20036

۲۰۰۳۶

مدلسازي جابجايي طيفي فلورسانس القايي ليزري در محيط‌هاي بي‌نظم

كارشناسي ارشد

فيزيك - اتمي ـ مولكولي

۹۵-۹۷

۱۳۹۷/۰۹/۲۱

دكتر محمود ملاباشي - دكتر پرويز پروين

دكتر علي بوالي

فيزيك

مشخصه يابي نوري محيط‌هاي بي‌نظم، در كنار تصويربرداري، اطلاعات بسيار با ارزشي از تغييرات شيميايي و ساختاري اين محيط‌ها بدست مي‌دهد، كه نمونه‌اي از كاربردهاي مستقيم آن تشخيص و درمان بيماري‌هاي بافت‌هاي بيولوژيكي به خصوص انواع سرطان است. يكي از اين روش‌هاي نوري، طيف سنجي فلورسانس القايي ليزري است، كه به كار بردن تكنيك‌هاي مختلف آن در مورد محيط‌هاي ناهمگن اطلاعات موثقي بدست نمي‌دهد. طي سال‌هاي گذشته مطالعاتي به منظور دستيابي به يك روش نوين طيف سنجي بر مباني طيف سنجي فلورسانس القايي ليزري و بر پايه‌ي اندازه‌گيري ميزان جابجايي طيفي، انجام شده است. اين مطالعات شامل آزمايش‌هاي تجربي و تحليل نظري آنها بوده و تا كنون مدلي براي پيش بيني و بررسي صحت نتايج و در نتيجه تكميل روش طيف سنجي جابجايي طيفي، ايجاد نشده است. لذا در اين پژوهش سعي شده تا با مطالعه‌ي انتشار نور در محيط ناهمگن و بررسي تأثير اين انتشار بر طيف فلورسانس گسيل يافته، مدل رياضي مناسبي براي تكنيك مشخصه يابي تدوين شود؛ همچنين اين پژوهش با تحقيقات تجربي مرتبط با همين موضوع همراه بوده و مدلسازي با توجه به نتايج تجربي توسعه يافته است. در اين پژوهش جابجايي طيفي سرخ و آبي روي مولكول‌هاي فلوروفوري كه داراي جابجايي استوكس كوچك و هم‌پوشاني قابل توجه طيف جذب و گسيل هستند، بررسي شده است. حاصل اين پژوهش به صورت يك بسته‌ي نرم‌افزاري است كه با استفاده از كدنويسي در محيط نرم‌افزار متلب توليد شده است. اين بسته‌ي نرم‌افزاري اطلاعات اوليه از طيف‌هاي جذب و گسيل فلوفورهاي مختلف در غلظت واحد را به عنوان ورودي دريافت كرده و طيف فلورسانس گسيل يافته را به ازاي غلظت‌هاي مختلف فلوروفور و نيز تغيير ميزان عوامل پراكندگي، شبيه سازي مي‌كند. در نهايت صحت نتايج بدست آمده با استفاده از نتايج حاصل از آزمايش‌هاي تجربي پيشين، بررسي گرديده كه در مجموع يافته‌ها با تقريب خوبي توافق داشتند. واژه‌هاي كليدي: فلوئورسانس القايي ليزري، محيط‌هاي بي‌نظم، جابجايي طيفي، جابجايي استوكس، مدلسازي جابجايي طيفي

1397/11/16

Spectral shift modeling of Laser-induced fluorescence emission of scattering media

2/5/2019 12:00:00 AM

Optical characterization and imaging techniques, provide important information about the chemical and structural changes in the disordered media, that an example of its direct applications is the diagnosis and treatment of biological tissue diseases, especially the different types of cancer. one of these optical methods is laser-induction fluorescence spectroscopy (LIF), which applying its various techniques to heterogeneous media doesn’t provide credible information. In recent years, studies have been led to achieving a novel spectroscopy method, which is based on LIF and based on measurements of the spectral shift. these studies included experimental and theoretical analysis of them. but so far, there hasn't been a model for predicting and verifying the results and completing spectral shift spectroscopy. Therefore, in this study, we have tried to develop a mathematical model for characterization technique, by studying the diffusion of light in a heterogeneous media and the effect of this propagation of light on the fluorescence emission spectra. this research is also accompanied by experimental research related to this subject, and modeling is developed according to experimental results. In this study, the red/blue spectral shift of the fluorophore molecules with a small Stokes shift and significant overlap of absorption and emission spectra have been investigated. The result of this research is a software package developed using coding in the MATLAB. the generated program receives the initial information of the absorption and emission spectra of different fluorophores in the unit concentration as inputs and simulates the fluorescence emission spectrums for different fluorescence concentrations and various factors of scattering. finally, the validity of the results was verified by the results of previous experimental experiments, that generally, the findings agreed with a good approximation. Keywords: laser-induced fluorescence spectroscopy; Turbid media; Spectral shift; Stokes shift; spectral shift modeling