгө мүмкүнчүлүк берет. Рак тканынын сүрөттөлүшүн алуу үчүн колдонгонго боло турган терагерц-инфракызыл конвертерин түзүү максатында чөйрөнүн толтурулуу факторун жана ага туура келүүчү диаметри 8,5 нм болгон алтын нанобөлүкчөлөрүнүн концентрациясын баалоо жүргүзүлгөн. Баалоо 0,38 ТГц жыштыгындагы нурлануу үчүн жүргүзүлдү. Себеби, бул жыштыкта рак жана биологиялык таза ткандардын чек арасынын сүрөттөлүшүнүн эӊ жогорку контрастуулугун камсыздаса болот. Толтурулуу факторун 0,5–0,6 диапазонунда тандоо керек, бул нанобөлүкчөлөрдүн (1,5÷2)·1015 мм–3 концентрациясына туура келет.

жутуу; конвертер; концентрация; матрица; нанобөлүкчө; сүрөттөө; рак биотканы; терагерц; толтурулуу фактору; фотон

In the terahertz radiation range, a medium containing metal nanoparticles has an extremely nonlinear dependence of the absorption coefficient on the factor of filling the medium with nanoparticles – a parameter characterizing the volume fraction occupied by nanoparticles in the medium. The peculiarity of the absorption properties of such a medium is that its effective absorption coefficient is provided by the entire set of nanoparticles, and the highest probability of photon absorption can be ensured in nanoparticles at the edge of the medium (in particular, in a terahertz-to-infrared converter – at the edge facing the infrared camera). It is these edge nanoparticles, heated by absorbed photons, that become sources of infrared radiation and make it possible to visualize the source of terahertz radiation – to create its image using an infrared camera. In order to develop a terahertz-to-infrared converter intended for visualization of cancerous tissue, the filling factor of the medium and the corresponding concentration of gold nanoparticles with a diameter of 8.5 nm were assessed for radiation with a frequency of 0.38 THz, which provides the highest image contrast of the margin of cancerous and healthy biological tissue. The filling factor should be selected in the range of 0.5–0.6, which corresponds to the concentration of nanoparticles (1.5÷2)·1015 mm–3.

visualization; converter; concentration; matrix; nanoparticle; absorption; cancerous tissue; terahertz; filling factor; photon