虹科新品 | 緊湊型OCT成像系統(tǒng)-更靈活的非接觸光學(xué)相干斷層掃描

如果說超聲可以被認(rèn)為是聲納的縮小版、光學(xué)相干斷層掃描（OCT）就是相當(dāng)于雷達(dá)的縮小版。像雷達(dá)一樣，OCT用電磁波照射其目標(biāo)并測量 ”回波“產(chǎn)生的深度，形成一個(gè)深度分辨的圖像。OCT光源通常使用紅外波段，探測目標(biāo)通常是生物樣品或透明/半透明工件。

回波探測

但與雷達(dá)、聲納和超聲波不同，OCT并不能依靠簡單地通過快速測量回波強(qiáng)度信號或時(shí)延來形成一個(gè)三維圖像。

因?yàn)閷τ谛∧繕?biāo)檢測，比如一個(gè)典型的人體細(xì)胞的大小約為10微米，光所經(jīng)過的時(shí)間為0.000033納秒。0.000033納秒的探測時(shí)間分辨率--對于當(dāng)今最快的探測器來說也難以解決，所以與之不同的是，OCT利用干涉原理來確定光子在樣本內(nèi)反射的深度。性能上，超聲波可以以毫米級的分辨率看到幾厘米的組織；OCT可以看到幾毫米深度的組織，但分辨率為μm級。在透明或半透明的樣品中，OCT可以看得更深。

OCT工作原理

低相干干涉測量 OCT 的核心是干涉測量原理。想象一個(gè)輸出單一頻率的光源，它可以在空間和時(shí)間上表示為正弦波。如果我們將該光分成兩條路徑，長度可能相同也可能不同，然后重新組合這兩條路徑，我們將觀察到干涉現(xiàn)象。如果這兩條路徑的距離完全相等，那么這兩條光束將重新組合；兩者的波峰和波谷將同時(shí)同步到達(dá)，輸出波的強(qiáng)度將是任何一列波的兩倍。但是，如果這兩條路徑恰好相差半個(gè)波長，那么一個(gè)波的波峰現(xiàn)在將與另一個(gè)波的波谷同步。這兩個(gè)波會干涉相互抵消，導(dǎo)致沒有輸出。

相長干涉與相消干涉

完成這種波分裂和重組的裝置是便是干涉儀，它對其兩條路徑之間的距離差異非常敏感，將寬帶光分成兩條路徑，一條稱為參考路徑使用鏡子以已知路徑長度反射光信號；另一條路徑則是要成像的樣品臂。從對應(yīng)于由參考鏡設(shè)置的路徑長度的深度反射的光的存在或不存在決定了檢測到的干涉信號的存在與否。

上圖本質(zhì)上是一個(gè)具有一個(gè)可移動(dòng)鏡子的邁克爾遜干涉儀

如上所述，光學(xué)相長干涉與相消干涉說明干涉信號蘊(yùn)含著光程差/位移/深度信息，OCT測量的基本原理便是這樣。當(dāng)然，關(guān)于頻域信號時(shí)域信號轉(zhuǎn)化，以及變?yōu)榭梢暬膱D像還涉及掃描同步與更復(fù)雜的傅里葉變換與信號處理算法。我們將在后續(xù)的文章中為大家?guī)砀喔韶浄窒?，歡迎持續(xù)關(guān)注。

技術(shù)優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的譜域SD-OCT系統(tǒng)中，寬帶光源和光譜儀是最昂貴的元件，虹科提供的lumedica-OQ LabScope系列便攜式小巧緊湊的OCT成像系統(tǒng)采用了獨(dú)創(chuàng)的光路設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)路線，并通過算法克服了由非制冷SLD光源的強(qiáng)度波動(dòng)引起的成像偽影，使用高像素CMOS線陣列設(shè)計(jì)了一個(gè)特制環(huán)形光譜儀。并采用了3D打印制造外殼，整個(gè)系統(tǒng)安裝在一個(gè)金屬板外殼中，外殼大小與鞋盒差不多，還在其中集成了微型PC計(jì)算機(jī)。

高度集成、專利設(shè)計(jì)、低成本的架構(gòu)，使研究人員，創(chuàng)新研發(fā)人員，工廠測試人員和教育工作者都能夠利用OCT強(qiáng)大的成像能力。

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成本高昂的OCT技術(shù)已被重新定義

1. 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠

OQ LabScope的價(jià)格是任何其他OCT系統(tǒng)的一個(gè)小部分?，F(xiàn)在，許多科研/工業(yè)實(shí)驗(yàn)室將能夠負(fù)擔(dān)得起這項(xiàng)技術(shù)

2. 高精度

OQ LabScope可生成512x512像素的圖像，與成本高于我們?nèi)兜腛CT系統(tǒng)性能相當(dāng)，深度分辨率可達(dá)2μm

3. 小巧緊湊

OQ LabScope大約只有一個(gè)鞋盒大小-413 x 216 x 153 mm3，不會讓您的實(shí)驗(yàn)臺顯得很擠，也不需要特殊的推車放置各種電源與控制模塊

4. 簡單易用

交鑰匙系統(tǒng)，直接應(yīng)用，讓您專注科學(xué)研究與測試測量，而不是復(fù)雜前期技術(shù)設(shè)置。該軟件使用很簡單，您將可以快速生成圖像-最高可以80kHz-A掃描速度進(jìn)行實(shí)時(shí)3D渲染

5. 可定制

OQ LabScope可根據(jù)要求為特定應(yīng)用配置定制模塊，可選：工作站配置-顯微位移臺，便攜包配置-手提版本，顯微物鏡、不同光源波長、掃描速度

應(yīng)用

無論是生物醫(yī)療、食品研究還是工業(yè)測量，虹科提供的小巧緊湊的OCT成像系統(tǒng)都可以輕松適配。840、1310nm多種中心波長光源可選，保證最好的可穿透性。

生物醫(yī)療

OCT技術(shù)最早用于眼科，因?yàn)閷σ暰W(wǎng)膜有非常良好的斷層成像分析能力，皮膚、組織切片、牙齒、指甲等等。除了人體醫(yī)療相關(guān)，我們還提供專門用于小動(dòng)物醫(yī)療的便攜掃描頭版本。

工業(yè)檢測

OCT具有mm級別穿透能力與μm級別軸向分辨率，可適用于多種工業(yè)制造業(yè)無損探傷，比如陶瓷、塑料、多層薄膜等等。我們的軟件還支持測量標(biāo)定與層析測厚。

激光加工監(jiān)測：

激光加工過程的同軸監(jiān)測對于加工狀態(tài)的評估非常重要，OCT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)與激光頭同軸光路集成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)熔深監(jiān)測。

食品藥品

可以針對藥丸、水果、餅干等進(jìn)行無損檢測，對近表層形狀3D成像分析，也可以對果蔬含水量、瘀傷等性狀進(jìn)行分析與評估。

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