Угловая фотометрия биологических тканей методом эллипсоидальных рефлекторов

Angular measurements in optics of biological tissues are used for different applied spectroscopic task for roughness surface control, define of refractive index and for research of optical properties. Purpose of the research is investigation of the reflectance of biologic tissues by the ellipsoidal reflector method under the variable angle of the incident radiation.The research investigates functional features of improved photometry method by ellipsoidal reflectors. The photometric setup with mirror ellipsoid of revolution in reflected light was developed. Theoretical foundations of the design of an ellipsoidal reflector with a specific slot to ensure the input of laser radiation into the object area were presented. Analytical solution for calculating the angles range of incident radiation depending on the eccentricity and focal parameter of the ellipsoid are obtained. Also created the scheme of image processing at angular photometry by ellipsoidal reflector.The research represents results of experimental series for samples of muscle tissues at wavelengths 405 nm, 532 nm, 650 nm. During experiment there were received photometric images on the equipment with such parameters: laser beam incident angles range 12.5–62.5°, ellipsoidal reflector eccentricity 0.6, focal parameter 18 mm, slot width 8 mm.The nature of light scattering by muscle tissues at different wavelengths was represented by graphs for the collimated reflection area. The investigated method allows qualitative estimation of influence of internal or surface layers of biologic tissues optical properties on the light scattering under variable angles of incident radiation by the shape of zone of incident light.Угловые измерения в оптике биологических тканей широко применяются для решения различных прикладных спектроскопических задач для контроля шероховатой поверхности, определения показателя преломления, а также для изучения оптических свойств. Целью данной работы являлось исследование отражающей способности биологических тканей методом зеркальных эллипсоидов вращения при переменных углах падения зондирующего изучения.В работе исследуются функциональные возможности усовершенствованного метода фотометрии эллипсоидальными рефлекторами. Разработана и представлена установка для фотометрии зеркальным эллипсоидом вращения в отраженном свете. Для обеспечения работы метода представлены теоретические основы конструирования эллипсоидального рефлектора с характерным пазом для обеспечения ввода лазерного излучения в исследуемую область. Получены аналитические выражения для вычисления диапазона углов падающего излучения в зависимости от эксцентриситета и фокального параметра эллипсоида. Также представлена усовершенствованная схема обработки изображений, получаемых при угловой фотометрии эллипсоидальными рефлекторами.Представлены результаты серии экспериментальных исследований для мышечной ткани на длинах волн 405 нм, 532 нм и 650 нм. В ходе эксперимента были получены фотометрические изображения при использовании фотометра со следующими конструктивными параметрами: диапазон угла падения лазерного излучения 12.5–62.5°, эксцентриситет эллипсоидального рефлектора 0,6, фокальный параметр 18 мм и ширина паза 8 мм.Характер светорассеяния мышечными тканями на различных длинах волн представлен графиками для зоны коллимированного отражения. При этом форма зоны падающего потока позволяет оценить влияние оптических свойств внутреннего или приповерхностного слоя биологической тканине на светорассеяние при различных углах падения

ЗРОШУВАЛЬНА МЕЛІОРАЦІЯ ЗЕМЕЛЬ В УМОВАХ ЗМІНИ КЛІМАТУ

Excessively rapid climate change due to an increase in average temperature has the effect of increasing the intensity of dry conditions. Irrational use of water reserves for permanent pollution of water resources only worsens the situation. In regions that previously experienced droughts, drought conditions are observed due to the increase in demand for water and an increase in its scarcity.A change in the regime of moistening will lead to a change in the water flow of rivers, the water content of the country's largest rivers may decrease by 30%, and the water content of small rivers may stop altogether. In terms of water reserves that are formed on the territory of the country and are available for use, Ukraine is one of the least well-off countries in Europe. The main sources of water entering the soil are atmospheric precipitation, as well as groundwater, provided that it is shallow. Land irrigation is one of the main factors of agricultural intensification in areas with insufficient and unstable irrigation.In conditions of limited water resources, an important reserve of irrigation water is municipal and industrial wastewater. Domestic and industrial wastewater is 99% water and 0.1% organic and inorganic compounds, including macronutrients such as nitrogen, phosphorus, and potassium, as well as micronutrients. The admixture of industrial effluents may add toxic compounds, but not in dangerous amounts, so only the sensitivity of irrigated crops to boron is taken into account. The presence of large amounts of wastewater and manure waste near large livestock complexes creates a serious environmental problem. One of the effective ways to solve it is to use these effluents for irrigation, which provides biological purification. In wastewater from animal husbandry complexes, the content of total nitrogen reaches 0.3%, phosphorus – 0.08%, potassium – 0.7%, but in the process of preparing the effluents for irrigation, the content of these substances decreases.The use of municipal and industrial wastewater for irrigation performs an ecological function, as it provides additional purification of wastewater in the soil and prevents environmental pollution; surface water bodies – receivers of this water and will reduce the load on the natural water resource.Надмірно стрімка зміна клімату через підвищення середньої температури впливає на збільшення інтенсивності посушливих умов. Нераціональне використання запасів води на постійне забруднення водних ресурсів лише погіршують ситуацію. В регіонах, які раніше на зазнавали посух, спостерігаються посушливі умови спричинені зростанням попиту на воду та збільшенням її дефіциту. Зміна режиму зволоження призведе до зміни водного стоку річок, водність найбільших річок країни може знизитись на 30%, а малих – зовсім припинитися. За запасами води, що формуються на території країни й є доступними для використання, Україна є однією з найменш забезпечених країн Європи. Основними джерелами надходження води в ґрунт є атмосферні опади, а також підґрунтові води за умови неглибокого їх залягання. Зрошення земель є одним із основних факторів інтенсифікації землеробства в районах з недостатнім та нестійким зволоженням. В умовах обмежених водних ресурсів важливим резервом поливної води є комунально-побутові та промислові стічні води. Побутові та промислові стічні води на 99% складаються з води та на 0,1% з органічних та неорганічних сполук, включаючи живильні макроелементи, такі як азот, фосфор та калій, а також живильні мікроелементи. Домішка промислових стоків може додавати токсичні з’єднання, але не в небезпечній кількості, тому беруть до уваги лише чутливість зрошуваних сільськогосподарських культур до бору. Наявність біля великих тваринницьких комплексів значних обсягів стічних вод та гнойових відходів створює серйозну екологічну проблему. Одним з ефективних шляхів її розв’язання є використання цих стоків для зрошення, що забезпечує біологічне очищення. У стічних водах тваринницьких комплексів уміст загального азоту досягає 0,3%, фосфору – 0,08%, калію – 0,7%, проте в процесі підготовки стоків до зрошення вміст цих речовин зменшується.Використання комунально-побутових і промислових стічних вод для зрошення виконує екологічну функцію, оскільки забезпечує доочищення стічної води у ґрунті та запобігає забрудненню довкілля, поверхневих водних об’єктів-приймачів цієї води та зменшить навантаження на ресурс природної води

Угловая фотометрия биологических тканей методом эллипсоидальных рефлекторов

Angular measurements in optics of biological tissues are used for different applied spectroscopic task for roughness surface control, define of refractive index and for research of optical properties. Purpose of the research is investigation of the reflectance of biologic tissues by the ellipsoidal reflector method under the variable angle of the incident radiation. The research investigates functional features of improved photometry method by ellipsoidal reflectors. The photometric setup with mirror ellipsoid of revolution in reflected light was developed. Theoretical foundations of the design of an ellipsoidal reflector with a specific slot to ensure the input of laser radiation into the object area were presented. Analytical solution for calculating the angles range of incident radiation depending on the eccentricity and focal parameter of the ellipsoid are obtained. Also created the scheme of image processing at angular photometry by ellipsoidal reflector. The research represents results of experimental series for samples of muscle tissues at wavelengths 405 nm, 532 nm, 650 nm. During experiment there were received photometric images on the equipment with such parameters: laser beam incident angles range 12.5–62.5°, ellipsoidal reflector eccentricity 0.6, focal parameter 18 mm, slot width 8 mm. The nature of light scattering by muscle tissues at different wavelengths was represented by graphs for the collimated reflection area. The investigated method allows qualitative estimation of influence of internal or surface layers of biologic tissues optical properties on the light scattering under variable angles of incident radiation by the shape of zone of incident light