vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2018-54-3-316-325vestifm-335Research ArticleФИЗИКАPHYSICSРаспределение ИК-излучения от нелокального источника внутри биологической тканиDistribution of IR radiation from a non-local source inside the biological tissueИвановА. П.IvanovA. P.

Иванов Аркадий Петрович – член-корреспондент, доктор физико-математичеких наук, профессор, главный научный сотрудник.

пр. Независимости,  68-2, 220072, Минск.

Arkady P. Ivanov – Corresponding Member, D. Sc. (Physics  and  Mathematics),  Professor,  Senior  Researcher.

68-2, Nezavisimosti Ave., 220072, Minsk.

ivanovap@dragon.bas-net.byИнститут физики им. Б.И. Степанова Национальной академии наук БеларусиB.I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus201831102018543316325Copyright © Иванов А.П., 20182018Иванов А.П.Ivanov A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/335

Неинвазивные термографические методы основаны на измерении ИК-излучения, которое исходит от ткани человека и по которому, используя закон Кирхгофа, восстанавливается температура исследуемого участка тела. Недостатком метода является то, что температурное изображение зашумлено тепловым влиянием слоя ткани, находящимся между изучаемым органом внутри среды и тепловизором, и это ухудшает качество рассматриваемого изображения. Используя данные о распределении температуры внутри биологической среды от точечного источника, получено выражение для температуры от источников разных форм. Изучено влияние разных факторов, влияющих на распределение приращения яркости на поверхности среды от источника в виде цилиндра. К ним относится глубина залегания источника в среде, длина волны излучения, показатель поглощения, параметр теплоотдачи, высота и диаметр цилиндра. Дано сопоставление приращения яркости от источника и естественной яркости поверхности кожи. Показано, насколько яркость источника изменяет общую яркость поверхности в широком спектральном интервале.

Non-invasive thermographic methods are based on the measurement of IR radiation from human tissue and, by which using Kirchhoff’s law, it restores the temperature of the examined body region. The disadvantage of this method is that the temperature image is noisy due to the thermal influence of the tissue layer between the organ under study inside the medium and the thermal imager. This degrades the quality of the image under consideration. Using the data on the temperature distribution inside the biological medium from a point source, the expression for the temperature from different-shape sources was obtained. The influence of various factors on the brightness increment distribution at the medium surface from a source shaped as a cylinder is studied. These include the source depth in the medium, the radiation wavelength, the absorption index, the heat transfer parameter, the cylinder height and diameter. The brightness increment from the source and the natural brightness of the skin surface are compared. It is shown how the source brightness changes the full brightness of the surface in a wide spectral interval.

температуратеплопроводностьяркостьформула Планкатепловизортермографиябиотканьtemperaturethermal conductivitybrightnessPlanck’s formulathermal imagerthermographybiologicalВ.В. БарунV.V. BarunReferencesDraper, J. W. The calculation of skin temperature distribution in thermography / J. W. Draper, J. W. Boag // Phys. Med. Biol. – 1971. – Vol. 16, № 2. – P. 201–211. https://doi.org/10.1088/0031-9155/16/2/301Draper J. W., Boag J. W. The calculation of skin temperature distribution in thermography. Physics in Medicine and Biology, 1971, vol. 16, no. 2, pp. 201–211. https://doi.org/10.1088/0031-9155/16/2/301Gustafsson, S. E. Analytical calculation of the skin temperature distribution due to subcutaneous heat production in a spherical heat source (relevant to thermography) / S. E. Gustafsson, S. K. Nilsson, L. M. Torell // Phys. Med. Biol. – 1975. – Vol. 20, № 2. – P. 219–224. https://doi.org/10.1088/0031-9155/20/2/003Gustafsson S. E., Nilsson S. K., Torell L. M. Analytical calculation of the skin temperature distribution due to subcutaneous heat production in a spherical heat source (relevant to thermography). Physics in Medicine and Biology, 1975, vol. 20, no. 2, pp. 219–224. https://doi.org/10.1088/0031-9155/20/2/003Barun, V. V. Thermal action of a short light pulse on biological tissues / V. V. Barun, A. P. Ivanov // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2003. – Vol. 46, № 17. – P. 3243–3254. https://doi.org/10.1016/s0017-9310(03)00124-8Barun V. V., Ivanov A. P. Thermal action of a short light pulse on biological tissues. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, vol. 46, no. 17, pp. 3243–3254. https://doi.org/10.1016/s0017-9310(03)00124-8Hale, G. M. Optical constants of water in the 200 nm to 200 um wavelength region / G. M. Hale, M. R. Querry // Appl. Opt. – 1973. – Vol. 12, № 3, pp. 555–563. https://doi.org/10.1364/ao.12.000555Hale G. M., Querry M. R. Optical constants of water in the 200 nm to 200 um wavelength region. Applied Optics, 1973, vol. 12, no. 3, pp. 555–563. https://doi.org/10.1364/ao.12.000555Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел: пер. с англ / Г. Карслоу, Д. Егер. – М.: Наука, 1964. – 488 c.Carslaw H. S., Jaeger J. C. Conduction of Heat in Solids. 2nd ed. Oxford, Clarendon Press, 1959. 510 p.Госсорг, Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: пер. с фр. / Ж. Госсорг. – М.: Мир, 1988. – 416 с.Gaussorgues G. La Thermographie Infrarouge. Principes-TechnologieApplications. 4 Ed. Paris, Lavoisier, 1999. 586 p. (Russ. Ed.: Gossorg Zh. Infrakrasnaya termografiya. Osnovy, tekhnika, primenenie [Gossorg J. Infrared thermography. Fundamentals, techniques, application]. Moscow, Mir Publ., 1988. 452 p.). (in France).Фоторезисторы с кодом Грея из гетероэпитаксиальных структур Cdx Hg1-x Te на спектральный диапазон 2–11 мкм c термоэлектрическим охлаждением / А. В. Филатов [и др.] // Успехи прикладной физики. – 2015. – Т. 3, № 2. – С. 190–195.Filatov A. V., Karpov V. V., Susov E. V., Gribanov A. A., Kuznetsov N. S., Petrenko V. I. Photoresistors with a Gray code from heteroepitaxial structures Cdx Hg1-x Te on the 2–11 μm spectral range with thermoelectric cooling. Uspekhi prikladnoi fiziki = Advances in Applied Physics, 2015, vol. 3, no. 2, pp. 190–195 (in Russain).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.