Aufbau und Charakterisierung eines Anregungsfiltersystems für die laseroptische Tomographie

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Physik - Optik, Note: 1,6, Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover (Laser Zentrum Hannover), Sprache: Deutsch, Abstract: Die scannende laseroptische Tomographie (SLOT) (engl.: Scanning Laser Optical Tomography) ist ein Bildgebungsverfahren, welches am Laser Zentrum Hannover e.V. erforscht wurde und eine Weiterentwicklung der optischen Projektionstomographie (OPT) ist. Zur effizienten Erzeugung eines breiten Spektralbereichs für das SLOT-Verfahren wurde ein Filtersystem konstruiert, welche die Weißlichtquelle an das SLOT-System koppelt. Das SLOT-Verfahren nutzt zur dreidimensionalen Bildkonstruktion die Anregung sogenannter Fluorophore in mesoskopischen Präparaten mit sichtbarem Licht. Dieses sichtbare Laserlicht wird mittels Laserdioden erzeugt, deren mögliche Anzahl im SLOT-Aufbau jedoch begrenzt ist und so nicht der ganze sichtbare Spektralbereich genutzt werden kann. Mit einer Weißlichtquelle kann ein breiter Spektralbereich ohne die Verwendung zusätzlicher Laserdioden abgedeckt werden. Anforderungen erfordern für das SLOT-Verfahren einen sicheren Umgang mit der Weißlichtquelle, eine Reduzierung des Infrarotbereichs, um ein Erhitzen der Präparate zu verhindern, und eine Erzeugung variabler Bandpässe, um den sichtbaren Wellenlängenbereich einzustellen. Hierzu wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein Anregungsfiltersystem konzipiert und aufgebaut.

Im Bereich IR-Filterung des Anregungsfiltersystems wurden vier Cold Mirrors verbaut. Theoretische Berechnungen ergaben für den Spektralbereich von 400nm bis 800nm eine Reduktion von 19,74% und von 800nm bis 2400nm eine Reduktion von 99,98%. Um den sichtbaren Spektralbereich einzustellen, wurden zwei in Serie geschaltete linear variable Filter in den Bereich Variabler Bandpass installiert, die durch Verschiebung den Spektralbereich selektieren. Diese Filter wurden charakterisiert und deren Kantenwellenlängen ermittelt. Um möglichst schmale Bandpässe zu erzeugen, wurde eine achromatische Zylinderlinse vor die linear variablen Filter installiert. Diese erzeugt ein Strahlblatt, welches einen geringeren Bereich auf diesen Filtern abdeckt.

Die anschließende Leistungsmessung ergab im Spektralbereich von 430nm bis 710nm eine reduzierte Leistung von 78,45mW. Entgegen der Erwartung weicht nicht nur der theoretisch ermittelte Spektralbereich vom experimentell ab, sondern auch die erwartete Gesamtleistung um 70,08%. Trotz dieser Abweichungen eröffnet dies die Möglichkeit einer effizienteren Anregung von Fluorophoren, wodurch ein stärkeres Fluoreszenzsignal generiert werden kann und zu einem besseren Kontrast im Bild führt.