Optisch meten op weefsel samenvatting

Optisch meten op weefsel Samenvatting
HC1
Rode bloedcellen bevatten hemoglobine eiwitten, deze bevatten heem moleculen
- Hemoglobine (Hb)  voor zuurstof respiratie
- Chlorofyl  voor fotosynthese
Ze bevatten ringen van stikstof, koolstof met in het middel een metaal ion  porfyrinen
- Met Fe2+  heem
- Met Mg2+  chlorophyl
Heem (met Fe2+) bindt reversibel en zwak met zuurstof. Er is zuurstofuitwisseling door diffusie van
hoge naar lage concentratie. De meeste zuurstof in het bloed is gebonden aan hemoglobine.




Kleur van het bloed:
- Fel rood = uit arterie
- Donker rood = uit ader


Fotonen:
Licht  vertoont deeltjes- als golfgedrag
Fotonen bevatten een intrinsieke energie:
E=hv
E = energie (J)
h = constante van Planck (6.63*10^-34 Js)
v = frequentie (Hz)


λv=c
λ= golflengte (m)
v = frequentie (Hz)
c = snelheid (licht: 3*10^8)

, hc
E=
λ

Golflengtes licht:
- Vacuüm UV = 10-200 nm
- UV = 200-400 nm
- Zichtbaar licht = 400-700 nm
- Bijna IF = 800-2500 nm
- IF > 2500 nm


1 nm = 1*10^-9 meter


Soorten lichtbronnen:
- Incandescent sources
- Gas-discharge and fluorescent sources
- Flashlamps and Arc lamps
- LED’s
- Lasers
Bohn atoommodel (1913)  elektronen bewegen in cirkelbanen rond de kern. De banen hebben
gekwantiseerde afstanden tot de kern en energieniveaus. Bij elektrontransities komt energie vrij.
- Eerste Balmer transitie: elektron springt van n=3 naar n=2, dit produceert een 1.89 eV foton
(λ=656 nm) met H-atoom
Volgens het Bohr atoommodel kunnen elektronen geen EM-golven uitzenden, maar volgens
elektrodynamica zouden ze dat wel moeten doen. Het Bohr model is vervangen door een quantum
mechanical model, maar wordt nog wel gebruikt.
The Schrodinger equation  wordt gebruikt om de energie van een elektron in een bepaalde schil
van een bepaald atoom te bepalen
2 4
−1 Z e m
E ( Z , n )= (J )
8 n2 h2 ε 20

Voor een H-atoom met Z=1
1
E ( n ) =−13.6 2
(eV )
n
Z = atoomnummer
n = principle quantum number
m = rustmassa van het elekron
e = elementaire lading
ε 0= permitivity of free space (constante)
h = constante van Planck
c = snelheid van licht


Energie absorptie/emissie in het Bohr Model:

, hc
- λ= bij absorptie/verval is de energietransactie gelijk aan het energieverschil van de 2
ΔE
energystates
- Het verschil in energie: ΔE = E2 – E1


Atomic transitions:




- Absorptie/Emissie  E2-E1 = h*v
- Stimulated emision  1 foton geabsorbeerd & 2 fotonen uitgezonden (met dezelfde richting
en fase)


Een normale populatie van atomen  bijna alle elektronen zitten in de grondtoestand, de kans op
stimulated emission is klein
Boltzmann’s principle = geeft de waarschijnlijkheid dat atomen zich in een bepaalde toestand
bevinden (i), vergeleken met de grondtoestand
Ei −E1
−( )
K BT
Pi=P1 e
Pi= waarschijnlijkheid dat atomen in toestand i zijn
K B= Boltzman constante = 1.38 * 10^-23 J/K

P1 >> Pi  het systeem absorbeert netto (en straalt niet
netto uit)
Populatie inversie  bestaat uit een 4-level systeem.
Elektronen worden vanuit de grondtoestand door een
‘pumping process’ naar een hoger energieniveau gebracht. Ze
vallen terug en blijven relatief lang in E3
- De relaxatietijd van E3 naar E2 is langer dan van E2
naar E1, hierdoor zijn ze relatief lang in E3