Anwendung von Methoden der Digitalen Speckle-Photographie bei der räumlich phasenschiebenden Elektronischen Specklemuster-Interferometrie

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Theoretische Grundlagen
  • Der Speckle-Effekt
  • Digitale Speckle-Photographie (DSP)
    • Prinzip
    • Digitale Kreuzkorrelation
  • Räumlich phasenschiebende Elektronische Specklemuster-Interferometrie (SPS ESPI)
    • Interferometrische Detektion von Verschiebungen
    • Räumliches Phasenschiebeverfahren
    • Phasenrekonstruktion im Ortsraum
    • Modulationsbestimmung im Ortsraum
    • Auswertung im Frequenzraum
• Experimentelle Methoden
  • Experimenteller Aufbau
  • Digitale Speckle-Photographie (DSP)
    • Detektion von lateralen Verschiebungen mit Subpixel-Auflösung
    • Verschiebung von Bilddaten im Subpixelbereich
    • Quantifizierung des Rauschens bei der Detektion lateraler Verschiebungen
  • ESPI
    • Einstellung des Phasengradienten β
    • Bestimmung der Specklegröße dSp
    • Differenzphasenbestimmung im Ortsraum
    • Modulationsmethode (MOD)
    • Fouriertransformationsmethode (FTM)
    • Quantifizierung des Rauschens der Differenzphase
  • Kompensation lateraler Dekorrelationseffekte
• Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
  • Charakterisierung und Optimierung der Methoden zur Detektion lateraler Specklefeldverschiebungen
    • Messablauf der Detektion lateraler Verschiebungen
    • Charakterisierung und Optimierung der DSP-Methoden
      • Unterbildgröße
      • Für die Subpixel-Interpolation genutzter Bereich der Kreuzkorrelationsmatrix
      • Anzahl der berücksichtigten Zeilen und Spalten der Kreuzkorrelationsmatrix
      • Digitalisierungseffekte
    • Diskussion der experimentellen Ergebnisse zur Detektion lateraler Verschiebungen
  • Einsatz von DSP-Methoden an räumlich phasengeschobenen Interferogrammen
    • Verschiebungsmessung an räumlich phasengeschobenen Interferogrammen
    • Charakterisierung und Optimierung des Experimentalaufbaus
      • Specklegröße dSp
      • Mittlere Intensität I
      • Intensitätsverhältnis zwischen Referenz- und Objektwelle
      • Defokussierung
      • Einfluss axialer Verschiebungen
      • Detektion nicht einheitlicher Verschiebungen
    • Diskussion der experimentellen Ergebnisse zur Charakterisierung und Optimierung des Experimentalaufbaus
  • Kompensation lateraler Dekorrelationseffekte
  • Anwendung
    • Untersuchungen an Gewebephantomen
    • Untersuchungen an biologischen Proben durch mikroskopische SPS ESPI/DSP
      • Untersuchungen bei Auflichtbeleuchtung
      • Tumoröse humane Leberzellen in Durchlichtbeleuchtung
• Ausblick
• Zusammenfassung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung der Möglichkeiten zur gleichzeitigen Detektion von lateralen und axialen Verschiebungen durch kombinierten Einsatz der räumlich phasenschiebenden Elektronischen Specklemuster-Interferometrie (SPS ESPI) und Digitaler Speckle-Photographie (DSP).

• Entwicklung und Charakterisierung von Verfahren zur Detektion von lateralen Verschiebungsfeldern aus Speckle-Interferogrammen
• Kompensation lateraler Dekorrelationseffekte bei der SPS ESPI durch Nutzung der lateralen Verschiebungsinformationen
• Optimierung der Parameter des Experimentalaufbaus für den kombinierten Einsatz von SPS ESPI und DSP
• Anwendung der entwickelten Methoden an Gewebephantomen und biologischen Proben

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 2: Vorstellung der theoretischen Grundlagen der Digitalen Speckle-Photographie (DSP) und der räumlich phasenschiebenden Elektronischen Specklemuster-Interferometrie (SPS ESPI).
• Kapitel 3: Beschreibung des Experimentalaufbaus zur kombinierten SPS ESPI/DSP und Darstellung der wichtigsten Parameter und Algorithmen.
• Kapitel 4: Präsentation der experimentellen Ergebnisse, darunter die Optimierung der Parameter des DSP-Algorithmus, die Charakterisierung des Experimentalaufbaus für den kombinierten Einsatz und die Anwendung der entwickelten Verfahren an Gewebephantomen und biologischen Proben.

Schlüsselwörter

Digitale Speckle-Photographie (DSP), räumlich phasenschiebende Elektronische Specklemuster-Interferometrie (SPS ESPI), laterale Verschiebungsmessung, Dekorrelation, Gewebephantome, biologische Proben, mikroskopische Interferometrie.