WO2014202736A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer spektralen änderung von gestreutem licht - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer spektralen änderung von gestreutem licht Download PDF

Info

Publication number
WO2014202736A1
WO2014202736A1 PCT/EP2014/062972 EP2014062972W WO2014202736A1 WO 2014202736 A1 WO2014202736 A1 WO 2014202736A1 EP 2014062972 W EP2014062972 W EP 2014062972W WO 2014202736 A1 WO2014202736 A1 WO 2014202736A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
filter element
scattered
sample
spectrum
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/062972
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Reiß
Heinrich Stolz
Oliver STACHS
Rudolf Guthoff
Karsten SPERLICH
Original Assignee
Universität Rostock
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universität Rostock filed Critical Universität Rostock
Publication of WO2014202736A1 publication Critical patent/WO2014202736A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/117—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for examining the anterior chamber or the anterior chamber angle, e.g. gonioscopes
    • A61B3/1173—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for examining the anterior chamber or the anterior chamber angle, e.g. gonioscopes for examining the eye lens
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/636—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited using an arrangement of pump beam and probe beam; using the measurement of optical non-linear properties
    • G01N2021/638—Brillouin effect, e.g. stimulated Brillouin effect

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for determining a spectral change of light scattered by a sample relative to light incident on the sample.
  • Non-contact determination of mechanical properties, in particular rheological properties, of a sample is desirable in many applications.
  • the non-invasive determination of biomechanical properties of tissue and body fluids is a basis for diagnostic or other medical issues.
  • the non-invasive determination of biomechanical properties of tissue and body fluids is a basis for diagnostic or other medical issues.
  • the non-invasive determination of biomechanical properties of tissue and body fluids is a basis for diagnostic or other medical issues.
  • the non-invasive determination of biomechanical properties of tissue and body fluids is a basis for diagnostic or other medical issues.
  • the non-invasive determination of biomechanical properties of tissue and body fluids is a basis for diagnostic or other medical issues.
  • the non-invasive determination of biomechanical properties of tissue and body fluids is a basis for diagnostic or other medical issues.
  • the non-invasive magnetic resonance imaging technique is particularly in ophthalmology.
  • the rheological properties are determined as a function of a frequency shift between the incident light and at least a portion of the scattered light.
  • parasitic scattering effects can superimpose the actual useful signal of Brillouin scattering and make it unusable.
  • complex spectroscopic methods are necessary to determine the spectral change of the light scattered according to the Brillouin scattering and the incident light.
  • tandem VI PA measurement setup which is suitable for determining rheological parameters of the eye.
  • the scholarly highly dispersive multibeam interferometer makes it possible to measure and determine biomechanical properties while reducing the measuring times, the metrological outlay is relatively high and the structure required for this purpose is complicated.
  • Brillouin spectroscopy can be performed on relatively transparent tissue, but in the case of less transparent or non-transparent tissue, an intensity of a stray elastic signal is too high and the Brillouin signals are spectrally masked.
  • the device and the method should be particularly suitable for determining the spectral change of transparent and also cloudy and
  • non-transparent tissues in general and in particular of compartments of the eye, in particular the cornea, the aqueous humor, the lens, the vitreous body and the retina.
  • a device for determining a spectral change of scattered light, in particular of at least a portion of the scattered light, relative to incident light.
  • the spectral change refers in particular to a Brillouin frequency shift occurring in the spectrum of the light due to Brillouin scattering.
  • light with a predetermined frequency or a predetermined wavelength falls on a sample and is scattered by this.
  • the Brillouin effect is based on the fact that the incident light is scattered by thermally excited sound waves, whereby it experiences a frequency shift equal to the frequency of the scattering sound wave. Since thermally induced and statistically distributed acoustic waves are present in each medium and therefore also in the sample, the previously explained scatter occurs frequently or even in every case. The light scattered in this way is called spontaneous Brillouin scattered light.
  • V denotes a speed of sound in the material and sw denotes a scattering angle.
  • rheological properties of the sample can be determined.
  • a volume elasticity which may also be referred to as a compression modulus, in
  • the compression modulus indicates the ratio of all-sided pressure change to the change in volume and thus offers the possibility of evaluating tissue such as the cornea or lens of the eye in terms of their rheological properties. This may be advantageous in terms of determining causes of presbyopia, since in the course of life a loss of the elasticity of the eye lens is accompanied by a decrease in the accommodation success.
  • age, disease or therapy-related changes eg cross-linking therapy in keratoconus
  • age, disease or therapy-related changes eg cross-linking therapy in keratoconus
  • a refractive index and a density of the sample can be determined as a function of the Brillouin frequency offset.
  • a relative protein concentration can also be determined as a function of the Brillouin frequency offset.
  • the device comprises a light source.
  • the light source can in particular as
  • Laser light source may be formed.
  • monochromatic light can be generated at a predetermined frequency.
  • the predetermined frequency may be adjustable, in particular in a predetermined frequency range.
  • the frequency of the monochromatic light in the predetermined frequency range can be freely selectable.
  • the device comprises a filter element.
  • the filter element will be explained in more detail below.
  • the device comprises a device for detecting a spectrum.
  • the device can also be referred to as a so-called spectrometer.
  • monochromatic light of the predetermined frequency can be generated and radiated to a sample.
  • the monochromatic light can in this case be blasted directly onto the sample or be directed onto the sample via at least one element for guiding or shaping the beam, for example a mirror.
  • the filter element By means of the filter element, the light scattered by the sample is filterable.
  • the filter element can be arranged relative to the sample in such a way that at least part of the scattered light is detected by the filter element or radiates through the filter element.
  • optical Elements are present, which are arranged between sample and filter element such that scattered light is guided to the filter element, that it by means of
  • Filter element is filtered.
  • filtered light can be detected by means of the device for detecting a spectrum and the spectrum of the filtered light can be determined.
  • intensities can be detected and displayed as a function of wavelength or frequency of the filtered light.
  • Beam guiding and / or shaping between the at least one filter element and the means for detecting a spectrum may be arranged.
  • the spectral change of the scattered light can be determined as a function of the spectrum.
  • Intensity maximum and a corresponding frequency at which the local intensity maximum occurs are determined which in a predetermined
  • Frequency range around the wavelength or the frequency of the monochromatic light occurs around.
  • several local intensity maxima and the corresponding corresponding frequencies in this frequency range can be determined.
  • the Brillouin effect explained above produces a first Brillouin frequency shift with a first magnitude and a positive sign and a further Brillouin frequency shift with the first magnitude and a negative sign (see Formula 1).
  • two local maxima occur adjacent to the wavelength or frequency of the monochromatic light, with a difference between the respective intensity or frequency corresponding to the local intensity maximum and the frequency of the monochromatic light being too
  • the filter element is designed as a band stop filter, wherein a half-width of the band rejection filter is selected to be smaller than a predetermined maximum width, wherein the maximum width is selected at least in dependence on the predetermined frequency of the monochromatic light.
  • Half-width can be selected depending on a Brillouin frequency shift.
  • the half-width of the band-stop filter may be chosen to be less than or equal to the difference between the positive and negative Brillouin frequency shift described in Formula 1.
  • a center frequency of the band rejection filter may in particular correspond to the predetermined frequency of the monochromatic light.
  • the frequency of the monochromatic light may be set to a center frequency of an absorption area of the filter element, wherein the
  • Absorption range is characterized by the center frequency and the half-width.
  • the half-width can be determined as a function of the refractive index n (see formula 1), the speed of sound V in the material (see formula 1) and the scattering angle sw (see formula 1).
  • n refractive index
  • V speed of sound
  • sw scattering angle
  • the filter element has an absorption region whose spectral width or half-width is selected such that a Rayleigh portion of the scattered light is attenuated as strongly as possible, in particular completely, but Brillouin components are as little as possible, in particular not attenuated. This may mean that an absorption coefficient for a Rayleigh portion or
  • Absorption coefficients for Rayleigh Shares higher, in particular higher by more than a predetermined amount, are / are as absorption coefficients for Brillouin Shares.
  • a transmittance for a Rayleigh component may be lower, in particular lower by more than a predetermined amount
  • the half-value width of the absorption region may in particular be less than 0.01 nm, preferably less than 0.0015 nm. This results in an advantageous manner, a very low attenuation, in particular an attenuation by a maximum of 10%, of Brillouin shares with a wavelength distance to the wavelength of the monochromatic light already at an order of magnitude of the wavelength distance of 0.0015nm.
  • the proposed filter element advantageously makes it possible for a portion of the scattered light to be at the Rayleigh frequency (Rayleigh component), ie the
  • predetermined frequency of the irradiated monochromatic light, attenuated, preferably as completely as possible suppressed, is.
  • an intensity of the Rayleigh component covers the intensities of the Brillouin components, ie the components of the scattered light with the frequency shifted by the Brillouin frequency shift. This in turn advantageously allows a simple and reliable determination of the local intensity maxima whose
  • the proposed device can be used in particular for determining rheological properties of at least one subsection of a human or animal eye. It makes it possible to determine the spectral change which serves as a basis for determining the rheological properties, advantageously also the determination of these properties on visually slightly cloudy media, thin layers and in the vicinity of surfaces such as e.g. a cornea of the eye.
