毫米波體外細(xì)胞實驗SAR分布階梯誤差研究.pdf

1、近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種通訊設(shè)備廣泛應(yīng)用到人們的生活中，基于毫米波較大的頻率范圍和寬帶寬的固有優(yōu)點，以及在這個帶寬內(nèi)大功率源的可利用性，毫米波逐漸的應(yīng)用到無線通訊設(shè)備、目標(biāo)報警設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控裝置、遠(yuǎn)程傳感系統(tǒng)等方面。然而，使用各種高科技產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁效應(yīng)也改變了我們賴以生存的環(huán)境，對人類的健康以及其他生物體產(chǎn)生了一些積極或消極的影響。因此，毫米波在生物電磁效應(yīng)方面的應(yīng)用研究越來越廣泛，例如應(yīng)用在眼角膜輻射劑量研究和皮膚癌檢測

2、等醫(yī)學(xué)治療方面。本文采用毫米波體外細(xì)胞實驗劑量學(xué)研究，完成了以下三部分工作：
　?。?）使用XFDTD軟件構(gòu)造常見的帶有半月面規(guī)格的直徑為35mm的細(xì)胞培養(yǎng)皿模型，基于計算機(jī)資源的可利用性，預(yù)先選擇0.125mm的網(wǎng)格分辨率，并采用常見的通訊頻率42.3GHz和61.2GHz對模型進(jìn)行仿真和分析，利用入射波在電場平面和磁場平面電場的奇偶對稱性，用兩個對稱邊界將問題空間優(yōu)化為原來尺寸的四分之一，并對天線的位置和旋轉(zhuǎn)參數(shù)做了相應(yīng)的調(diào)整

3、，得出0.125mm分辨率的體元尺寸可以提供合適且高精度的場。
　　（2）在頻率為60.5GHz、幅值為1V/m的毫米波下，采用平面波照射和天線照射兩種激勵源，對細(xì)胞培養(yǎng)液進(jìn)行輻射仿真和計算，使用細(xì)胞SAR分布作為劑量研究，分析不同傳播方向和極化方向下細(xì)胞SAR的分布，考慮細(xì)胞的照射均勻性和輻射效率，確定選擇入射波從培養(yǎng)皿底部向上照射為最優(yōu)的入射方式，通過仿真計算得到細(xì)胞SAR分布圖。接下來，根據(jù)入射波在不同材質(zhì)分界面的散射理論，

4、通過分析得出入射波在細(xì)胞培養(yǎng)皿底盤和空氣之間的分界面以及細(xì)胞培養(yǎng)皿底盤和細(xì)胞培養(yǎng)液之間的分界面上出現(xiàn)的散射波，是細(xì)胞SAR分布照射不均勻性的主要原因。
　?。?）為了抑制細(xì)胞與空氣層邊界的SAR分布階梯誤差，我們將影響階梯誤差的入射波極化角度和網(wǎng)格分辨率這兩個因素都調(diào)整到最優(yōu)，并設(shè)計了面積補(bǔ)償算法和局部模型優(yōu)化方法進(jìn)行階梯誤差修正。在面積補(bǔ)償算法中，通過觀察將細(xì)胞層網(wǎng)格和空氣層網(wǎng)格各自分成三種類型，根據(jù)每種網(wǎng)格類型所在的位置和角度