PhanTOMO

 

Okres realizacji: 01.07.2020 – 31.12.2021
Kierownik na PW: dr inż. Arkadiusz Kuś

 

Plan pracy w projekcie obejmuje opracowanie geometrii i rozkładu współczynnika załamania fantomów kalibracyjnych i wytworzenie ich w procesie dwufotonowej polimeryzacji – techniki w której silnie skupione promieniowanie lasera femtosekundowego wywołuje nieliniowy efekt (jednoczesna absorbcja dwóch fotonów) w światłoczułej żywicy powodując lokalną polimeryzację. Dzięki temu możliwe jest wytworzenie struktur o wysokim poziomie szczegółów (rozmiar woksela: 200x200x800nm) oraz znacznych wymiarach (nawet do kilku mm). Pomiary wzorcowe obiektów przeprowadzone zostaną w podejściu hybrydowym, ponieważ dla tego typu próbek nie istnieje technika referencyjna o wymaganej dokładności. Odchyłki kształtu sprawdzone zostaną z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego oraz interferometru światła białego. Rozkład współczynnika załamania weryfikowany będzie z wykorzystaniem tomografii holograficznej z obrotem próbki ze względu na izotropowy charakter rozdzielczości uzyskanego rozkładu. W ostatnim etapie do badania przygotowanych wzorców kalibracyjnych wykorzystana zostanie tomografia holograficzna w ograniczonym kącie projekcji wykorzystująca algorytmy do rekonstrukcji próbek silnie rozpraszających.Głównym celem projektu jest opracowanie, wytworzenie oraz zbadanie nowej klasy obiektów kalibracyjnych na potrzeby tomografii współczynnika załamania zastosowanej do pomiaru obiektów silnie rozpraszających. Obecnie powstające techniki pomiaru skupiają się na pomiarach obiektów nie mieszczących się w ramach dotychczas stosowanych przybliżeń rozpraszania wg Borna i Rytova oraz nie spełniających warunku pojedynczego rozpraszania fali oświetlającej obiekt badany, a jednocześnie wymagają przeprowadzenia analizy metrologicznej. Wynik pomiaru powinien być uzupełniony o niepewność, a techniki pomiarowe powinny zostać zweryfikowane z wykorzystaniem obiektów wzorcowych które nie zostały do tej pory opracowane. Coraz mniejsze znaczenie w mikroskopii ma jakościowa obserwacja, wzrasta natomiast zapotrzebowanie na ilościowe analizy statystyczne pełnych hodowli komórkowych, co z kolei generuje zapotrzebowanie na nowe narzędzia pomiarowe, takie jak tomografia współczynnika załamania, o dobrze zdefiniowanych parametrach metrologicznych.

Zaplanowane w projekcie działania obejmują pełną ścieżkę opracowania obiektów kalibracyjnych, która okazała się skuteczna w przypadku struktur słabo-rozpraszających. Przewidziany w projekcie charakter obiektów oznacza nowe wyzwania, zarówno technologiczne, jak i pomiarowe, związane z wytworzeniem i charakteryzacją struktur, a jednocześnie umożliwia pracę przy unikalnym połączeniu najnowszych technik wytwarzania i pomiaru, co z kolei stwarza okazję do opracowania kolejnych nowatorskich rozwiązań. Dzięki aktualności tematyki i kompleksowemu podejściu do procesu przygotowania struktur wzorcowych wyniki projektu mają wysoki potencjał publikacji w wiodących czasopismach z branży optycznej.