Двухспектральная оптическая система для медицинской аппаратуры Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 681.7

ДВУХСПЕКТРАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЫ

Марина Петровна Егоренко

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры наносистем и оптотехники, тел. (383)343-91-11, e-mail: [email protected]

Рассчитана оптическая система, работающая в визуальном и терагерцовом диапазонах спектра для получения комбинированного изображения, используя два спектральных диапазона одновременно.

Ключевые слова: визуальный и терагерцовый диапазоны спектра, комбинированное изображение, двухспектральная оптическая система, решение медицинских задач.

TWO SPECTRAL OPTICAL SYSTEM FOR MEDICAL DEVICES

Marina P. Egorenko

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Senior lecturer, Department of Nanosystems and Optical Engineering, tel. (383)343-91-11, e-mail: [email protected]

The optical system that works in the visual and terahertz spectral ranges for the combined image using two spectral range zone simultaneously is designed.

Key words: visual and terahertz spectral ranges, combined image, two spectral optical system, the solution of medical problems.

В последнее время повысился интерес к использованию терагерцового диапазона длин волн для решения медицинских задач. Создание современных медицинских приборов ТГц-диапазона спектра на основе новой оптической элементной базе способно радикально изменить принципы и теоретические подходы к ранней медицинской диагностике и терапии хронических заболеваний (особенно раковых опухолей). В терагерцовом диапазоне спектра возможно определение раковых клеток под кожей больного. Однако, для лечения этих заболеваний, особенно с помощью лазерного излучения, необходимо знать точное расположение раковых клеток, что трудно достижимо по ТГц изображению.

Данную проблему частично можно решить применением двухспектральных оптических систем, которые работают в визуальном и ТГц диапазонах одновременно. Применение визуального диапазона спектра для определения положения раковых клеток позволяет повысить ее точность на 2, 3 порядка, в виду использования коротковолновой области излучения.

Предлагаемая оптическая система выполнена по патенту [1], теория расчета приведена в работах [2, 3]. Двухспектральная зеркально-линзовая система имеет единую оптическую ось, а разделение потока излучения по

спектру производится перед фокальной плоскостью. Незначительная корректировка смещения фокальных плоскостей производится линзами Пиацци-Смита. Эта оптическая система позволяет получить изображение одного участка объекта в едином масштабе, но в разных спектральных диапазонах. Дальнейшая электронная обработка изображений позволит получить комбинированное изображение визуального и терагерцового диапазонов спектра.

п / —i-— -—— - \ —i

/ / / / / / и 1 1

Рис. 1. Двухспектральная зеркально-линзовая система:

1 - положительная линза, выполненная в виде мениска; 2 - отрицательный мениск (зеркало Манжена); 3 - зеркало с наружным отражением, совмещенное со второй поверхностью положительной линзы 1; 4 - компенсатор аберраций, выполненный расклеенным из отрицательной линзы, являющейся центральной частью отрицательного мениска 2; 5 - спектроделительное зеркало; 6 и 7 -линзы Пиацци-Смита

Концентрация энергии в аберрационном кружке для визуального диапазона спектра (АХ = 0,486 - 0,9 мкм) и для терагерцового диапазона спектра (АХ = 100 - 300 мкм) приведены на рис. 2.

) 0ЕС 100 ОЕС

0 - 1 1 1 1 1 1 1 1

9 -

7

6 _

5 _

Ч _ .....'

3

-

0 -

1В,В0В

RRDIUS FROM CENTRDIO IN fin

100,000 RRDIUS FRDM CENTRDID IN fin

а) б)

Рис. 2. Графики концентрации энергии в аберрационном пятне:

а) визуальный диапазон спектра (радиус пятна 20 мкм); б) терагерцовый диапазон спектра (радиус пятна 200 мкм) Результаты моделирования показывают принципиальную возможность разработки единой оптической системы для визуального и терагерцового диапазонов спектра. Разработка современной оптической элементной базы для медицинской аппаратуры позволяет совершенствовать медицинские технологии для диагностики и лечения раковых заболеваний.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Егоренко М. П., Ефремов В. С. Пат. № 98072 Российской Федерации на полезную модель МПК^02В 17/00; Двухспектральная зеркально-линзовая система; заявитель и патентообладатель Сибирская государственная геодезическая академия. - № 2010108755/22 (012273); заявл. 09.03.10; опубл. 27.09.10.

2. Егоренко М. П. Расчет хроматизма увеличения многоспектрального зеркально-линзового объектива // Изв. вузов. Приборостроение. - 2007. - № 2. - С. 65-69.

3. Егоренко М. П., Ефремов В. С. Хроматические свойства зеркала Манжена в нескольких диапазонах спектра // Изв. вузов. Приборостроение. - 2009. - № 6. - С. 53-58.

© М. П. Егоренко, 2014