بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله فرآیند جبران ابیراهی های اپتیکی در میکروسکوپ دیجیتالی هولوگرافیک با استفاده از محاسبه ماسک چند جمله ای بیان شده است. این روش قدرتمند قادر به جبران ابیراهی های مرتبه های بالا نیز میباشد. پارامترهای این ماسک به طور خودکار وبدون هیچ گونه اطلاعی از مقدار فیزیکی آنها محاسبه می شود . با استفاده از برنامه نوشته شده در نرم افزار LabVIEW،هولوگرام دریافت شده توسط سی سی دی بازیابی و ابیراهی ها جبران می شود. در انتها با استفاده از این روش به راحتی می توان فاز خالص را بدست آورد و طرح سه بعدی از نمونه مورد آزمایش را مشاهده کرد.
کلید واژه- پراش، اپتیک فوریه، تمام نگاری، پردازش تصویر، میکروسکوپی
-1مقدمه
به کار بردن هولوگرافی دیجیتال برای بررسی ساختارهای ریز و همچنین ادغام آن با روش میکروسکوپی کلاسیک باعث ایجاد روشی به نام میکروسکوپ دیجیتال هولوگرافیک شد - ِ. - DHMاین روش یک ابزار بسیار قوی جهت مطالعه نمونه های میکروسکوپی است که می تواند ساختارهای میکرونی را با کیفیت تصویر بالا تجزیه و تحلیل کند.[1] برتری DHM نسبت به روشهای میکروسکوپی مشابه در این است که میتواند به طور همزمان فاز و شدت نمونه را بدست آورد.بدین روش، از طریق فاز کسب شده میتوان توپوگرافی از سطح با رزولوشن عرضی در مرتبه نانومتر داشته باشیم و از طریق شدت همانند میکروسکوپ اپتیکی کلاسیکی میتوان تصویر شدتی نمونه را به کمک پردازش یک تصویر در زمان کوتاه بدست آورد.
به علت وجود عدسی شیئی میکروسکوپ و چیدمان خارج محوری، اطلاعات ما به ترتیب شامل ابیراهی فازی و ابیراهی کجی خواهد بود. این ابیراهی ها بطور کامل فاز دریافت شده از جسم را مختل میکنند و مانع دریافت فاز خالص و در نتیجه تصویر سه بعدی ناشی از آن میشوند. در اینجا روشی ارائه میشود که در آن ابیراهی ها به صورت خودکار، ساده و سریع حذف میشوند. این روش بر پایه ی مقدار فاز بازیابی شدهایست که از اطراف نمونه و یا از محل کاملاً تخت فاز، استخراج می شود. سپس با تطبیق منحنی بر روی پروفایل، فاز استخراج گردیده و از طریق عملیات بازگشتی، ابیراهی کجی و همچنین انحنای درجهی دوم فازی و حتی ابیراهی های ناشی از قطعات چیدمان ، از بین می رود.
-2تئوری
-1-2 هولوگرافی
برای بازیابی هولوگرام چنانچه از اصل هویگنس استفاده کنیم و صفحه هولوگرام را به عنوان صفحه پراش دهنده در نظر بگیریم , موج بازیابی شده در فضای گسسته و با تقریب فرنل به صورت معادله - 1 - می باشد [2]:
در این رایطه فاصله هر نقطه پراش تا صفحه تصویر است. تصویر شدت و نقش فاز از رابطه مقابل به دست می آید [3]:
-2-2 بازیابی هولوگرام برای چیدمان میکروسکوپی
برای چیدمان میکروسکوپی، موج مرجع به صورت تخت به کار برده میشود که در چیدمان خارج محوری این موج به صورت زیر تعریف میشود:
K x و K y در رابطه فوق جهت انتشار رانشان می دهد و - t - تأخیر فازی بین موج مرجع و موج جسم می باشد که در اثر پدیده های مختلف از جمله ارتعاشات مکانیکی ایجاد می شود. به دلیل استفاده از عدسی شیء میکروسکوپ در صفحه موج، انحنایی ایجاد می شود که برای رفع آن از ماسک زیر استفاده می شود. در رابطه - 7 - ِD مؤلفه ای است که با تنظیم آن انحنا جبران می شود.
-3-2 خارج کردن موج مرجع از انتگرال
تغییر مؤلفه های موج مرجع برای تنظیم آن، باعث جابه-جایی تصویر بازیابی شده می شود که با خارج کردن موج مرجع از انتگرال، طبق روش زیر این جابجایی رخ نمی دهد.تبدیل دو بعدی فوریه نسبت به مولفه به صورت زیر است:
رابطه فوق را به نحو زیر بازنویسی میکنیم: [4]
با توجه به روابط بالا معادله بازیابی در حالت گسسته به صورت زیر نوشته می شود:
-3آزمایش
-1-3 بازیابی هولوگرام واصلاح ابیراهی
با استفاده از محیط نرم افزاری LabVIEW برنامه بازیابی و اصلاح ابیراهی، نوشته شد. ابتدا تصویر تداخلی ضبط شده توسط CCD بازیابی شده وشدت و فاز جسم بدست می آید. پس از فیلتر کردن موج پراکنده نشده صفر و تصویر مجازی اعوجاج یافته در فضای فرکانس، دو مسیر
