2.4GHz细胞辐照系统效率均匀度优化研究

发布时间：2017-08-05 22:16

  本文关键词：2.4GHz细胞辐照系统效率均匀度优化研究

  更多相关文章： 培养皿 比吸收率 相对标准偏差 矩形波导谐振腔 TEM小室

【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SAR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。
【关键词】：培养皿 比吸收率 相对标准偏差 矩形波导谐振腔 TEM小室
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH79
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 研究背景14-19
• 1.1.1 生物电磁学研究进展14-15
• 1.1.2 生物电磁学效应15-17
• 1.1.3 生物电磁剂量学17-19
• 1.2 细胞培养皿电磁辐照系统19-20
• 1.3 论文内容安排20-22
• 第二章 FDTD时域有限差分算法22-32
• 2.1 FDTD时域有限差分算法背景及原理22-28
• 2.1.1 研究背景22-23
• 2.1.2 FDTD时域有限差分算法原理23-27
• 2.1.3 数值稳定条件27-28
• 2.2 XFDTD软件简介28-32
• 第三章 仿真模型建立32-40
• 3.1 细胞培养皿模型建立32-34
• 3.2 矩形波导谐振腔模型建立34-37
• 3.3 TEM小室模型建立37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 矩形波导谐振腔辐照系统仿真40-58
• 4.1 XFDTD仿真软件计算参数设置40-41
• 4.2 细胞比吸收率SAR41-43
• 4.2.1 细胞比吸收率SAR定义41-42
• 4.2.2 细胞层SAR分布原理42-43
• 4.3 矩形波导谐振腔模型仿真43-55
• 4.3.1 矩形波导谐振腔细胞SAR分布及旋转优化43-49
• 4.3.2 矩形波导谐振腔旋转方向优化49-55
• 4.4 辐射效率分析55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 TEM小室辐照系统仿真58-64
• 5.1 TEM小室模型仿真58-62
• 5.1.1 TEM小室细胞SAR分布及旋转优化58-60
• 5.1.2 TEM小室模型旋转方向优化60-62
• 5.2 辐射效率分析62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 工作总结64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-70
• 作者简介70-71

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本文编号：627187