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[硕士论文] 孙雨薇
电子与通信工程 西安电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:本文主要研究如何提高2.4GHz细胞辐照系统中细胞层比吸收率(SAR)分布和细胞液SAR分布均匀度问题,并分析细胞层SAR分布均匀度较好情况下辐照系统的辐射效率。
  首先介绍了生物电磁学、FDTD时域有限差分算法基本理论及其相关内容,基于此建立了三个仿真模型,即培养皿模型、矩形波导谐振腔模型和TEM小室模型。分别对矩形波导谐振腔E极化和H极化下细胞SAR分布进行仿真计算,得到其细胞层SAR分布相对标准偏差(RSD)分别为33.84%和51.44%;其细胞液S AR分布RSD分别为60.16%和54.18%。
  然后为提高细胞 SAR分布均匀度,对培养皿置于磁场最大和电场最大两种情况,采取旋转矩形波导谐振腔的方式分别进行优化。仿真分析后得到当矩形波导谐振腔绕y轴旋转90度,将培养皿置于磁场最大处得到的细胞层 SAR分布 RSD为16.93%。当将矩形波导谐振腔绕x轴旋转10度,培养皿置于电场最大处得到的细胞液SAR分布RSD为44.65%。再分别对矩形波导谐振腔中细胞层SAR分布均匀度最优的四个设置方案,分析计算其辐射效率。
  最后,由于 TEM小室与矩形波导场分布存在相似性,因此对 TEM小室辐照系统是否适用于所提出的优化方案进行了仿真验证。得到当将TEM小室绕平行于y轴且穿过培养皿中心的轴线旋转142度时,细胞层SAR分布RSD为32.08%。当将TEM小室绕平行于x轴且穿过培养皿中心的轴线旋转50度时,细胞液SAR分布RSD为42.69%。并且对 TEM中细胞层 SAR分布均匀度最优情况,分析计算其辐射效率。由仿真结果可以看出,本文优化方法有助于提高细胞培养皿辐照均匀度。
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