Page 2 - Диагностика деминерализации эмали зуба с помощью терагерцовой спектроскопии

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012 34
Существует ряд методов аппаратной диагностики деминерализа-
ции эмали зуба, но они либо не могут применяться in vivo, либо
предполагают использование вредного для организма человека иони-
зирующего излучения. Например, трансмиссионная микрорадиогра-
фия (Transmission Microradiography (TMR)), позволяющая с высокой
точностью установить глубину деминерализации зубной эмали,
предполагает деление зуба на тонкие слои и изучение его in vitro [2].
Микрофокусная компьютерная томография (Microfocus Сomputer
Tomography (MCT)) позволяет изучать строение эмали зуба in vivo
[3], но в MCT используется ионизирующее рентгеновского излуче-
ние, вредное для организма человека.
В связи с отмеченным актуальной задачей является разработка
новых безвредных и эффективных методов исследования деминера-
лизации зубной эмали in vivo. Подобный метод исследования деми-
нерализации может быть разработан на основе терагерцовой (ТГц)
спектроскопии во временной области [4].
ТГц-излучение лежит между инфракрасной и микроволновой об-
ластями электромагнитного спектра [5]. Область ТГц-частот начина-
ется с 0,1 ТГц и заканчивается на 10 ТГц . ТГц-излучению присущи
свойства как излучения миллиметрового диапазона (высокая прони-
кающая способность), так и излучения инфракрасной области элек-
тромагнитного спектра (различные вещества в ТГц-области электро-
магнитного спектра обладают характерными линиями поглощения).
В ТГц-спектроскопии исследуемый объект облучается коротким
импульсом ТГц-излучения, длительность которого составляет всего
1 2 пс . Регистрируется отраженный от объекта или прошедший че-
рез него сигнал — временная зависимость напряженности электриче-
ского поля ( ) E t — с временным разрешением до 50 фс . Столь высо-
кое временное разрешение удается получить за счет того, что генера-
ция и детектирование импульсного ТГц-излучения осуществляются с
помощью ультракоротких лазерных импульсов оптического диапазо-
на, длительность которых составляет 50 100 фс .
Короткий импульс ТГц-излучения содержит спектральные со-
ставляющие от 0,1 до 3, 0 ТГц , что позволяет анализировать характе-
ристики исследуемого образца с помощью фурье-анализа [5]. На ос-
нове зарегистрированных ТГц-спектрометром сигналов можно опре-
делять спектральные зависимости амплитудных коэффициентов
пропускания и отражения исследуемой среды, ее диэлектрическую
проницаемость и коэффициент удельного поглощения ТГц-излуче-
ния веществом [6].
Энергия кванта ТГц-излучения, а следовательно, и ионизирую-
щая способность несоизмеримо ниже, чем у рентгеновского излуче-