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Titelaufnahme

Titel
Single Shot Full Field Optical Coherence Microscopy / eingereicht von Paul Joachim Wagner, BSc.
AutorInnenWagner, Paul Joachim
Beurteiler / BeurteilerinStifter, David ; Pedarnig, Johannes D.
ErschienenLinz, 2018
Umfangvii, 87 Seiten : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Masterarbeit, 2018
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Optische Kohärenz / Interferometer / Mikroskopie
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-20228 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar
Dateien
Single Shot Full Field Optical Coherence Microscopy [100.82 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Englisch)

Within the scope of the present master thesis we focus on Full-Field Optical Coherence Microscopy (FF-OCM). This technique is based on an interferometer setup employing a low coherent light source for distance and depth resolved measurements. At the beginning we discuss the physical background behind this method, e.g., the phenomena of coherence of electromagnetic waves, as well as the experimental setup of interferometers and its variety of applications. Additionally, we introduce the mathematical methods for the demodulation of the measurement data. The following experimental part highlights in detail the measurement setup. Further, we turn to the results and the discussion of static measurements on different samples with the aim to obtain in-depth information from the transparent and turbid samples. In this context we investigated a new kind of tetrapod-shaped linkers from zinc oxide used for mechanical bonding of polymer layers lacking adhesive capability. We were able to determine the depth and in plane distribution of the linkers inside the polymers. The main part of the work was to adapt the existing FF-OCM setup for dynamic measurements to a Single-Shot Full-Field Optical Coherence Microscope (SS-FF-OCM) so that the data does not have to be recorded in a sequential mode. Instead the interferogram and its corresponding anti-interferogram that is spatially shifted are collected parallel in one shot. In addition, a data evaluation method was developed and the algorithm was implemented, which uses the Riesz-Transformation for the demodulation of the measured SS-FF-OCM data. The final setup allows now a fully automated measurement of samples with a varying refractive index over depth at a high contrast at the same time. With our SS-FF-OCM we were able to successfully detect titanium dioxide particles in the micrometer range in the dual and single-shot mode.

Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit Kurz-Kohärenz Mikroskopie (engl. Bezeichnung FF-OCM (Full Field Optical Coherence Microscope)). Dabei handelt es sich um einen Interferometeraufbau, der eine Lichtquelle mit kurzer Kohärenzlänge für Distanz- bzw. tiefenaufgelöste Messungen nutzt. Eingangs wird das physikalische Prinzip der Kohärenz elektromagnetischer Wellen eingeführt sowie der experimentelle Aufbau von Interferometern und der unterschiedlichen anwendbaren Messmethoden erklärt. Zusätzlich werden auch die mathematischen Methoden für das Demodulieren der Messdaten vorgestellt. Der nachfolgende experimentelle Teil konzentriert sich zuerst auf die expliziten Messeinrichtungen sowie die Ergebnisse und Diskussion statischer Messungen an diversen Probensystemen, jeweils mit dem Ziel eine tiefenaufgelöste Information in den (semi)-transparenten Proben zu erhalten. In diesem Zusammenhang wurden unter anderem Untersuchungen an neuartigen tetrapodenförmigen Linkern aus Zinkoxid, welche nun ein Verbinden von nicht verklebbaren Polymerschichten ermöglichen, vorgenommen. Anhand der Messungen konnte die Tiefe im Material und die flächenmäßige Verteilung der Linker bestimmt werden.

Der Hauptteil der Masterarbeit bestand darin, den vorhandenen FF-OCM Aufbau für dynamische Messungen zu einem Single-Shot Full-Field Optical Coherence Microscope (SS-FF-OCM) zu erweitern, um die benötigten Informationen nicht mehr in einem sequentiellen Modus aufnehmen zu müssen. Stattdessen werden das Interferogramm und das Anti-Interferogramm, welche räumlich verschoben werden, parallel in einer Aufnahme erfasst. Für die Evaluierung der Daten wurde eine Strategie entwickelt und der Algorithmus angepasst, welcher die Riesz-Transformation für die Demodulation der mit dem SS-FF-OCM gemessenen Daten nützt. Der fnale experimentelle Aufbau erlaubt nun problemlos vollautomatische Messungen von statischen Proben mit einem über die Tiefe variierendem Brechungsindex bei gleichzeitig gutem Kontrast. Mit dem SS-FF-OCM konnten mikrometergroße Titandioxidpartikel mittels Dual- und Single-Shot Technik erfolgreich detektiert werden.

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