Низкокогерентная интерференционная микроскопия и томография

1. Низкокогерентная интерференционная микроскопия и томография Учебное пособие (краткий курс лекций) Лычагов В.В., Рябухо В.П. ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» Кафедра оптики и биофотоники Саратов, 2010

2. Оптическая когерентная томография ОКТ-изображение двумерного сечения внутренней оптической структуры слоистого объекта. В таком представлении цветом или уровнем серого кодируется информация об амплитуде ОКТ-сигнала.

3. Функция корреляции двух числовых рядов Функция взаимной корреляции: Для сигналов, содержащих мощную постоянную составляющую:

4. Нормированная функция корреляцииКоэффициенты корреляции коэффициент взаимной корреляции функция автокорреляции коэффициент автокорреляции

5. Кольцевые интерференционные полосы в интерферометре со статическими зеркалами и лазерным источником

6. Кольцевые интерференционные полосы в интерферометре с движущимся зеркалом и лазерным источником интенсивность в выделенной области номер отсчета

7. Кольцевые интерференционные полосы в интерферометре со статическими зеркалами и низкокогерентным источником

8. Кольцевые интерференционные полосы в интерферометре с движущимся зеркалом и низкокогерентным источником интенсивность в выделенной области номер отсчета

9. Низкокогерентная интерферометрия Схема сканирующего интерферометра Майкельсона: SLD – источник света - суперлюминесцентный диод, L1, L2 – линзы, MO – два идентичных микрообъектива, M1, M2 – зеркала, - смещение зеркала M2, BS – светоделитель, PD – фотоприемник, PA – усилитель, ADC – аналого-цифровой преобразователь, PC – компьютер.

10. Формирование сигнала в интерферометре с низкокогерентным источником света Интерференционный импульс временной когерентности, наблюдаемый на выходе интерферометра Майкельсона при смещении зеркала M2 вместе с микрообъективом МО

11. Поместим слоистый объект вместо зеркала М1 Выражение для интерференционного сигнала от слоистого объекта: – амплитуда поля, отраженного i-ой границей внутри объекта – коэффициент, учитывающий отражение i-ой границы и пропускание предыдущих i-1 границ Интерференционный сигнал для случая трех слоев и четырех отражающих границ.

12. Пространственное разрешение ОКТ Поперечное разрешение Продольное разрешение Протяженность перетяжки в продольном направлении Параметры перетяжки зондирующего пучка, определяющие пространственное разрешение ОКТ нм мкм мкм нм мкм

13. Спектральная оптическая когерентная томография Теорема Винера-Хинчина Интерференционный сигнал в спектральной области

14. Фурье-преобразование спектрального сигнала Результат Фурье-преобразования спектрального сигнала оптического когерентного томографа

15. Эффекты дискретизации в спектральной ОКТ – Максимальная визуализируемая глубина объекта Разрешение спектрографа – 1 нм мкм мкм

16. Интерференционная микроскопияоснова: микроскоп… Оптическая схема микроскопа: S – источник света, L1, L2 – линзы, BS – делительная пластина, MO – микрообъектив, Obj – объект, O – окуляр, E – глаз наблюдателя.

17. … и интерферометр Оптическая схема интерференционного микроскопа: S – протяженный источник света, L1, L2, L3 – линзы, A, F – диафрагмы, MO1, MO2 – микрообъективы, BS – светоделитель, Obj – объект, M – зеркало, O – окуляр, E - глаз наблюдателя.

18. Формирование интерференционных полос в интерференционном микроскопе Вид интерференционной картины:… …в монохроматическом излучении,… S' и S'' – вторичные источники, смещенные друг относительно друга, dS' и dS'' – соответственные элементарные точечные источники на поверхности вторичных источников S' и S'', r – расстояние, на которое один источник смещен относительно другого, L3 – тубусная линза, FP – фокальная плоскость тубусной линзы L3, совмещенная с фокальной плоскостью окуляра. …в белом свете

19. Что видно в интерференционный микроскоп Изображение той же поверхности в интерференционном микроскопе Микроскопическое изображение микрорельефа

20. Интерференционная микроскопия сложных слоистых сред

21. Типы интерференционных микроскопов Майкельсона Мюро Линника

22. Сканирующая интерференционная микроскопия

23. Метод Гильбертовской фазовой микроскопии Аналитический сигнал:

24. Пример применения: Восстановленный профиль поверхности вдоль одной линии Интерферограммаповерхности Фазовый профиль поверхности без развертки фазы Фазовый профиль поверхности вдоль одной линии без развертки фазы

25. Метод фазовых шагов

26. Как это работает на примере одномерного сигнала… Два смещенных на π/2 сигнала Фаза периодического сигнала Огибающая импульса Развернутая фаза сигнала

27. Литература • БорнМ., ВольфЭ. Основы оптики: Пер. с англ. М.: Наука, 1973. 720 с. • МандельЛ., ВольфЭ. Оптическая когерентность и квантовая оптика: Пер. с англ. М.: Наука. Физматлит, 2000. 896 с. • Гудмен Дж. Статистическая оптика: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 528 с. • ГудменДж. Введение в фурье-оптику: Пер. с англ. М.: Мир, 1970. 364 с. • Optical coherence tomography: technology and applications, W. Drexler, J.G. Fujimoto Eds., Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2008. pp. 1330. • Techniques and Advanced Systems. Optical Imaging and Microscopy, P. Torok, F.-J. Kao Eds., Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2007. pp. 499.