Desenvolvimento de um sistema de imageamento usando a tomografia por coerência óptica no domínio temporal e de Fourier

Abstract

Nesta dissertação, descrevemos a teoria básica e os detalhes de implementação experimental de três sistemas de tomografia por coerência óptica, dois no regime temporal e outro no regime espectral (Fourier). Tomografia por coerência óptica (TCO) é um método de imageamento óptico não invasivo, capaz de gerar imagens da seção transversal de materiais e tecidos biológicos. A técnica de TCO tem como base a interferência entre dois feixes de luz de baixa coerência, cuja resolução espacial longitudinal é determinada pela largura de banda espectral da fonte, e a profundidade de penetração na amostra é função dos coeficientes de espalhamento e absorção. Nos sistemas desenvolvidos neste trabalho, utilizamos como fonte de luz incidente em um interferômetro de Michelson (ar livre) um laser de Titânio-Safira com espectro alargado por efeitos não lineares em uma fibra óptica, obtendo-se uma largura espectral de 50 nm, centrado em 800nm, a partir do qual calculamos a resolução longitudinal de 5,6 mm. Para os sistemas operando no regime temporal, em umdos braços do interferômetro colocouse a amostra e no outro foram utilizadas duas linhas de atraso (não simultaneamente). Em um dos casos, a linha de atraso consistia de um espelhomóvelmontado em um transladador controlado por computador. No segundo caso, introduzimos uma linha de atraso de Fourier, composta de uma grade de difração, lente, um espelho montado sobre um motor galvo e um espelho fixo. A amostra a ser estudada foi fixada sobre uma base, que foi deslocada lateralmente durante a aquisição dos dados. No sistema de detecção, o sinal foi pré-processado e digitalizado. Todo o sistema de controle, deteção e geração de imagens foi desenvolvido usando o software Labview. Os tempos de aquisição de dados em uma única varredura em profundidade foram de 12 s e 50 ms para a primeira e segunda montagens, respectivamente. No sistema operando no domínio de Fourier, no lugar da linha de atraso, foi introduzido um espelho fixo e o sinal de interferência era dirigido a um espectrômetro. Um novo programa foi desenvolvido em Labview para controle de deslocamento lateral e aquisição de imagens, cujo tempo de aquisição de uma varredura em profundidade é de 500 ms. A sensibilidade foi de 98dB para uma potência incidente na amostra de 1 mW. O novo sistema também pode ser controlado remotamente, inclusive via internet, para aquisição de dados. Como exemplo de aplicação, os sistemas desenvolvidos foram utilizados para gerar imagens em dentes humanos in vitro, e as imagens obtidas foram bastante satisfatórias, quando comparadas com análises de microscopia óptica ou com outros resultados descritos na literatura