Приложение на фотоелектричния ефект в медицината
Извършена работа през 2002 г
Приложение на фотоелектричния ефект в медицината - раздел Медицина, - 2002 - Фотоелектричният ефект и приложението му в медицината Приложение на фотоелектричния ефект в медицината. Електровакуумни или полупроводникови Ат.
Приложение на фотоелектричния ефект в медицината. Електровакуумни или полупроводникови устройства, чийто принцип на действие се основава на фотоелектричния ефект, се наричат фотоелектронни. Помислете за устройството на някои от тях. Най-често срещаното фотоелектронно устройство е фотоклетката. Фотоелектрическа клетка, базирана на външен фотоелектричен ефект, се състои от източник на електрони - фотокатод К, върху който влиза светлина, и анод А. Цялата система е затворена в стъклен контейнер, от който се изпомпва въздух.
Фотокатодът, който е фоточувствителен слой, може директно да се нанесе върху част от вътрешната повърхност на балона. Фигурата показва диаграма на включването на фотокатод във веригата. Ориз. 1. За вакуумните фотоклетки режимът на работа е режимът на насищане, който съответства на хоризонталните участъци на CVC, получени при различни стойности на светлинния поток (фиг. 2). Ориз. 2. Основният параметър на фотоклетката е нейната чувствителност, изразена като отношение на силата на фототока към съответния светлинен поток.
Тази стойност при вакуумните фотоклетки достига стойност от порядъка на 100 μA/lm. За увеличаване на силата на фототока се използват и пълни с газ фотоклетки, при които в инертен газ възниква несамостоятелен тъмен разряд, а вторичната емисия на електрони е емисия на електрони, възникваща в резултат на бомбардиране на металната повърхност от лъч от първични електрони. Последният намира приложение във фотоумножителните тръби (ФЕУ). Схемата на PMT е показана на фиг. 3. Фотоните, падащи върху фотокатода K, излъчват електрони, които се фокусират върху първия електрод (динод)E1. В резултат на вторична емисия на електрони повече електрони излитат от този динод, отколкото падат върху него, т.е. има един вид размножаване на електрони. Умножавайки се върху следващите диноди, електроните в крайна сметка образуват ток, усилен стотици хиляди пъти в сравнение с първичния фототок.
Ориз. 3. PMTs се използват главно за измерване на малки лъчисти потоци, по-специално те регистрират свръхслаба биолуминесценция, което е важно в някои биофизични изследвания.
Външният фотоелектричен ефект е в основата на работата на тръба за усилване на изображението (EOC), която е предназначена да преобразува изображение от една област на спектъра в друга, както и да подобри яркостта на изображенията. Схемата на най-простата тръба за усилване на изображението е показана на фиг. 4. Светлинното изображение на обекта 1, проектирано върху полупрозрачен фотокатод K, се преобразува в електронно изображение 2. Електроните, ускорени и фокусирани от електрическото поле на електродите E, удрят луминесцентния екран E. Тук електронното изображение отново се преобразува в светлинно изображение 3 поради катодолуминесценция. 4. В медицината тръбите за усилване на изображението се използват за подобряване на яркостта на рентгеновото изображение, което може значително да намали дозата радиация на човек.
Ако сигналът от тръбата за усилване на изображението се приложи под формата на сканиране към телевизионна система, тогава на телевизионния екран може да се получи „топлинно“ изображение на обекти.
Части от тялото, които имат различна температура, се различават на екрана или по цвят, ако изображението е цветно, или по светлина, ако изображението е черно-бяло. Такава техническа система, наречена термовизионна камера, се използва в термографията. Порталните фотоклетки имат предимство пред вакуумните, тъй като работят без източник на ток. Една от тези фотоклетки - меден оксид - е показана на диаграмата на фиг. 5. Фиг. 5. Медна плоча, служеща като едно цялоот електродите, покрити с тънък слой меден оксид Cu2O (полупроводник). Прозрачен слой от метал (например злато Au) се нанася върху меден оксид, който служи като втори електрод.
Ако фотоклетката се освети през втория електрод, тогава между електродите ще се появи фото-емф, а когато електродите са затворени, в електрическата верига ще тече ток в зависимост от светлинния поток. Чувствителността на вентилните фотоклетки достига няколко хиляди микроампера на лумен.
На базата на високоефективни вентилни фотоклетки с ефективност, равна на 15% за слънчева радиация, се създават специални слънчеви батерии за захранване на бордовото оборудване на спътници и космически кораби. Зависимостта на силата на фототока от осветеността (светлинния поток) позволява използването на фотоклетки като луксметри, което се използва в санитарно-хигиенната практика и във фотографията за определяне на експозицията (в експонометрите). Някои вентилни фотоклетки (талиев сулфид, германий и др.) са чувствителни към инфрачервено лъчение, те се използват за откриване на нагрети невидими тела, тоест разширяват възможностите за зрение.
Други фотоклетки (селен) имат спектрална чувствителност, близка до човешкото око, което отваря възможността за използването им в автоматични системи и устройства вместо окото като обективни приемници на обхвата на видимата светлина. Феноменът на фоторезистора също се основава на явлението фотопроводимост.
Най-простият фоторезистор (фиг. 6) е тънък слой от полупроводник 1 с метални електроди 2; 3 - изолатор. Фоторезисторите, подобно на фотоклетките, ви позволяват да определите някои светлинни характеристики и се използват в автоматични системи и измервателно оборудване. Ориз. 6.