生物材料暴露于电磁纳秒脉冲的三维FDTD模拟

纳秒持续时间的超宽带（UWB）电磁脉冲，或称纳秒脉冲，最近已被美国联邦通信委员会批准用于多种应用。它们也正在被探索用于生物技术和医学领域。先前使用二维时域有限差分法（FDTD）进行的纳秒脉冲在生物物质中传播的模拟，现已扩展到完整的三维计算。为了适应UWB频率范围，暴露样品的几何分辨率为$0.25 mm$，并且生物物质的介电特性根据德拜模型进行了精确描述。三维计算获得的结果支持先前获得的结果：生物组织内部的电磁场取决于入射脉冲的上升时间和宽度，随着电导率的增加，上升时间的重要性增加；对于低脉冲重复率，不可能产生热效应，这得到了近期实验的支持。新的结果表明，暴露于纳秒脉冲的介电样品表现为介电谐振器。对于比色皿中的样品，我们获得了谐振器的主导谐振频率和$Q$因子。