  • the proposed device may be used as part of a diagnostic device that permits non-invasive determination of tissue-specific biomechanical properties of tissue.
  • this can be used in particular in ophthalmology to allow a non-invasive determination of properties, which in turn can serve as a basis for the diagnosis of diseases of the cornea, the lens and the vitreous and their causative trigger outside of ophthalmology.
  • the device can also be used for a so-called real-time monitoring of treatments or treatment success, in particular in ophthalmology.
  • the proposed device has a simple structure, which also allows a timely determination of the spectral change.
  • the filter element comprises a transparent housing, wherein the housing is at least partially filled with gaseous rubidium.
  • Transparent here means that the housing is permeable to the light emitted by the light source monochromatic and scattered by the sample light.
  • Permeable in turn, means that an intensity of the light emitted by the filter element is not reduced by more than a predetermined proportion, for example not more than 5%.
  • the housing is in this case of course gas-tight, so that the gaseous rubidium can not escape from the housing.
  • the physical effect is used in an advantageous manner that in particular gaseous rubidium in a predetermined narrow frequency range or
  • Wavelength range which is also referred to below as the absorption region, has a high absorption rate.
  • the rubidium forms the above-mentioned band stop filter, wherein light having a wavelength from the predetermined
  • the predetermined frequency of the monochromatic light can be chosen such that it lies, in particular in the middle, in the at least one predetermined absorption region.
  • the predetermined frequency of the monochromatic light can be selected depending on the position of the absorption regions.
  • the absorption ranges here are advantageously narrow-band, in particular a half-width of the corresponding absorption ranges is smaller than or equal to the previously explained difference between the positive and the negative Brillouin frequency shift.
  • the housing may in particular be designed as a glass cell, wherein the glass cell is arranged in the scattered beam path.
  • the glass cell of Pyrex glass, so a borosilicate glass, consist, which advantageously has a low thermal expansion.
  • the glass cell may be cylindrical, wherein the glass cell has a length of 100 mm and a diameter of 26 mm.
  • the gaseous rubidium comprises a first isotope Rb-85 and another isotope Rb-87.
  • a ratio of amounts or volumes of both isotopes is adjustable and thus variable. For example, a
  • Both isotopes have an absorption range in the range of 780.2456 nm.
  • the half-value width of the absorption region is smaller than the previously explained difference between the positive Brillouin frequency shift and the negative Brillouin frequency shift and can be determined by a variation of the quantity or frequency
  • volumes of both isotopes can be adjusted specifically.
  • the half-width of the band-stop filter can be set as a function of a volume or quantity fraction of the respective isotopes.
  • the device comprises a device for
  • thermal energy wherein the means for generating thermal energy is thermally coupled to the housing.
  • thermal energy can be transmitted to the housing and in particular to rubidium arranged in the housing. This advantageously makes it possible to set a temperature of the filter element.
  • the device for generating thermal energy can in this case be designed such that thermal energy can be transmitted to the filter element, in particular to the rubidium. It is also conceivable that the device for generating thermal energy the
  • Filter element can withdraw thermal energy.
  • the device for generating thermal energy comprises the housing at least partially.
  • the means for generating thermal energy may at least partially enclose the housing, the housing e.g. is arranged in an internal volume formed by the device for generating thermal energy.
  • the device is designed such that the light scattered by the sample radiates through the filter element several times. This may mean that the filter element is repeatedly passed through by the scattered light. In other words, an optical path of the scattered light is prolonged by the filter element compared to the optical path in a single irradiation of the filter element. This means that the light scattered by the sample is filtered several times by the filter element. In many cases, the light scattered by the sample may continue the filter element at least twice, but preferably more than 5 times
  • the filtered light e.g. is detectable by the means for detecting a spectrum, referred to in this case, the light which has passed through the filter element several times.
  • the light scattered by the sample may be e.g. repeatedly through the gaseous rubidium in the transparent housing.
  • the device may comprise at least one means or element for extending an optical path in or through the filter element, in particular an optical path in or through the rubidium-filled housing.
  • a means or element will be described in more detail below.
  • the multiple irradiation of the filter element can advantageously increase the absorption of unwanted portions, in particular of the Rayleigh portion. This, in turn, advantageously permits operation of the filter element at a low temperature, for example at a temperature of 20 ° C., thereby achieving a desired low half-width of the absorption region.
  • the filter element comprises at least one means for beam guidance, wherein the at least one means for beam guidance is arranged such that the light scattered by the sample radiates through the filter element several times.
  • the filter element comprises a plurality of means for beam guidance.
  • one or more means for beam guidance on an inlet side of the filter element comprises a plurality of means for beam guidance.
  • Filter element e.g. on a first end side of the housing, and one or more means for beam guidance on an outlet side of the filter element, for example, on a further end face of the housing, be arranged.
  • the means for beam guidance can in this case have the same or different optical properties.
  • An optical property may be, for example, a focal length.
  • a relative position and / or orientation of a plurality of means for beam guidance to each other can be adjustable.
  • the means for beam guidance can in this case change a beam direction of the light scattered by the sample and / or the light before or after a, in particular unique, irradiation of the filter element.
  • a beam direction of the partially filtered light can be changed.
  • the means for beam guidance for example, as optical
  • the means for beam guidance can be designed in particular as a mirror element.
  • the mirror element can be designed as a concave mirror or plane mirror.
  • a mirror element comprises a mirror substrate, in particular a spherical one
  • mirror substrate wherein the mirror substrate may be dielectrically coated.
  • optical properties of the means for beam guidance in particular the
  • Coating be chosen such that an absorption coefficient of the beam guiding means for frequencies of a Brillouin portion is low, preferably zero.
  • the means for guiding the beam in particular the mirror element, can also have an opening, in particular a passage opening, in order, for example, to have a passage opening. let through the light scattered by the sample or the filtered light.
  • Such passage openings can be produced for example by drilling or milling.
  • a number of means for beam guidance a formation of at least one means for beam guidance, an arrangement of at least one means for beam guidance, a position and / or orientation of at least one means for
  • Beam guide to be selected such that there is a desired number of transmissions or passes through the filter element.
  • the first end face may be one side of the housing through which the light scattered by the sample is coupled into the housing.
  • the concave curvature of the first concave mirror may in this case be facing the first end side.
  • at least one further concave mirror is arranged on a further end face of the housing.
  • the concave curvature of the further concave mirror may in this case be facing the further end face.
  • the other end face may be opposite the first end face.
  • the further end face can be one side of the housing, through which the filtered light is coupled out of the housing after repeated irradiation.
  • the first concave mirror has an inlet opening for the light scattered by the sample, wherein the further concave mirror has an outlet opening for the filtered light.
  • two spherical concave mirrors are arranged side by side on a first end side of the housing. At the other end is a third spherical
  • the first concave mirror has the inlet opening and the third concave mirror has the outlet opening.
  • a spherical concave mirror may denote a mirror whose concave mirror surface corresponds to a segment of a spherical surface. Further, a concave mirror surface of the first concave mirror may be a first portion of a
  • the first and the second concave mirrors may be arranged such that a position of the center of the ball, whose
  • Ball surface segment is formed by the mirror surface of the first concave mirror, equal to the position of the center of the ball whose spherical surface segment is formed by the mirror surface of the second concave mirror is.
  • the positions of the centers may also be different. This can e.g. be adjusted by changing a relative position and / or orientation of the two concave mirrors to each other.
  • the device for detecting a collision In a further embodiment, the device for detecting a collision
  • Multibeam interferometer here denotes a spectrally high-resolution dispersive element which scatters light depending on a wavelength.
  • the device for detecting a spectrum comprises the previously explained VIPA (Virtually Imaged Phased Array).
  • Spectrum of the filtered light facilitates, because the multi-beam interferometer scatters the filtered light wavelength dependent.
  • the wavelength-dependent scattered light can in turn be detected by a detection device, in particular a CCD sensor, whereby intensities of the light scattered by the multibeam interferometer are detected at spatially different locations of the detection device and thus imaged. This advantageously allows easy detection of the spectrum of the filtered light. Further proposed is a method for determining a spectral change of scattered light, in particular a proportion of the scattered light, relative to
  • monochromatic light is irradiated to a sample at a predetermined frequency.
  • the predetermined frequency can be selected from a predetermined frequency range.
  • the light scattered by the sample is filtered by means of at least one filter element.
  • the filtered light is detected and a spectrum of the filtered light is determined, the spectral change being determined as a function of the spectrum.
  • the scattered light is filtered by means of a band-stop filter, wherein a half-width of the band-stop filter is selected to be smaller than a predetermined maximum width, the maximum width being selected at least in dependence on the predetermined frequency.
  • a temporally fast method for determining the spectral change is advantageously proposed, which allows a reliable and accurate determination of the spectral change, in particular the Brillouin frequency shift.
  • the predetermined frequency is selected such that a wavelength of the monochromatic light is 780.2456 nm.
  • Radiation load and a level of the spectral difference between the frequency of the Rayleigh scattering and the Brillouin scattering represents.
  • the filter element comprises a transparent housing, wherein the housing is at least partially filled with gaseous rubidium.
  • the light scattered by the sample radiates through the filter element several times. This results in an advantageous manner, the previously explained increase in the absorption rate, in particular for the Rayleigh share. As explained in more detail below, the number of transmissions to a Temperature of the filter element to be adjusted.
  • a temperature of the filter element is set higher than ⁇ ' ⁇ and lower than 40 ° C. This advantageously results in a low spectral half-width of the absorption region.
  • the temperature of the filter element can be adjusted to 20 °. This allows reliable detection of Brillouin components with a wavelength offset of 0.001 1 nm to the Rayleigh wavelength.
  • a number of transmissions for example, be greater than 15, preferably greater than 20.
  • a spectral change can be reliably determined by the Brillouin effect not only in the case of scattering of light within or on tissue compartments, but also in the case of scattering on surfaces and thus thin tissue layers, in particular on scattering on the cornea of the eye.
  • a temperature of the filter element is set higher than ⁇ ⁇ ' ⁇ .
  • a number of transmissions of the filter element can be selected depending on the temperature. At temperatures greater than or equal to ⁇ ⁇ ' ⁇ , for example in a temperature range of 180 ° C to 220 ⁇ , the number of transmissions can be one. At temperatures lower than 180 ° C, more than one single transmission is necessary. For example, in a temperature range of ⁇ ⁇ 'to 40 ° C, a number of transmissions may be greater than or equal to 15, 20 or 25.
  • a relationship between temperature and number of transmissions may be used here, e.g. be a linear or exponential relationship, where the number of
  • tissue properties of the crystalline lens can be determined with regard to rheology, refractive index, density and protein concentration.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a device according to the invention
  • Fig. 6 is a schematic representation of a housing with mirrors.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a device 1 for determining a Brillouin frequency shift (see formula 1).
  • the device 1 comprises a laser light source 2.
  • the light source 2 emits monochromatic light 3 having a wavelength of 780.2456 nm.
  • the monochromatic light 3 generated by the light source 2 is irradiated onto a sample 4 by means of a first mirror S1 and an objective lens OL.
  • the object lens OL may, for example, have a focal length of 40 mm.
  • Fig. 1 it is shown that the sample 4 is formed as an eye. Light 5 scattered by the sample 4 is bundled by means of the objective lens OL and parallelized.
  • the parallelized light 6 is passed through a filter element RZ, which serves as Rubidium gas cell is formed, filtered.
  • the filtered light 7 is optically guided to a spectrometer 8 by means of a first imaging lens L1, a pinhole LB, a second imaging lens L2 and a second mirror S2.
  • the first imaging lens L1 may have a focal length of 100 mm and the second imaging lens L2 may have a focal length of 200 mm.
  • the pinhole LB for example, have a diameter of 100 ⁇ .
  • the objective lens OL the filter element RZ, the first imaging lens L1, the pinhole LB, the second imaging lens L2, and the second mirror S2 in FIG.
  • the spectrometer 8 comprises a dispersive multibeam interferometer 9, which may also be referred to as a Virtually Imaged Phased Array.
  • the filtered light 7 is focused by a third imaging lens L3, which may have, for example, a focal length of 200 mm and can be formed as a positive cylindrical lens on the multi-beam interferometer 9 and scattered by this wavelength dependent.
  • the light scattered by the multi-beam interferometer 9 is collected by a fourth imaging lens L4, which may have, for example, a focal length of 200 mm, and irradiated to a CCD sensor 10.
  • the CCD sensor 10 thus detects an intensity of the wavelength-dependent scattered light and thus a spectrum of the filtered light. 7
  • the filter element RZ serves as a band stop filter which has a first absorption region AB1 in the region of a wavelength ⁇ of 780.2456 nm and a further absorption region AB2 at a wavelength ⁇ greater than 780.2456 nm (see FIG. 3).
  • the first absorption region AB1 has a half value width, not shown, and a center frequency of 780.2456 nm, so that the intensity fraction based on a Rayleigh portion of the scattered light 5 in the filtered light 7 is reduced, but Brillouin proportions of the scattered light 5 in the filtered light 7 not or only to a small extent be damped.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a filter element RZ, which is designed as a rubidium gas cell 11.
  • the Rubidiumgaszelle 1 1 comprises a formed from Pyrex glass hollow cylindrical housing 12, which with gaseous
  • the gaseous rubidium 13 is composed here of the isotope Rb-85 and the isotope RB-87 in a variable ratio.
  • a lateral surface of the housing 12 is in this case surrounded by a heating coil 14, wherein the heating coil 14 at current flow through a heating coil 14 forming electrical conductors
  • the rubidium gas cell 1 1 is arranged in a further cylindrical outer housing 15.
  • an inner volume of the Au ogeophuses 15 is next to the housing 12 further arranged an insulating granules 16 which surrounds the lateral surface of the housing 12 of the rubidium gas cell 1 1.
  • the outer housing 15 has a GeHousefu ß 17, by means of which the outer housing 15 on a non-illustrated
  • the outer housing 15 has an outlet 18, which forms an opening of a hollow cylindrical channel, which connects an outer volume with the lateral surface of the housing 12.
  • the outlet 18 in this case serves to dissipate heat from the interior of the outer housing 15.
  • each window surfaces 19 are arranged, which are transparent to the parallelized, scattered light 6 (see Fig. 1). Through the window 19, the parallelized light 6 can enter the rubidium gas cell 1 1 and again emerge from the Rubidiumgaszelle 1 1. Also shown are Teflon rings 20, which are also arranged on opposite end faces of the other housing 15, wherein the Teflon rings 20 between the windows 19 and end faces of
  • Rubidiumgaszelle 1 1 are arranged. These serve to seal the inner volume of the outer housing 15. Also shown are flaps 21 which are rotatably mounted on the end faces of the Au .geophuses 15. The closure flaps 21 are rotatable about axes of rotation 22, the flaps 21 concealing the windows 19 in a closed position and releasing the windows 19 in an open position.
  • the heating spiral 14 is the rubidium gas cell 1 1 tempered, in particular a desired temperature of the rubidium gas cell 1 1 adjustable.
  • FIG. 3 shows an exemplary profile of a transmittance TG of the rubidium 13, which can be arranged in the rubidium gas cell 11 (see FIG. 2).
  • a transmission T is shown on a Y-axis, wherein at a
  • Absorption region AB1, AB2 denotes a region in which the
  • Transmittance TG is less than a predetermined value, for example 0.9 or 0.95.
  • the absorption regions AB1, AB2 thus have a notch filter characteristic.
  • FIG. 4 a shows an exemplary course of a spectrum of the reflected light 5, which is not filtered by a filter element RZ.
  • RZ filter element
  • a frequency v B of 0 GHz thus corresponds to a frequency of the light having a wavelength of 780.2456 nm.
  • the spectrum has a maximum MR at the frequency of 0 GHz, which results from a Rayleigh portion of the scattered light 5.
  • the spectrum has a first local maximum MB1 and a further local maximum MB2, which occur at a frequency offset dv B of 4.9 GHz and -4.9 GHz, respectively.
  • These intensities of the local intensity maxima MB1, MB2 result from a Brillouin portion of the scattered light 5.
  • the change of the frequency ie the difference between the frequency corresponding to the first local maximum MB1 and the frequency of the incident light corresponds to the spectral change to be determined.
  • the local maximum MB1 corresponds to Brillouin anti-Stokes scattering, while the further local maximum MB2 corresponds to a Brillouin-Stokes fraction.
  • Fig. 4b an exemplary spectrum of filtered light 7 (see Fig. 1) is shown. It can be clearly seen that the global maximum MR (see FIG. 4 a) or its intensity was attenuated, and thus a Rayleigh component in the filtered light 7 was minimized. As a result, the local maxima MB1, MB2 are easily and clearly identified in the spectrum. This in turn allows a simplified and reliable determination of the spectral change caused by the sample 4. This in turn requires an improved determination of rheological properties.
  • FIG. 5 shows a minimum transmittance TGm in one of the absorption regions AB1, AB2 shown in FIG. 3 above a temperature ⁇ of the rubidium 13 (see FIG. 2). It can be seen that a minimum transmittance TGm decreases with increasing temperature. Thus, an attenuation of the Rayleigh portion of the scattered light 5 shown in FIG. 4a is increased with increasing temperature ⁇ of the rubidium 13.
  • FIG. 6 schematically shows a filter element RZ designed as rubidium gas cell 11 with mirrors SP1, SP2, SP3.
  • the rubidium gas cell 1 1 has a housing 12 with a first end face 24 and a further end face 25. At the first end face 24, a first concave mirror SP1 and a second concave mirror SP2 are arranged.
  • the first concave mirror SP1 is designed as a spherical concave mirror and has a
  • a second concave mirror SP2 is arranged, which is likewise designed as a spherical concave mirror.
  • a concave mirror surface of the first concave mirror SP1 corresponds to a first
  • a third concave mirror SP3 is arranged, which is also formed as a spherical concave mirror.
  • the third concave mirror SP3 has a
  • the concave curvatures of the concave mirrors SP1, SP2, SP3 face the respective front side 24, 25.
