Inaktivierung von Proteinen und Zellen durch Laserbestrahlung von ...

Kapitel 5
Modellierung der Schäden
5.1 Partikeltemperaturen und -fragmentierung
Für die Auswertung und Deutung der Experimente ist eine Abschätzung der
während der Bestrahlung auftretenden Partikeltemperaturen erfolgt. Da eine
direkte Messung nicht möglich war, wurden die erwarteten Temperaturverläufe
mit der analytischen Lösung der Wärmeleitungsgleichung berechnet (siehe Abschnitt
2.4). Die Temperaturrechnung beruht auf aus der Literatur entnommenen
Werten für die Dichte ρ, dieWärmekapazität cp und der Wärmeleitfähigkeit K
der Partikel und des Wassers. Die absorbierte Energie ∆Q pro Partikel kann
durch den Absorptionskoeffizienten µa oder über den Q-Faktor angegeben werden,
der das Verhältnis von optischem zu geometrischem Querschnitt der Partikel
angibt. Ist der komplexe Brechungsindex gut genug bekannt, so kann die Absorption
pro Partikel auch nach der Mie-Theorie berechnet werden (siehe Abschnitt
2.5.1).
Für die Temperaturrechnungen wurden die physikalischen Parameter der Partikel
und von Wasser bei Zimmertemperatur eingesetzt. Veränderungen der physikalischen
Parameter der beteiligten Materialien durch die Bestrahlung und Temperaturerhöhung
wie z. B. Phasenübergänge, temperaturabhängige Veränderungen
des Brechungsindex’ oder Temperaturabhängigkeiten in der Wärmeleitung wurden
nicht berücksichtigt.
Die Werte von cp,ρ und K der mikrometergroßen Absorber waren nicht bekannt
und wurden von den Grundmaterialien ausgehend abgeschätzt. Die Abschätzung
167