Применение метода монте-карло для моделирования распространения оптического излучения в биотканях

Макроскопические оптические свойства среды, предполагаемые однородными в пределах исследуемой области, позволяют использовать данный метод для создания виртуальной модели. Порядок действий, проводимых при эксперименте, позволяет учитывать такие вещи, как среду, состоящую из нескольких слоев, различных по своим оптическим свойствам, конечный размер падающего пучка, отражение света от границ раздела слоев []. В рассматриваемой программе метод Монте-Карло заключается в большом количестве прогонов фотона непосредственно в среде.

Рассмотрим цикличность алгоритма (см. Рис. 6). Фотоны, из которых состоит падающий пучок, входят в среду по оси z перпендикулярно плоскости (x, y) в точке с координатами (0, 0, 0). При расчетах используется трехмерная декартова система координат. После того, как фотон вошел в образец определяются длина свободного пробега фотона в среде, а также углы рассеяния ? и ?. Для задания угла рассеяния ? используется фазовая функция рассеяния. В общем случае

, (4)

где – направление падения, – направление рассеяния фотона.

Предполагается, что частицы, на которых происходит поглощение и рассеяние, сферически симметричные. Данное приближение обусловлено тем, что при прохождении сильно рассеивающей среды взаимодействие фотона происходит под разными углами. Именно поэтому возможно применение усредненной индикатрисы рассеяния. Применение такой модели в других работах [], а также сравнительный анализ расчетных и экспериментально полученных данных друг с другом [] наглядно демонстрируют, что подобное приближение дает удовлетворительный результат при описании свойств большинства биотканей.

Из выше сказанного следует, что при использовании данного приближения в нем p(?)=1/2?. При использовании ткани с сильным рассеянием можно использовать фазовую функцию Хеньи – Гринштейна [] как фазовую функцию рассеяния.

Применение метода монте-карло для моделирования распространения оптического излучения в биотканях , (5)

где g – фактор анизотропии.

Из этой формулы получаем выражение для угла ?:

Применение метода монте-карло для моделирования распространения оптического излучения в биотканях , (6)

где Random – случайное равномерно распределенное число из диапазона (0,1)

ЖИЗНЬ В МОНАКО. МОНТЕ-КАРЛО. КОРОЛЕВСКИЙ ДВОРЕЦ. MONACO. MONTE CARLO. ROYAL PALACE


Читать еще…

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: