Отзыв ведущей организации (1025281)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

И.А. Щербаков ь~ 2017 ОТЗЫВ ведущей организации на диссертацию Зайцева Кирилла Игоревича «Метод исследования диэлектрических характеристик сильно поглощающих сред и биологических тканей в терагерцовой импульсной спектроскопии», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07 — «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» Актуальность темы диссертации. Диссертация К.И.Зайцева посвящена разработке метода исследования терагерцовых диэлектрических характеристик сильно поглощающих сред и, в частности, биологических тканей, методами терагерцовой импульсной спектроскопии, а также применению разработанного метода для изучения терагерцовой диэлектрической проницаемости тканей здоровой и пораженной кожи.

Терагерцовая диэлектрическая спектроскопия является уникальным инструментом фундаментальных и прикладных исследований в физике конденсированного состояния, химии, биологии, медицине и в других областях. Особый интерес вызывают ее биомедицинские приложения, в том числе разработка методов терагерцовой медицинской диагностики заболеваний человека. Существующие разработки в области спектроскопических методов терагерцовой медицинской диагностики основаны на сопоставлении спектральных зависимостей терагерцовых диэлектрических характеристик здоровых и пораженных тканей. Одним из важных моментов в таких методах является процесс восстановления терагерцовых диэлектрических характеристик образца на основе обработки сигналов, получаемых на терагерцовых'спектрометрах; математически такой процесс связан с решением некорректно поставленной обратной задачи.

Получению устойчивого решения такой обратной задачи зачастую препятствуют множество факторов, в особенности при изучении сильно поглощающих сред или водосодержащих биологических тканей. Актуальность темы диссертационной работы К.И.Зайцева определяется потребностью в разработке новых комплексных методов исследований терагерцовых диэлектрических характеристик сильно поглощающих сред и биологических тканей, устойчивых к различным факторам и характеризующихся высокой точностью определения диэлектрической проницаемости исследуемого объекта.

Основные результаты диссертации. Диссертация К.И.Зайцева состоит из введения, трех глав и заключения. Во введении (стр. 4-11) автор обосновывает актуальность выбранного направления исследований, формулирует цель и задачи работы. В первой главе диссертации, озаглавленной «Анализ методов терагерцовых спектроскопических исследований» (стр. 12 — 52), на основе обзора современного состояния исследований в области биомедицинскнх приложений терагерцовых технологий автор выбирает подходящий для изучения биологических тканей метод спектроскопических исследований — метод терагерцовой импульсной спектроскопии с временным разрешением. Этот метод позволяет регистрировать спектральную зависимость характеристик электромагнитного излучения, провзаимодействовавшего с исследуемым объектом, и восстанавливать спектры его диэлектрических характеристик напрямую, без дополнительного анализа с применением интегральных соотношений Крамерса-Кронига с присущими ему неопределенностями.

Во второй главе диссертации, озаглавленной «Моделирование процесса взаимодействия терагерцового импульсного излучения с сильно поглощающими средами и биологическими тканями т гЬо» (стр. 53 — 99), автором рассматриваются подходы к аналитическому описанию и численному моделированию взаимодействия терагерцового импульсного излучения с диэлектрическими средами, в том числе с сильно- поглощающими веществами и биологическими тканями.

С учетом того, что терагерцовые диэлектрические спектры тканей здоровой и пораженной кожи часто можно описать релаксационной моделью Дебая, автором выполнена серия соответствующих численных экспериментов. Им продемонстрированы возможности дифференциации тканей здоровой кожи и кожи с заболеванием базальноклеточным раком с помощью метода терагерцовой импульсной спектроскопии. Это сделано на основе оригинального пакета программ, реализующего конечно-разностный метод численного решения уравнений Максвелла в дисперсионных сильно поглощающих средах.

Автором также предложен оригинальный метод восстановления частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости сильно поглощающих сред и биологических тканей, основанный на обработке сигналов с терагерцового импульсного спектрометра. Метод использует три типа сигналов импульсного спектрометра (один сигнал от образца и два опорных сигнала) и учитывает конечное число импульсов-спутников.

С использованием предложенного метода автовом проводятся исследования устойчивости решения обратной задачи. Методы численного моделирования применяются для анализа влияния на точность оценки диэлектрической проницаемости таких «мешающих» факторов, как шумы в сигналах спектрометра и флуктуации пространственного положения образца. В третьей главе диссертации, озаглавленной «Экспериментальное исследование терагерцовых диэлекгрических характеристик сильно поглощающих сред и биологических тканей т иго» (стр. 100-134), описана разработка экспериментальной установки, реализующей новый метод восстановления диэлектрической проницаемости. Для решения проблемы доставки терагерцового излучения к объекту исследований предлагается использовать оригинальный сапфировый фотонно-кристаллический волновод.