  • the concave curvatures of the first and second concave mirrors SP1, SP2 face the concave curvature of the third concave mirror SP3.
  • the mirror surfaces of the first, the second and the third concave mirror SP1, SP2, SP3 can in this case have the same radii of curvature.
  • the light which has entered the rubidium gas cell 11 through the inlet opening E only exits the rubidium gas cell through the outlet opening A when the rubidium gas cell 1 1 repeatedly irradiated or repeated several times.
  • Individual or all concave mirrors SP1, SP2, SP3 can also be designed as plane mirrors.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht (5) relativ zu einfallendem Licht (3), wobei die Vorrichtung (1) eine Lichtquelle (2), ein Filterelement (RZ) und eine Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums umfasst, wobei mittels der Lichtquelle (2) monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugbar und auf eine Probe (4) strahlbar ist, wobei mittels des Filterelements (RZ) von der Probe (4) gestreutes Licht (5) filterbar ist, wobei mittels der Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums gefiltertes Licht (7) erfassbar und das Spektrum des gefilterten Lichts (7) bestimmbar ist, wobei die spektrale Änderung in Abhängigkeit des Spektrums bestimmbar ist, wobei das Filterelement (RZ) als Bandsperrfilter ausgebildet ist, wobei eine Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als eine vorbestimmte maximale Breite gewählt wird, wobei die maximale Breite zumindest in Abhängigkeit der vorbestimmten Frequenz gewählt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von Licht, welches von einer Probe gestreut wird, relativ zu auf die Probe einfallendem Licht.
Eine berührungslose Bestimmung von mechanischen Eigenschaften, insbesondere rheologischen Eigenschaften, einer Probe ist in vielen Anwendungen wünschenswert. So ist z.B. die nicht invasive Bestimmung von biomechanischen Eigenschaften von Gewebe und Körperflüssigkeiten eine Grundlage für diagnostische oder andere medizinische Fragestellungen. Insbesondere in der Augenheilkunde kann die nicht invasive
Bestimmung von biomechanischen Eigenschaften des Auges bei der Feststellung von diversen Erkrankungen und Alterserscheinungen, wie beispielsweise einer Katarakt, der Presbyopie, post-LASIK Ektasien oder einem Keratokonus hilfreich sein.
Es ist bekannt, rheologische Eigenschaften von Gewebe im Allgemeinen und
insbesondere von Kompartimenten des Auges, z.B. der Hornhaut, des Kammerwassers und der Linse, in Abhängigkeit des physikalischen Effekts der Brillouin-Streuung zu bestimmen. Die rheologischen Eigenschaften werden hierbei in Abhängigkeit einer Frequenzverschiebung zwischen dem einfallenden Licht und zumindest einem Teil des gestreuten Lichts bestimmt. Als technologische Herausforderung ergibt sich jedoch, dass parasitäre Streueffekte das eigentliche Nutzsignal der Brillouin-Streuung überlagern und unbrauchbar machen können. Somit sind aufwendige spektroskopische Verfahren notwendig, um die spektrale Änderung von dem gemäß der Brillouin-Streuung gestreuten Licht und dem einfallenden Licht zu bestimmen. Hierdurch wird jedoch in nachteiliger Weise eine Messgeschwindigkeit und ein Aufwand für die Anwendung, insbesondere in der klinischen Praxis, unakzeptabel hoch.
Die Veröffentlichung S. Reiß et al., Non-invasive, ortsaufgelöste Bestimmung von
Gewebeeigenschaften der Augenlinse hinsichtlich Rheologie, Brechungsindex, Dichte und Proteinkonzentration unter Anwendung der Brillouin-Spektroskopie, Klin Monatsbl Augenheilkd 201 1 ; 228: 1079-1085 und auch die Veröffentlichung S. Reiß et al., Spatially resolved Brillouin spectroscopy to determine the rheological properties of the eye lens, Biomedical Optics Express; 2: 2144-2159, 201 1 beschreibt die sogenannte Brillouin- Spektroskopie und ein sogenanntes VIPA (Virtually Imaged Phased Array)-basiertes Spektrometer zur Bestimmung des Brillouin-Frequenzversatzes.
Auch wird ein sogenannter Tandem- VI PA-Messaufbau beschrieben, der geeignet ist, rheologische Parameter des Auges zu bestimmen.
Zwar ermöglicht das gelehrte hochdispersive Vielstrahlinterferometer eine Messung und Bestimmung von biomechanischen Eigenschaften unter Verringerung der Messzeiten, jedoch ist der messtechnische Aufwand verhältnismäßig hoch sowie der hierzu notwendige Aufbau kompliziert. Insbesondere im Fall des Tandem-VIPA-Aufbaus kann eine Brillouin-Spektroskopie an relativ transparenten Gewebe durchgeführt werden, wobei jedoch im Fall von weniger transparenten oder nichttransparenten Gewebe eine Intensität eines elastischen Streusignals zu hoch ist und die Brillouin-Signale spektral überdeckt werden.
Die Veröffentlichung„W. Lee et. al., Spectrally filtered Raman/Thomson scattering using a rubidium vapor filter, AIAA, J. 40, 2504-2510, 2002 offenbart einen Rubidiumdampffilter.
In der Veröffentlichtung "C. Robert, Simple, stable and compact multiple reflection optical cell for very long optical paths, Applied Optics, vol. 46, no. 22, 2007" sind
Mehrfachreflexionszellen zur Verlängerung eines optischen Weges beschrieben.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur robusten und genauen Bestimmung einer spektralen Änderung von zumindest einem Anteil des gestreuten Lichts relativ zu einfallendem Licht zu schaffen, welche eine zeitlich schnelle Bestimmung der spektralen Änderung ermöglicht und einen einfachen Aufbau aufweist. Die Vorrichtung und das Verfahren sollen insbesondere geeignet sein, die Bestimmung der spektralen Änderung von transparenten und auch eingetrübtem und
nichttransparenten Gewebe im Allgemeinen und im speziellen von Kompartimenten des Auges, insbesondere der Hornhaut, des Kammerwassers, der Linse, des Glaskörpers und der Netzhaut, durchzuführen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den
Merkmalen der Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht, insbesondere von zumindest einem Anteil des gestreuten Lichts, relativ zu einfallendem Licht. Die spektrale Änderung bezeichnet hierbei insbesondere eine aufgrund der Brillouin-Streuung auftretende Brillouin-Frequenzverschiebung im Spektrum des Lichts. Hierbei fällt Licht mit einer vorbestimmten Frequenz bzw. einer vorbestimmten Wellenlänge auf eine Probe und wird von dieser gestreut.
Der Brillouin-Effekt beruht darauf, dass das eingestrahlte Licht an thermisch erregten Schallwellen gestreut wird, wodurch es eine Frequenzverschiebung erfährt, die gleich der Frequenz der streuenden Schallwelle ist. Da in jedem Medium und somit auch in der Probe thermisch induzierte und statistisch verteilte akustische Wellen präsent sind, tritt die vorhergehend erläuterte Streuung häufig oder sogar in jedem Fall auf. Das derart gestreute Licht wird als spontanes Brillouin-Streulicht bezeichnet.
Die Brillouin-Frequenzverschiebung kann gemäß dvB = ± (2nv c) Vcos (sw/2) Formel 1 bestimmt werden, wobei dvB die Brillouin-Frequenzverschiebung, V| eine Frequenz des eingestrahlten Lichts, n einen Brechungsindex des Materials der Probe, c eine
Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, V eine Schallgeschwindigkeit im Material und sw einen Streuwinkel bezeichnet.
Aus der Brillouin-Frequenzverschiebung zur Frequenz Vi des eingestrahlten Lichts, die auch als elastisch gestreute Rayleigh-Frequenz bezeichnet werden kann, können rheologische Eigenschaften der Probe bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Volumenelastizität, die auch als Kompressionsmodul bezeichnet werden kann, in
Abhängigkeit der Brillouin-Frequenzverschiebung bestimmt werden. Dies ist in der eingangs erwähnten Veröffentlichung S. Reiß et al., Non-invasive, ortsaufgelöste
Bestimmung von Gewebeeigenschaften der Augenlinse hinsichtlich Rheologie,
Brechungsindex, Dichte und Proteinkonzentration unter Anwendung der Brillouin- Spektroskopie, Klin Monatsbl Augenheilkd 201 1 ; 228: 1079-1085 und S. Reiß, S.et al., Spatially resolved Brillouin spectroscopy to determine the rheological properties of the eye lens, Biomedical Optics Express; 2: 2144-2159, 201 1 , erwähnt. Der Kompressionsmodul gibt hierbei das Verhältnis von allseitiger Druckänderung zur Volumenänderung an und bietet somit die Möglichkeit, Gewebe z.B. die Hornhaut oder Linse des Auges in Bezug auf ihre rheologischen Eigenschaften zu bewerten. Dies kann hinsichtlich einer Bestimmung von Ursachen der Alterssichtigkeit von Vorteil sein, da sich im Laufe des Lebens ein Verlust der Elastizität der Augenlinse mit der Abnahme des Akkommodationserfolgs einhergeht. Weiterhin können alters-, krankheits- oder therapiebedingte Änderungen (z.B. Quervernetzungstherapie bei Keratokonus) der rheologischen Eigenschaften der Hornhaut des Auges bestimmt werden. Auch können ein Brechungsindex und eine Dichte der Probe in Abhängigkeit des Brillouin- Frequenzversatzes bestimmt werden. Auch eine relative Proteinkonzentration kann in Abhängigkeit des Brillouin-Frequenzversatzes bestimmt werden.
Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle. Die Lichtquelle kann insbesondere als
Laserlichtquelle ausgebildet sein. Mittels der Lichtquelle kann monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt werden. Die vorbestimmte Frequenz kann, insbesondere in einem vorbestimmten Frequenzbereich, einstellbar sein. Somit kann die Frequenz des monochromatischen Lichts in dem vorbestimmten Frequenzbereich frei wählbar sein.
Weiter umfasst die Vorrichtung ein Filterelement. Das Filterelement wird nachfolgend näher erläutert.
Weiter umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums. Die Einrichtung kann hierbei auch als sogenanntes Spektrometer bezeichnet werden.
Mittels der Lichtquelle ist monochromatisches Licht mit der vorbestimmten Frequenz erzeugbar und auf eine Probe strahlbar. Das monochromatische Licht kann hierbei direkt auf die Probe gestrahlt werden oder über zumindest ein Element zur Strahlführung oder - formung, beispielsweise einen Spiegel, auf die Probe gelenkt werden.
Mittels des Filterelements ist das von der Probe gestreute Licht filterbar. Hierzu kann das Filterelement derart relativ zu der Probe angeordnet sein, dass zumindest ein Teil des gestreuten Lichts von dem Filterelement erfasst wird bzw. durch das Filterelement hindurchstrahlt. Selbstverständlich können zur Strahlführung oder -formung optische Elemente vorhanden sein, die derart zwischen Probe und Filterelement angeordnet sind, dass gestreutes Licht derart zum Filterelement geführt wird, dass es mittels des
Filterelements gefiltert wird.
Weiter ist mittels der Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums gefiltertes Licht erfassbar und das Spektrum des gefilterten Lichts bestimmbar. Somit können Intensitäten als Funktion einer Wellenlänge bzw. einer Frequenz des gefilterten Lichts erfasst und dargestellt werden. Selbstverständlich können weitere optische Elemente zur
Strahlführung und/oder -formung zwischen dem mindestens einen Filterelement und der Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums angeordnet sein.
Die spektrale Änderung des gestreuten Lichts ist in Abhängigkeit des Spektrums bestimmbar. Insbesondere kann in Abhängigkeit des Spektrums ein (lokales)
Intensitätsmaximum und eine korrespondierende Frequenz, an welcher das lokale Intensitätsmaximum auftritt, bestimmt werden, welches in einen vorbestimmten
Frequenzbereich um die Wellenlänge bzw. die Frequenz des monochromatischen Lichts herum auftritt. Selbstverständlich können auch mehrere lokale Intensitätsmaxima und die entsprechend korrespondierenden Frequenzen in diesem Frequenzbereich bestimmt werden.
Durch den vorhergehend erläuterten Brillouin-Effekt wird eine erste Brillouin- Frequenzverschiebung mit einem ersten Betrag und einem positiven Vorzeichen sowie eine weitere Brillouin-Frequenzverschiebung mit dem ersten Betrag und einem negativen Vorzeichen erzeugt (siehe Formel 1 ). Somit treten also zwei lokale Maxima benachbart zur Wellenlänge bzw. Frequenz des monochromatischen Lichts auf, wobei eine Differenz zwischen der jeweiligen zum lokalen Intensitätsmaximum korrespondierenden Frequenz bzw. Wellenlänge und der Frequenz des monochromatischen Lichts der zu
bestimmenden spektralen Änderung entspricht.
Erfindungsgemäß ist das Filterelement als Bandsperrfilter ausgebildet, wobei eine Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als eine vorbestimmte maximale Breite gewählt wird, wobei die maximale Breite zumindest in Abhängigkeit der vorbestimmten Frequenz des monochromatischen Lichts gewählt wird. Insbesondere kann die
Halbwertbreite abhängig von einer Brillouin-Frequenzverschiebung gewählt werden. Insbesondere kann die Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als die oder gleich der Differenz zwischen der in Formel 1 beschriebenen positiven und negativen Brillouin- Frequenzverschiebung gewählt werden. Eine Mittenfrequenz des Bandsperrfilters kann insbesondere der vorbestimmten Frequenz des monochromatischen Lichts entsprechen. Beispielsweise kann die Frequenz des monochromatischen Lichts auf eine Mittenfrequenz eines Absorptionsbereichs des Filterelements eingestellt werden, wobei der
Absorptionsbereich durch die Mittenfrequenz und die Halbwertbreite charakterisiert ist.
Weiter kann die Halbwertbreite in Abhängigkeit des Brechungsindex n (siehe Formel 1 ), der Schallgeschwindigkeit V im Material (siehe Formel 1 ) und des Streuwinkels sw (siehe Formel 1 ) bestimmt werden. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, für den Brechungsindex n und/oder die Schallgeschwindigkeit V und/oder den Streuwinkel sw vorbestimmte Werte zu verwenden.
In anderen Worten weist das Filterelement einen Absorptionsbereich auf, dessen spektrale Breite oder Halbwertbreite derart gewählt ist, dass ein Rayleigh-Anteil des gestreuten Lichts möglichst stark, insbesondere vollständig, gedämpft wird, jedoch Brillouin-Anteile möglichst wenig, insbesondere nicht, gedämpft werden. Dies kann bedeuten, dass ein Absorptionskoeffizient für einen Rayleigh-Anteil bzw.
Absorptionskoeffizienten für Rayleigh-Anteile höher, insbesondere um mehr als ein vorbestimmtes Maß höher, ist/sind als Absorptionskoeffizienten für Brillouin-Anteile.
Entsprechend kann also ein Transmissionsgrad für einen Rayleigh-Anteil niedriger, insbesondere um mehr als ein vorbestimmtes Maß niedriger, sein als ein
Transmissionsgrad für Brillouin-Anteile.
Die Halbwertbreite des Absorptionsbereichs kann insbesondere kleiner als 0.01 nm, vorzugsweise kleiner als 0.0015nm sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine sehr geringe Dämpfung, insbesondere eine Dämpfung um maximal 10%, von Brillouin- Anteilen mit einem Wellenlängenabstand zur Wellenlänge des monochromatischen Lichts bereits ab einer Größenordnung des Wellenlängenabstands von 0.0015nm.
Somit ermöglicht das vorgeschlagene Filterelement in vorteilhafter Weise, dass ein Anteil des gestreuten Lichts mit der Rayleigh-Frequenz (Rayleigh-Anteil), also der
vorbestimmten Frequenz des eingestrahlten monochromatischen Lichts, gedämpft, vorzugsweise möglichst vollständig unterdrückt, wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass eine Intensität des Rayleigh-Anteils die Intensitäten der Brillouin-Anteile, also der Anteile des gestreuten Lichts mit der um die Brillouin-Frequenzverschiebung verschobenen Frequenz, überdeckt. Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Bestimmung der lokalen Intensitätsmaxima, deren
korrespondierenden Frequenzen dann zur einfachen und zuverlässigen Bestimmung der gewünschten spektralen Änderung verwendet werden können.
Die vorgeschlagene Vorrichtung kann insbesondere zur Bestimmung von rheologischen Eigenschaften zumindest eines Teilabschnitts eines menschlichen oder tierischen Auges eingesetzt werden. Sie ermöglicht die Bestimmung der spektralen Änderung, die als Grundlage zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften dient, in vorteilhafter Weise auch die Bestimmung dieser Eigenschaften an optisch leicht trüben Medien, dünnen Schichten und in der Nähe von Oberflächen wie z.B. einer Hornhaut des Auges.
Somit kann die vorgeschlagene Vorrichtung als Teil eines diagnostischen Geräts verwendet werden, welches eine nicht invasive Bestimmung von gewebespezifischen, biomechanischen Eigenschaften von Gewebe erlaubt. Wie vorhergehend erläutert, kann dies insbesondere in der Augenheilkunde eingesetzt werden, um eine nicht invasive Bestimmung von Eigenschaften zu ermöglichen, die wiederum als Grundlage zur Diagnose von Erkrankungen der Hornhaut, der Linse und des Glaskörpers sowie deren ursächlichen Auslöser außerhalb der Augenheilkunde dienen können. Auch kann die Vorrichtung für ein sogenanntes Realtime-Monitoring von Behandlungen oder von Behandlungserfolgen, insbesondere in der Augenheilkunde, verwendet werden.
Vorteilhaft weist die vorgeschlagene Vorrichtung einen einfachen Aufbau auf, der zudem eine zeitlich schnelle Bestimmung der spektralen Änderung ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Filterelement ein transparentes Gehäuse, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit gasförmigem Rubidium gefüllt ist.
