如果說(shuō)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(cè)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(cè)目標(biāo)通常是生物樣品或透明/半透明工件。

回波探測(cè)

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

因?yàn)閷?duì)于小目標(biāo)檢測(cè)，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(guò)的時(shí)間為0.000033納秒。0.000033納秒的探測(cè)時(shí)間分辨率--對(duì)于當(dāng)今最快的探測(cè)器來(lái)說(shuō)也難以解決，所以與之不同的是，OCT利用干涉原理來(lái)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(jí)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(jí)。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(cè)量 OCT 的核心是干涉測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)，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(huì)干涉相互抵消，導(dǎo)致沒(méi)有輸出。

相長(zhǎng)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(duì)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(chēng)為參考路徑使用鏡子以已知路徑長(zhǎng)度反射光信號(hào)；另一條路徑則是要成像的樣品臂。從對(duì)應(yīng)于由參考鏡設(shè)置的路徑長(zhǎng)度的深度反射的光的存在或不存在決定了檢測(cè)到的干涉信號(hào)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(zhǎng)干涉與相消干涉說(shuō)明干涉信號(hào)蘊(yùn)含著光程差/位移/深度信息，OCT測(cè)量的基本原理便是這樣。當(dāng)然，關(guān)于頻域信號(hào)時(shí)域信號(hào)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(hào)處理算法。我們將在后續(xù)的文章中為大家?guī)?lái)更多干貨分享，歡迎持續(xù)關(guān)注。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

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(guò)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(zhuān)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(cè)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。現(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(huì)讓您的實(shí)驗(yàn)臺(tái)顯得很擠，也不需要特殊的推車(chē)放置各種電源與控制模塊

4. 簡(jiǎn)單易用

交鑰匙系統(tǒng)，直接應(yīng)用，讓您專(zhuān)注科學(xué)研究與測(cè)試測(cè)量，而不是復(fù)雜前期技術(shù)設(shè)置。該軟件使用很簡(jiǎn)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(tái)，便攜包配置-手提版本，顯微物鏡、不同光源波長(zhǎng)、掃描速度

應(yīng)用

無(wú)論是生物醫(yī)療、食品研究還是工業(yè)測(cè)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(zhǎng)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?duì)視網(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(zhuān)門(mén)用于小動(dòng)物醫(yī)療的便攜掃描頭版本。

工業(yè)檢測(cè)

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

激光加工監(jiān)測(cè)：

激光加工過(guò)程的同軸監(jiān)測(cè)對(duì)于加工狀態(tài)的評(píng)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(cè)。

食品藥品

可以針對(duì)藥丸、水果、餅干等進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)近表層形狀3D成像分析，也可以對(duì)果蔬含水量、瘀傷等性狀進(jìn)行分析與評(píng)估。

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