Данный волновод, характеризующийся одновременно минимальной дисперсией и достаточно низкими потерями в широком рабочем спектральном диапазоне, предложен впервые. Созданная экспериментальная установка применяется автором для исследований диэлектрических характеристик здоровой и пораженной кожи т иго. Результаты выполненных исследований показывают, что обеспечиваемая разработанным методом точность определения спектров диэлектрической проницаемости достаточна для дифференциации вида тканей. Так, в результате терагерцовых спектроскопических исследований пигментных невусов кожи т иго автором впервые демонстрируется возможность дифференциации обыкновенных и диспластических невусов.

Это свидетельствует о перспективности применения разработанного метода для диагностики диспластических невусов и меланомы кожи. В заключении (стр. 135) автором формулируются основные результаты диссертации. Таким образом, результатом выполнения диссертационной работы явилось создание метода восстановления терагерцовой диэлектрической проницаемости сильнопоглон1ающих сред и биологических тканей с помощью терагерцовой импульсной спектроскопии.

Достоверность диссертационных результатов определяется корректным рассмотрением исследуемых физических процессов, корректным применением методов исследования и использованием адекватных и правомерных допущений. Свидетельством достоверности также является полное согласие результатов с известными литературными данными независимых исследовательских групп. На наш взгляд, научной новизной обладают: 1. Разработанный многоканальный метод восстановления терагерцовых диэлектрических характеристик сильно поглощающих сред и биологических тканей, обеспечивающий высокую точность определения комплексной диэлектрической проницаемости.

2. Разработанные сапфировые терагерцовые фотонно-кристаллические волноводы, характеризующиеся малой дисперсией и низкими потерями в широком спектральном диапазоне. 3. Результаты по терагерцовым диэлектрическим характеристикам здоровой кожи, обыкновенных и днспластических невусов и иго. Практическая ценность диссертационных результатов определяется следующими факторами: 1.

Разработанный метод восстановления терагерцовых диэлектрических характеристик может применяться для исследования физических свойств различных сильно-поглощающих сред в исследовательских лабораториях, для исследования характеристик биологических тканей в медицинских учреждениях, а также для создания методов неразрушающего контроля конструкционных материалов. 2. Предложенные сапфировые фотонно-кристаллические волноводы на основе профилированных кристаллов сапфира могут применяться для доставки терагерцового излучения к объекту исследования в различных системах. 3. Разработанный метод анализа терагерцовой диэлектрической проницаемости пигментных невусов кожи может использоваться для создания новых методов диагностики диспластических невусов и меланомы кожи. В качестве замечаний можно привести следующие.

1. При анализе результатов терагерцовой диэлектрической спектроскопии пигментных новообразований кожи автор ограничивается лишь качественным рассмотрением частотных зависимостей терагерцовых спектров исследованных тканей. Представляется интересным проведение дополнительного анализа экспериментальных данных, основанного на обработке спектров в рамках моделей Дебая и/или Лорентца с последующим количественным анализом полученным характеристик. 2. Автор анализирует устойчивость восстановления терагерцовых спектров диэлектрической проницаемости к таким «мешающим» факторам, как шумы в сигналах спектрометра и флуктуации пространственного положения образца. Целесообразно было бы рассмотреть также влияние других факторов, таких, например, как флуктуации влажности атмосферы и флуктуации параметров сигнала терагерцового импульсного спектрометра.

3. Наглядной и убедительной демонстрацией эффективности разработанного метода определения диэлектрических спектров сильно поглощающих материалов было бы проведение измерений спектров хорошо известных материалов, например, легированных полупроводников или полимеров. Представленные замечания не снижают научную и техническую ценности работы, не сказываются на ее результатах и не влияют на общую положительную оценку диссертации. З аведующий лабораторией ОСС ИОФ РАН, д.ф.-м.н.

Б.П.Горшунов. Подпись Горшунова Б.П. заверяю, Ученый секретарь ИОФ РАН д.ф.-м.н. С.Н.Андреев. Заключение. Рецензируемая диссертация представляет собой самостоятельную научную работу, содержащую новые решения актуальной научно-практической задачи. Основные результаты диссертации получили достаточную апробацию в научной печати и на конференциях. Автореферат отражает содержание работы и содержит все основные выводы и результаты. Материалы диссертации свидетельствуют о достаточно высоком уровне теоретической и практической подготовки К.И.Зайцева в соответствующей области.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации