異向介質在微波熱療中的應用研究.pdf

1、異向介質是一種等效介電常數(shù)和等效磁導率同時為負的人工介質，在無損探測、微波器件設計、隱身材料設計等多個領域展現(xiàn)了廣闊的應用前景。由于其具有獨特的聚焦特性，異向介質可望在腫瘤的微波熱療中獲得良好的應用。本文主要針對異向介質微波熱療中的一些關鍵問題進行研究，主要的研究工作和成果包括:
　　針對分布面積較大、形狀復雜的淺表腫瘤，提出基于異向介質平板透鏡的多源聯(lián)合加熱方案。通過對熱療性能進行理論分析和數(shù)值仿真，確定了多個源實現(xiàn)聯(lián)合加熱的條

2、件。進一步通過合理地調控源的分布、幅度及相位，可獲得與腫瘤形狀、姿態(tài)吻合的加熱區(qū)域，實現(xiàn)適形熱療。
　　針對發(fā)于頸部、四肢的淺表腫瘤，平板透鏡適用性較差，提出采用異向介質柱面透鏡的多源聯(lián)合加熱方案。根據(jù)柱面異向介質透鏡的不同聚焦機制，給出了相應的淺表腫瘤適形熱療的微波源配置方案。
　　深入探討了低損耗傳輸線型異向介質結構的構造原理，并通過參數(shù)優(yōu)化設計了兩款異向介質結構單元，分別用于構造具有高、低等效折射率的平板透鏡。進一步，

3、針對微波熱療系統(tǒng)中散熱水層引入強反射并導致異向介質透鏡聚焦性能下降的問題，提出異向介質透鏡——循環(huán)水層一體化結構設計。通過設計具有部分液基的異向介質透鏡，在實現(xiàn)散熱的同時，保證熱療性能。
　　通過制備所設計的傳輸線型平板透鏡，搭建相應的聚焦實驗系統(tǒng)，采用雙源實驗，驗證了我們提出的熱療方案及微波源配置方案有效性。進一步，對部分液基異向介質透鏡的性能進行了實驗驗證。最后，采用折射率較高的單平板異向介質透鏡，搭建了單微波源熱療驗證試驗系