بخشی از مقاله
چکیده -
مقطعنگاری همدوس نوری، یک روش تصویربرداری غیرمخرب است که در زمینهی پزشکی و صنعت کاربردهای بسیاری دارد. چشمههای نوری که اغلب در مقطعنگاری همدوس نوری استفاده میشوند، دیودهای نوری پرتوان - SLD - هستند که این چشمههای نوری نیمهمدوس زمانی هستند، در نتیجه تفکیکپذیری محوری سیستمهای مقطعنگاری نوری متداول، تنها 20-10 میکرومتر است. در این مقاله نتایج ساخت و درجهبندی میکروسکوپ مقطعنگار همدوس نوری طیفی در ناحیه مرئی ارائه شده است. رابطه افزایش عمق دادهبرداری با کاهش حساسیت سیگنال ثبت شده نیز در این مقاله تحت بررسی قرار گرفته شده است که تطابق خوبی را با مقادیر نظری نشان میدهد. برای کالیبرهکردن میکروسکوپ مقطعنگار همدوس نوری طراحی شده، لامل به عنوان نمونه تحت بررسی قرار گرفته شدهاست که ضخامت حاصل شده از مقطعنگار همدوس نوری با ضخامت بهدست آمده از ریزسنج تطابق خوبی داشته است. استفاده از لامپ هالوژن در این چیدمان در مقایسه با چشمههای نوری متداول در مقطعنگاری همدوس نوری، به دلیل طول همدوسی کمتر 1/6 - میکرومتر - ، موجب افزایش تفکیکپذیری محوری در تصاویر ثبت شده میشود.
کلید واژه- مقطعنگاری همدوس نوری- چشمهگرمایی- فضای طیفی
-1 مقدمه
مقطعنگاری همدوس نوری - OCT - ، یک روش نوین تصویربرداری است که قابلیت تصویربرداری سهبعدی، غیرمخرب و با سرعت بالا از نمونههای زیستی و غیرزیستی، با تفکیکپذیری بالا را دارا است. 1]؛.[2 سیستمهای تصویربرداری OCT معمولا دارای بازه نمونه برداری عمقی چند میلیمتر و تفکیکپذیری محوری از مرتبه میکرومتر است. از اینرو، OCT از نظر تفکیکپذیری محوری و عمق دادهبرداری، مابین دو روش فراصوت و میکروسکوپی همکانون قرار میگیرد .[2] چینش آزمایشگاهی متداول مورد استفاده در OCT، تداخلسنج مایکلسون است که میتوان با استفاده از دو چینش: فضای زمان و فضای فوریه، بررسی نمونه را انجام داد.
در چینش فضای زمان، با حرکت آینه مرجع، دادهبرداری عمقی یک نقطه از نمونه انجام میشود و اطلاعات بهدست آمده توسط آشکارساز ثبت میشود. در چینش فضای فوریه، بدون جابهجا کردن آینه مرجع و تنها با یک مرتبه دادهبرداری، تمام اطلاعات عمقی یک نقطه از نمونه توسط آشکارساز ثبت میشود. برای انجام تصویربرداری سهبعدی، باید نمونه در صفحه نوردهی حرکت داده شود تا اطلاعات عمقی تمام نقاط سطح نمونه ثبت شود 1]؛.[4 در این مقاله، نتایج ساخت و درجهبندی یک میکروسکوپ مقطعنگار همدوس نوری طیفی ارائه شده است. با استفاده از این چینش، ضخامتسنجی یک لامل به منظور بررسی دقت OCT ساخته شده ارائه شده است. همچنین رابطه افزایش عمق دادهبرداری با کاهش دامنه اطلاعات بهدست آمده بررسی شدهاست.
-2 مبانی نظری مقطعنگاری نوری در فضایطیفی
اگر یک محیط تقریبا ناهمگن توسط یک باریکه گوسی تحت تابش قرار گیرد، در این صورت کمره باریکه گوسی را میتوان با تقریب، به صورت یک موج تخت در نظر گرفت، در این صورت نمونه توسط موج تخت زیر تحت تابش قرار گرفته است 1]؛:[3 است. در روش فوریه طیفی، بیشترین عمقی از نمونه که میتوان اطلاعات را از آن دریافت کرد به توان تفکیک طیفسنج و طول موج مرکزی چشمهنوری وابسته است. شدت ثبت شده در طیفسنج یک مقدار حقیقی است که در این صورت تبدیل فوریه آن بهصورت متقارن هرمیتی است. بهدلیل وجود تصویر قرینه، تنها نصف پیکسلها ، دارای اطلاعات مفید هستند .[3] در این صورت بیشترین عمق دادهبرداری از نمونه توسط رابطه - 8 - قابل بیان است: جمله ثابت در معادله - 5 - ، شدت باریکه مرجع و نمونه را ثبت میکنیم. سپس، شدتهای ثبتشده را از شدت تداخلی طیفسنج، تفریق میکنیم. با تبدیل طولموج به عدد موج و استفاده از روش درونیابی، شدت تداخلی برحسب عدد موج بهدست خواهد آمد که با اعمال تبدیل فوریه، اطلاعات عمقی نمونه بهدست خواهد آمد 4]؛.[6
-3 نتایج تجربی
در شکل 1، چینش مورد استفاده برای OCT نمایش داده شده است. چشمه نوری مورد استفاده لامپ هالوژن 12ولت، 100 وات است که دارای طول همدوسی 1/ 6 میکرومتر است. باریکهی نوری که توسط فیبر مالتیمد به تداخلسنج مایکلسون هدایت شده، توسط عدسی L2 بهصورت موازی به دو شیئی میکروسکوپ مشابه در دو بازوی مرجع و نمونه تابیده خواهد شد. در OCT، بهدلیل محدود بودن پهنای پیکسلهای آشکارساز در طیفسنج، اطلاعات بهدست آمده در فضای فوریه، به صورت کانولوشن تابع rect - متناظر با شکل مربعی هر پیکسل - با شدت تداخلی است. توجه به نظریه کانولوشن، دامنه اطلاعات بهدست آمده در فضای مکان در یک تابع sinc - متناظر با تبدیل فوریه تابع - rect ضرب شده است. رابطه - 9 - ، دامنه اطلاعات بهدست آمده را بهعنوان تابعی از عمق بیان میکند. در این رابطه نسبت قدرت تفکیک طیفی طیفسنج به فاصله نمونهبرداری طیفسنج و d بیشترین عمق دادهبرداری است.[2] برای تحلیل اطلاعات بهدست آمده، ابتدا بهمنظور حذف در OCT، تابع پهنشدگی نقطهای محوری برابر با پهنای مکانی نصف بیشینه تابع خودهمبستگی است. قضیه وینر-کینشاین، بیان میکند که چگالی طیفی و تابع خودهمبستگی یک زوج فوریه تشکیل میدهند، با توجه به این قضیه، با اعمال تبدیل فوریه بر چگالی طیفی چشمه نوری، تفکیکپذیری محوری بهدست آمده به صورت تجربی، در شکل 2 نمایش داده شده است.
