Titelaufnahme

Titel
Polymer Waveguide Sensor for broadband ultrasound measurements / vorgelegt von Elke Pichler
Verfasser/ VerfasserinPichler, Elke
Begutachter / BegutachterinPaltauf Guenther
Erschienen2012
Umfang79 Bl. : Zsfassung ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2012
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (GND)Wellenleiter / Sensor / Polymere / Wellenleiter / Sensor / Polymere / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-37970 Persistent Identifier (URN)
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Polymer Waveguide Sensor for broadband ultrasound measurements [2.7 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Photoakustische Tomographie ist eine Technik um Strukturen in drüben Medien, wie zum Beispiel biologischen Gewebe, sichtbar zu machen. Die Probe wird dabei mit Nanosekunden kurzen Laserpulsen bestrahlt. Die dabei eingestrahlte elektromagn. Energie wird in Strukturen mit verschiedenen Absorptionseigenschaften absorbiert und generiert so breitbandige thermoakustische Schallwelle. Um die akustischen Wellen an der Oberfläche der Probe zu detektieren werden Sensoren mit einer hohen Bandbreite benötigt. Bei Standardmethoden werden die akustischen Wellen, welche Informationen über die lichtabsorbierenden Strukturen, beinhalten mit optischen oder piezoelektrischen Punktsensoren detektiert. In Rekonstruktions- Algorithmen, die benötigt werden um aus den aufgenommenen Datensätzen ein Bild zu rekonstruieren, werden diese als ideale Punkte angenähert. Die dabei auftretende Diskrepanz zwischen dem idealen Punkt und dem realen Sensor mit endlicher Ausdehnung führt zu Verschmierungen im Bild.Mit der Verwendung von Liniensensore kann diese Auflösungslimit umgehen werden. Mit geeigneten Algorithmen können, mit dieser relativ neuen Methode, exakte Bilder rekonstruiert werden.Im Rahmen der Diplomarbeit wurde ein Wellenleiter Sensor aus SU 8 auf Glassubstrat hergestellt und für die Verwendung in der PAT getestet. Mit der verwendeten Technik der Elektronenstrahllithographie war es möglich Wellenleiter mit Abmessungen bis zu wenigen Mikrometer anzufertigen.Es konnte gezeigt werden, dass mit dieser Art von Wellenleiter-Sensoren, wegen des geringen Durchmessers von nur 10 m, Ultraschall in einem weiten Frequenzspecktrum gemessen werden kann. Die hohe Empfindlichkeit kann auf die Verwendung von Polymer wegen dessen guten Anpassung an Wasser und dessen hoher elasto-optischen Kopplung zurückgeführt werden.Als letzter Schritt wurde die Glasfaser, welche benutzt wird um Laserlicht in den Wellenleiter zu koppeln, an den Sensor geklebt um in so stabiler gegen Umgebungsstörungen zu machen.

Zusammenfassung (Englisch)

Photoacoustic tomography (PAT) is a technique for visualizing structures in turbid media like, biological tissues. The object of interest is radiated with nanosecond laser pulses. Through the absorption of the electromagnetic energy in structures with different absorption properties, thermoacoustic stress waves in a wide frequency range are generated. Therefore broadband sensors for the detection of the soundwaves on the surface of the sample are needed. In standard PAT methods the acoustic waves, which contains information about the light absorbing structures such as blood vessels, with piezoelectric or optical point like detectors. Reconstructing algorithms, which are needed to obtain a picture from the recorded data set, approximate them as an ideal point. The discrepancy of the ideal point to the finite size of the real sensor leads to a blurring in the image. To overcome this resolution limitation a relatively new development uses integrating line sensors. Using a suitable reconstruction algorithm an exact image can be reconstructed.For the work of this diploma thesis an integrated waveguide sensor made of SU 8, some kind of polymer, on a common glass substrate was made and for the use in PAT tested. With the used technique of electron beam lithography it was possible to create a waveguide of several micrometers. It has been shown that, because of the small diameter of 10 m of the sensor area, ultrasound in a wide frequency range can be measured. The high sensitivity which could be reached, can be attributed to the use of polymer with its good acoustic coupling to water and its relatively high elasto-optical coupling coefficient. Finally the gass fiber by which laser light was coupled into the guide, was glued to the sensor to make it more stabile against ambient vibrations. This also warrants that the coupling position cannot change during the measurement and therefore eliminates this kind of disturbance of the measurement