Получение высокочастотных электрических колебаний

Высокочастотные электрические колебания и электромагнитные волны принято подразделять по частоте на следующие диапазоны:

· высокой частоты (ВЧ) - от 0,2МГц до 30МГц;

· ультравысокой частоты (УВЧ) - от 30МГЦ до 300МГц;

· сверхвысокой частоты (СВЧ) - свыше 300МГц.

Медицинские приборы, в которых используются электрические колебания диапазонов ВЧ и УВЧ, построены на одном общем принципе – они имеют генератор электрических колебаний, энергия от которого подводится к больному при помощи терапевтического контура.

Генератор высокочастотных электрических колебаний,

используемый в аппаратах для высокочастотной электротерапии

Принцип работы генератора электрических колебаний в установившемся режиме легко понять из простейшей схемы, изображенной на рис.1 (см. также учебник физики Ливенцев, гл. 9 и гл. 12).

Терапевтический контур состоит из катушки ( ), индуктивно связанной с катушкой (LГ) колебательного контура генератора, конденсатора переменной емкости (С_n) и электродов (Э). Электроды представляют собой в электрическом отношении либо емкость ( ), как у аппаратов типа УВЧ, либо индуктивность, как у аппаратов типа ИКВ, либо и то и другое. Таким образом, в терапевтическом контуре создаются вынужденные колебания с частотой изменения ЭДС индукции, наводимой в катушке ( ), т.е. с частотой колебаний генератора. Для того, чтобы в терапевтический контур отдавалась существенная часть энергии и на электродах создавались значительные электрические или магнитные поля, необходимо настроить его в резонанс с генератором. В аппаратах УВЧ это делается при помощи конденсатора переменной емкости (С_n) (следует помнить, что общая емкость терапевтического контура складывается из параллельно включенных (С_n) и ( ), т.е. )**. Такая настройка производится в начале каждой процедуры заново, поскольку емкость системы «электроды-пациент» - ( ) будет всякий раз разной.

(**) В параллельном колебательном контуре, при совпадении частоты генератора ( ) с собственной (резонансной) частотой колебательного контура ( ), происходит резкое увеличение амплитуды напряжения на элементах схемы, а, следовательно, и напряженности (Е) электрического поля между обкладками конденсатора – электродами терапевтического контура. Резонансная частота ( ) может быть определена по известной формуле:

,

где ёмкость , (определяются через геометрические и электрические параметры тела, помещенного между электродами (обкладками) см. также рис. 1.)

Л

LГ

LОС СЭ

LK СГ СП Е d

В

+

-

Рис. 1.

Другая важная функция терапевтического контура - обеспечение электробезопасности, так как индуктивная связь исключает возможность попадания пациента под высокое напряжение цепей питания генератора.

В аппаратах СВЧ-диапазона используются несколько иные принципы генерации и отвода мощности от генератора. В них вместо колебательного контура используется резонатор, а вместо электродов - волноводы.