Transparent bedeutet hierbei, dass das Gehäuse durchlässig für das von der Lichtquelle ausgestrahlte monochromatische und von der Probe gestreute Licht ist. Durchlässig wiederum bedeutet, dass eine Intensität des durch das Filterelement gestrahlten Lichts nicht mehr als einen vorbestimmten Anteil, beispielsweise nicht mehr als 5 %, reduziert wird. Das Gehäuse ist hierbei selbstverständlich gasdicht ausgebildet, so dass das gasförmige Rubidium nicht aus dem Gehäuse entweichen kann. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise der physikalische Effekt genutzt, dass insbesondere gasförmiges Rubidium in einem vorbestimmten schmalen Frequenzbereich bzw.
Wellenlängenbereich, der nachfolgend auch als Absorptionsbereich bezeichnet wird, eine hohe Absorptionsrate aufweist. Somit bildet das Rubidium den vorhergehend erläuterten Bandsperrfilter aus, wobei Licht mit einer Wellenlänge aus dem vorbestimmten
Wellenlängenbereich absorbiert und somit der entsprechende Intensitätsanteil im gestreuten Licht reduziert wird. Insbesondere kann die vorbestimmte Frequenz des monochromatischen Lichts derart gewählt werden, dass sie, insbesondere mittig, in dem mindestens einen vorbestimmten Absorptionsbereich liegt.
Selbstverständlich ist es möglich, andere Elemente als Rubidium oder andere
Elementzusammensetzungen zu wählen, die einen schmalbandigen Absorptionsbereich aufweisen. Selbstverständlich kann in einem solchen Fall die vorbestimmte Frequenz des monochromatischen Lichts in Abhängigkeit der Lage der Absorptionsbereiche gewählt werden.
Die Absorptionsbereiche sind hierbei in vorteilhafter Weise schmalbandig, insbesondere ist eine Halbwertbreite der entsprechenden Absorptionsbereiche kleiner als die oder gleich der vorhergehend erläuterte(n) Differenz zwischen der positiven und der negativen Brillouin-Frequenzverschiebung.
Das Gehäuse kann insbesondere als Glaszelle ausgebildet sein, wobei die Glaszelle im Streustrahlengang angeordnet ist. Insbesondere kann die Glaszelle aus Pyrex-Glas, also einem Borsilikatglas, bestehen, welches in vorteilhafter Weise eine geringe thermische Ausdehnung aufweist. Beispielsweise kann die Glaszelle zylinderförmig ausgebildet sein, wobei die Glaszelle eine Länge von 100 mm und einen Durchmesser von 26 mm aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das gasförmige Rubidium ein erstes Isotop Rb-85 und ein weiteres Isotop Rb-87. Ein Verhältnis von Mengen- oder Volumenanteilen beider Isotope ist hierbei einstellbar und somit variabel. Beispielsweise kann ein
Volumenanteil des ersten Isotops 72,17 % und ein Volumenanteil des weiteren Isotops 27,83 % betragen. Auch kann ein Volumenanteil des ersten Isotops 72 % und ein Volumenanteil des weiteren Isotops 28 % betragen. Auch kann ein Volumenanteil des ersten Isotops größer als 72,17% sein, vorzugsweise größer als 80%, weiter bevorzugt größer als 90%.
Beide Isotope weisen einen Absorptionsbereich im Bereich von 780,2456 nm auf. Die Halbwertbreite des Absorptionsbereichs ist hierbei kleiner als die vorhergehend erläuterte Differenz zwischen der positiven Brillouin-Frequenzverschiebung und der negativen Brillouin-Frequenzverschiebung und kann durch eine Variation der Mengen- oder
Volumenanteile beider Isotope gezielt eingestellt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein einfach anzuordnender Bandsperrfilter mit den gewünschten Eigenschaften, die eine möglichst gute Reduktion des Rayleigh-Anteils im gestreuten Licht ermöglichen. Weiter ist die Halbwertbreite des Bandsperrfilters in Abhängigkeit eines Volumen- oder Mengenanteils der jeweiligen Isotope einstellbar.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur
Erzeugung thermischer Energie, wobei die Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie thermisch mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Hierdurch kann thermische Energie zum Gehäuse und insbesondere zum im Gehäuse angeordneten Rubidium übertragen werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, eine Temperatur des Filterelements einzustellen.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Filtercharakteristik des Filterelements verbessert werden, da sich ein Absorptionsgrad des Rubidiums mit steigender
Temperatur erhöht bzw. sich ein Transmissiongrad verringert. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Unterdrückung des Rayleigh-Anteils verbessert werden, was wiederum eine zuverlässigere und schnellere Bestimmung der aufgrund der Brillouin-Streuung auftretenden lokalen Intensitätsmaxima im Spektrum erlaubt.
Die Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie kann hierbei derart ausgebildet sein, dass thermische Energie zum Filterelement, insbesondere zum Rubidium, übertragbar ist. Vorstellbar ist auch, dass die Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie dem
Filterelement thermische Energie entziehen kann. Somit kann die Einrichtung zur
Erzeugung thermischer Energie als Heizelement, gegebenenfalls zusätzlich auch als Kühlelement, ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie das Gehäuse zumindest teilweise.
Beispielsweise kann die Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie das Gehäuse zumindest teilweise einschließen, wobei das Gehäuse z.B. in einem von der Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie ausgebildeten Innenvolumen angeordnet ist.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Übertragung thermischer Energie zum
Filterelement verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass das von der Probe gestreute Licht das Filterelement mehrfach durchstrahlt. Dies kann bedeuten, dass das Filterelement von dem gestreuten Licht mehrfach durchlaufen wird. In anderen Worten wird ein optischer Weg des gestreuten Lichts durch das Filterelement im Vergleich zum optischen Weg bei einer einmaligen Durchstrahlung des Filterelements verlängert. Dies bedeutet, dass das von der Probe gestreute Licht durch das Filterelement mehrfach gefiltert wird. Mehrfach kann bedeuten, dass das von der Probe gestreute Licht das Filterelement mindestens zweimal, vorzugsweise aber mehr als 5mal, weiter
vorzugsweise mehr als 15mal, weiter vorzugsweise mehr als 20mal, durchstrahlt. Das gefilterte Licht, das z.B. von der Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums erfassbar ist, bezeichnet in diesem Fall das Licht, welches das Filterelement mehrfach durchlaufen hat. Hierbei kann das von der Probe gestreute Licht z.B. mehrfach das gasförmige Rubidium in dem transparenten Gehäuse durchstrahlen.
Hierfür kann die Vorrichtung mindestens ein Mittel oder Element zur Verlängerung eines optischen Weges in dem oder durch das Filterelement aufweisen, insbesondere eines optischen Weges in dem oder durch das mit Rubidium gefüllten Gehäuse. Solch ein Mittel oder Element wird nachfolgend näher beschrieben.
Da eine Linienbreite, d.h. eine Halbwertbreite des Absorptionsbereichs, des gasförmigen Rubidiums von einer natürlichen Linienbreite, einer Dopplerverbreiterung und einer Stoßverbreiterung abhängt, kann davon ausgegangen werden, dass die Halbwertbreite des Absorptionsbereichs des gasförmigen Rubidiums mit steigender Temperatur zunimmt bzw. mit sinkender Temperatur abnimmt. Dies ist insbesondere der Fall, weil sowohl die Dopplerverbeiterung als auch die Stoßverbreiterung mit steigender Temperatur T zunehmen, wobei eine Zunahme jeweils proportional zu sqrt(T) ist. Für eine gewünschte, möglichst ausschließliche Filterung des Rayleigh-Anteils und eine möglichst geringe Dämpfung eines Brillouin-Anteils ist somit eine niedrige Temperatur vorteilhaft.
Weiter kann davon ausgegangen werden, dass sich mit sinkender Temperatur auch ein Absorptionskoeffizient bzw. eine Absorptionsrate reduziert. Dies wiederum kann bedeuten, dass unerwünschte spektrale Anteile des gestreuten Lichts, insbesondere ein Rayleigh-Anteil, nicht im gewünschten Maß gedämpft werden.
Durch das mehrfache Durchstrahlen des Filterelements kann in vorteilhafter Weise eine Absorption von unerwünschten Anteilen, insbesondere von dem Rayleigh-Anteil, erhöht werden. Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Betrieb des Filterelements bei einer niedrigen Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur von 20 qC, wodurch eine gewünschte geringe Halbwertbreite des Absorptionsbereichs erreicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Filterelement mindestens ein Mittel zur Strahlführung, wobei das mindestens eine Mittel zur Strahlführung derart angeordnet ist, dass das von der Probe gestreute Licht das Filterelement mehrfach durchstrahlt.
Vorzugsweise umfasst das Filterelement mehrere Mittel zur Strahlführung. Hierbei kann/können ein oder mehrere Mittel zur Strahlführung an einer Einlassseite des
Filterelements, z.B. an einer ersten Stirnseite des Gehäuses, und ein oder mehrere Mittel zur Strahlführung an einer Auslassseite des Filterelements, beispielsweise an einer weiteren Stirnseite des Gehäuses, angeordnet sein. Die Mittel zur Strahlführung können hierbei gleiche oder voneinander verschiedene optische Eigenschaften aufweisen. Eine optische Eigenschaft kann beispielsweise eine Brennweite sein.
Eine relative Position und/oder Orientierung mehrerer Mittel zur Strahlführung zueinander kann hierbei einstellbar sein.
Die Mittel zur Strahlführung können hierbei eine Strahlrichtung des von der Probe gestreuten Lichts und/oder des Lichts vor oder nach einer, insbesondere einmaligen, Durchstrahlung des Filterelements verändern. Somit kann auch eine Strahlrichtung des teilweise gefilterten Lichts verändert werden.
Das Mittel zur Strahlführung kann beispielsweise als optische
Mehrfachreflexionseinrichtung oder -zelle ausgebildet sein. Das Mittel zur Strahlführung kann insbesondere als Spiegelelement ausgebildet sein. Das Spiegelelement kann als Hohlspiegel oder Planspiegel ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst ein Spiegelelement ein Spiegelsubstrat, insbesondere ein sphärisches
Spiegelsubstrat, wobei das Spiegelsubstrat dielelektrisch beschichtet sein kann. Hierbei können optische Eigenschaften des Mittels zur Strahlführung, insbesondere der
Beschichtung, derart gewählt werden, dass ein Absorptionskoeffizient des Mittels zur Strahlführung für Frequenzen eines Brillouin-Anteils gering ist, vorzugsweise Null beträgt.
Weiter kann das Mittel zur Strahlführung, insbesondere das Spiegelelement, auch eine Öffnung, insbesondere eine Durchgangsöffnung aufweisen, um z.B. das von der Probe gestreute Licht oder das gefilterte Licht durchzulassen. Derartige Durchgangsöffnungen können beispielsweise durch Bohren oder Fräsen erzeugt werden.
Zusammenfassend ist/sind eine Anzahl von Mitteln zur Strahlführung, eine Ausbildung mindestens eines Mittels zur Strahlführung, eine Anordnung mindestens eines Mittels zur Strahlführung, eine Position und/oder Orientierung mindestens eines Mittels zur
Strahlführung und/oder optische Eigenschaften mindestens eines Mittels zur
Strahlführung derart zu wählen, dass sich eine gewünschte Anzahl von Durchstrahlungen bzw. Durchläufen durch das Filterelement ergibt.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfach herzustellende Strahlführung, um die gewünschte Mehrfachdurchstrahlung zu ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform ist an einer ersten Stirnseite des Gehäuses
mindestens ein erster Hohlspiegel angeordnet. Die erste Stirnseite kann eine Seite des Gehäuses sein, durch die das von der Probe gestreute Licht in das Gehäuse eingekoppelt wird. Die konkave Wölbung des ersten Hohlspiegels kann hierbei der erste Stirnseite zugewandt sein. Weiter ist an einer weiteren Stirnseite des Gehäuses mindestens ein weiterer Hohlspiegel angeordnet. Die konkave Wölbung des weiteren Hohlspiegels kann hierbei der weiteren Stirnseite zugewandt sein. Die weitere Stirnseite kann der ersten Stirnseite gegenüberliegen. Die weitere Stirnseite kann eine Seite des Gehäuses sein, durch die das gefilterte Licht nach mehrfachem Durchstrahlen aus dem Gehäuse ausgekoppelt wird. Weiter weist der erste Hohlspiegel eine Einlassöffnung für das von der Probe gestreute Licht auf, wobei der weitere Hohlspiegel eine Auslassöffnung für das gefilterte Licht aufweist.
Vorzugsweise sind an einer ersten Stirnseite des Gehäuses zwei sphärische Hohlspiegel, nebeneinander angeordnet. An der weiteren Stirnseite ist ein dritter sphärischer
Hohlspiegel angeordnet. Hierbei weist der erste Hohlspiegel die Einlassöffnung und der dritte Hohlspiegel die Auslassöffnung auf.
Ein sphärischer Hohlspiegel kann hierbei einen Spiegel bezeichnen, dessen konkave Spiegelfläche einem Segment einer Kugeloberfläche entspricht. Weiter kann eine konkave Spiegelfläche des ersten Hohlspiegels einem ersten Abschnitt eines
gemeinsamen Segments einer Kugeloberfläche entsprechen, wobei eine konkave Spiegelfläche des zweiten Hohlspiegels einem verbleibenden Abschnitt des
gemeinsamen Segments entspricht. Der erste und der zweite Hohlspiegel können derart angeordnet sein, dass eine Position des Mittelpunkts der Kugel, deren
Kugeloberflächensegment durch die Spiegelfläche des ersten Hohlspiegels gebildet wird, gleich der Position des Mittelpunkts der Kugel, deren Kugeloberflächensegment durch die Spiegelfläche des zweiten Hohlspiegels gebildet wird, ist. Alternativ können die Positionen der Mittelpunkte auch verschieden sein. Dies kann z.B. durch Veränderung einer relativen Position und/oder Orientierung der beiden Hohlspiegel zueinander eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einrichtung zur Erfassung eines
Spektrums ein dispersives Vielstrahlinterferometer. Das dispersive
Vielstrahlinterferometer bezeichnet hierbei ein spektral hochauflösendes dispersives Element, welches Licht abhängig von einer Wellenlänge streut. Insbesondere umfasst die Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums das vorhergehend erläuterte VIPA (Virtually Imaged Phased Array). Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Erfassung des
Spektrums des gefilterten Lichts erleichtert, da das Vielstrahlinterferometer das gefilterte Licht wellenlängenabhängig streut. Das wellenlängenabhängig gestreute Licht kann wiederum von einer Erfassungseinrichtung, insbesondere einem CCD-Sensor, erfasst werden, wobei Intensitäten des vom Vielstrahlinterfermometer gestreuten Lichts an räumlich verschiedenen Stellen der Erfassungseinrichtung erfasst und somit abgebildet werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Erfassung des Spektrums des gefilterten Lichts. Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht, insbesondere eines Anteils des gestreuten Lichts, relativ zu
einfallendem Licht. Hierbei wird monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz auf eine Probe gestrahlt. Die vorbestimmte Frequenz kann hierbei aus einem vorbestimmten Frequenzbereich gewählt werden. Das von der Probe gestreute Licht wird mittels mindestens eines Filterelements gefiltert. Das gefilterte Licht wird erfasst und ein Spektrum des gefilterten Lichts bestimmt, wobei die spektrale Änderung in Abhängigkeit des Spektrums bestimmt wird.
Erfindungsgemäß wird das gestreute Licht mittels eines Bandsperrfilters gefiltert, wobei eine Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als eine vorbestimmte maximale Breite gewählt wird, wobei die maximale Breite zumindest in Abhängigkeit der vorbestimmten Frequenz gewählt wird.
Somit wird in vorteilhafter Weise ein zeitlich schnelles Verfahren zur Bestimmung der spektralen Änderung vorgeschlagen, welches eine zuverlässige und genaue Bestimmung der spektralen Änderung, insbesondere der Brillouin-Frequenzverschiebung, ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform wird die vorbestimmte Frequenz derart gewählt, dass eine Wellenlänge des monochromatischen Lichts 780.2456 nm beträgt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Anwendungssicherheit insbesondere bei der Untersuchung des Auges gewährleistet, da die Wellenlänge einen Kompromiss zwischen einer
Strahlenbelastung und einer Höhe der spektralen Differenz zwischen der Frequenz der Rayleigh-Streuung und der Brillouin-Streuung darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Filterelement ein transparentes Gehäuse, wobei das Gehäuse zumindest teilweise mit gasförmigem Rubidium gefüllt ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein möglichst einfach ausgebildetes Filterelement mit gewünschten Absorptionseigenschaften.
In einer weiteren Ausführungsform durchstrahlt das von der Probe gestreute Licht das Filterelement mehrfach. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise die vorhergehend erläuterte Erhöhung der Absorptionsrate, insbesondere für den Rayleigh-Anteil. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann die Anzahl der Durchstrahlungen an eine Temperatur des Filterelements angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Temperatur des Filterelements höher als Ο 'Ό und niedriger als 40 °C eingestellt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine geringe spektrale Halbwertbreite des Absorptionsbereichs. Insbesondere kann die die Temperatur des Filterelements auf 20 ^ eingestellt werden. Hierdurch können Brillouin-Anteile mit einem Wellenlängenversatz von 0.001 1 nm zur Rayleigh-Wellenlänge zuverlässig erfasst werden. Hierbei kann eine Anzahl von Durchstrahlungen beispielsweise größer als 15, vorzugsweise größer als 20 sein.
Insgesamt kann somit eine spektrale Änderung durch den Brillouin-Effekt nicht nur bei Streuung von Licht innerhalb von oder an Gewebekompartimenten, sondern auch bei Streuung an Oberflächen und damit dünnen Gewebeschichten, insbesondere bei Streuung an der Hornhaut des Auges, zuverlässig bestimmt werden. Dies ist
insbesondere deshalb vorteilhaft, da an dünnen Gewebeschichten gestreutes Licht einen hohen Rayleigh-Anteil und einen geringen Brillouin-Wellenlängenversatz aufweist.
In einer alternativen Ausführungsform wird eine Temperatur des Filterelements höher als Ι ΟΟ 'Ό eingestellt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise Absorptionseigenschaften des Filterelements verbessert.
Weiter kann eine Anzahl von Durchstrahlungen des Filterelements temperaturabhängig gewählt werden. Bei Temperaturen, die größer als oder gleich Ι δΟ'Ό sind, beispielsweise in einem Temperaturbereich von 180°C bis 220^, kann die Anzahl von Durchstrahlungen Eins betragen. Bei Temperaturen, die kleiner als 180°C sind, ist mehr als eine einmalige Durchstrahlung notwendig. In einem Temperaturbereich von Ι δ' bis 40°C kann eine Anzahl von Durchstrahlungen beispielsweise größer als oder gleich 15, 20 oder 25 sein. Ein Zusammenhang zwischen Temperatur und Anzahl der Durchstrahlungen kann hierbei z.B. ein linearer oder exponentieller Zusammenhang sein, wobei die Anzahl von
Durchstrahlungen mit sinkender Temperatur ansteigt.
Beschrieben wird auch eine Verwendung einer Vorrichtung gemäß einer der
vorhergehenden Ausführungsformen zur Bestimmung von Eigenschaften, insbesondere rheologischen Eigenschaften, einer Probe, insbesondere eines Teils eines Auges. Insbesondere können Gewebeeigenschaften der Augenlinse hinsichtlich Rheologie, Brechungsindex, Dichte und Proteinkonzentration bestimmt werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein schematischer Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Filterelement,
Fig. 3 ein exemplarischer Verlauf eines Transmissionsgrades in Abhängigkeit einer Wellenlänge,
Fig. 4a ein exemplarischer Verlauf eines normierten Spektrums ohne
Filterelement,
Fig. 4b ein exemplarischer Verlauf eines normierten Spektrums mit Filterelement,
Fig. 5 ein exemplarischer Verlauf eines maximalen Transmissionsgrades über einer Temperatur des Rubidiums und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Gehäuses mit Spiegeln.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Bestimmung einer Brillouin-Frequenzverschiebung (siehe Formel 1 ) dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine als Laser ausgebildete Lichtquelle 2. Die Lichtquelle 2 emittiert monochromatisches Licht 3 mit einer Wellenlänge von 780.2456 nm. Das von der Lichtquelle 2 erzeugte monochromatische Licht 3 wird mittels eines ersten Spiegels S1 und einer Objektivlinse OL auf eine Probe 4 gestrahlt. Die Objektlinse OL kann beispielsweise eine Brennweite von 40 mm aufweisen. In Fig. 1 ist dargestellt, dass die Probe 4 als Auge ausgebildet ist. Von der Probe 4 gestreutes Licht 5 wird mittels der Objektivlinse OL gebündelt und parallelisiert. Das parallelisierte Licht 6 wird durch ein Filterelement RZ, welches als Rubidium-Gaszelle ausgebildet ist, gefiltert. Das gefilterte Licht 7 wird mittels einer ersten Abbildungslinse L1 , einer Lochblende LB, einer zweiten Abbildungslinse L2 und einem zweiten Spiegel S2 optisch zu einem Spektrometer 8 geführt. Die erste Abbildungslinse L1 kann beispielsweise eine Brennweite von 100 mm und die zweite Abbildungslinse L2 eine Brennweite von 200 mm aufweisen. Die Lochblende LB kann beispielsweise einen Durchmesser von 100 μηι aufweisen.
Hierbei sind die Objektivlinse OL, das Filterelement RZ, die erste Abbildungslinse L1 , die Lochblende LB, die zweite Abbildungslinse L2 sowie der zweite Spiegel S2 in
Strahlrichtung des gestreuten Lichts 5 bzw. des parallelisierten Lichts 6 bzw. des gefilterten Lichts 7 hintereinander angeordnet. Das Spektrometer 8 umfasst ein dispersives Vielstrahlinterferometer 9, welches auch als Virtually Imaged Phased Array bezeichnet werden kann. Das gefilterte Licht 7 wird durch eine dritte Abbildungslinse L3, die beispielsweise eine Brennweite von 200 mm aufweisen und als positive Zylinderlinse ausgebildet sein kann, auf das Vielstrahlinterferometer 9 fokussiert und von diesem wellenlängenabhängig gestreut. Das vom Vielstrahlinterferometer 9 gestreute Licht wird von einer vierten Abbildungslinse L4, die beispielsweise eine Brennweite von 200 mm aufweisen kann, gesammelt und auf einen CCD-Sensor 10 gestrahlt. Der CCD-Sensor 10 erfasst somit eine Intensität des wellenlängenabhängig gestreuten Lichts und somit ein Spektrum des gefilterten Lichts 7.
Das Filterelement RZ dient als Bandsperrfilter, der im Bereich einer Wellenlänge λ von 780.2456 nm einen ersten Absorptionsbereich AB1 und bei einer höheren Wellenlänge λ als 780.2456 nm einen weiteren Absorptionsbereich AB2 aufweist (siehe Fig. 3).
Der erste Absorptionsbereich AB1 weist eine nicht dargestellte Halbwertbreite und eine Mittenfrequenz von 780.2456 nm auf, sodass der auf einem Rayleigh-Anteil des gestreuten Lichts 5 basierte Intensitätsanteil im gefilterten Licht 7 reduziert wird, wobei jedoch Brillouin-Anteile des gestreuten Lichts 5 im gefilterten Licht 7 nicht oder nur in sehr geringem Maße gedämpft werden.
Hierzu ist die Halbwertbreite des ersten Absorptionsbereiches AB1 kleiner als eine Differenz zwischen der in Formel 1 beschriebenen positiven Brillouin- Frequenzverschiebung und der ebenfalls in Formel 1 beschriebenen negativen Brillouin- Frequenzverschiebung. In Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Filterelement RZ dargestellt, die als Rubidiumgaszelle 1 1 ausgebildet ist. Die Rubidiumgaszelle 1 1 umfasst ein aus Pyrex- Glas ausgebildetes hohlzylinderförmiges Gehäuse 12, welches mit gasförmigem
Rubidium 13 gefüllt ist. Das gasförmige Rubidium 13 setzt sich hierbei aus dem Isotop Rb-85 und dem Isotop RB-87 in einem variablen Verhältnis zusammen. Eine Mantelfläche des Gehäuses 12 ist hierbei von einer Heizspirale 14 umgeben, wobei die Heizspirale 14 bei Stromfluss durch einen die Heizspirale 14 ausbildenden elektrischen Leiter
Wärmeenergie erzeugt.
Die Rubidiumgaszelle 1 1 ist in einem weiteren zylinderförmigen Außengehäuse 15 angeordnet. In einem Innenvolumen des Au ßengehäuses 15 ist neben dem Gehäuse 12 weiter ein Isoliergranulat 16 angeordnet, welches die Mantelfläche des Gehäuses 12 der Rubidiumgaszelle 1 1 umgibt. Das Außengehäuse 15 weist einen Gehäusefu ß 17 auf, mittels dessen das Außengehäuse 15 auf einer nicht dargestellten
Befestigungseinrichtung angeordnet werden kann. Weiter weist das Außengehäuse 15 einen Auslass 18 auf, welcher eine Öffnung eines hohlzylinderförmigen Kanals bildet, die ein Außenvolumen mit der Mantelfläche des Gehäuses 12 verbindet. Der Auslass 18 dient hierbei einer Wärmeabfuhr aus dem Inneren des Außengehäuses 15.
An gegenüberliegenden Stirnseiten des Außengehäuses 15 sind jeweils Fensterflächen 19 angeordnet, die transparent für das parallelisierte, gestreute Licht 6 (siehe Fig. 1 ) sind. Durch die Fenster 19 kann das parallelisierte Licht 6 in die Rubidiumgaszelle 1 1 eintreten und wieder aus der Rubidiumgaszelle 1 1 austreten. Weiter dargestellt sind Teflonringe 20, die ebenfalls an gegenüberliegenden Stirnseiten des weiteren Gehäuses 15 angeordnet sind, wobei die Teflonringe 20 zwischen den Fenstern 19 und Stirnseiten der
Rubidiumgaszelle 1 1 angeordnet sind. Diese dienen einer Abdichtung des Innenvolumens des Außengehäuses 15. Weiter dargestellt sind Verschlussklappen 21 , die drehbar an den Stirnseiten des Au ßengehäuses 15 befestigt sind. Die Verschlussklappen 21 sind um Drehachsen 22 drehbar, wobei die Verschlussklappen 21 in einer geschlossenen Stellung die Fenster 19 verdecken und in einer geöffneten Stellung die Fenster 19 freigeben.
Nicht dargestellt sind elektrische Leitungen, durch die die Leitungen der Heizspirale 14 elektrisch mit einer Strom- oder Spannungsquelle verbunden sind. Mittels der Heizspirale 14 ist die Rubidiumgaszelle 1 1 temperierbar, insbesondere eine gewünschte Temperatur der Rubidiumgaszelle 1 1 einstellbar.
In Fig. 3 ist ein exemplarischer Verlauf eines Transmissionsgrades TG des Rubidiums 13 dargestellt, welches in der Rubidiumgaszelle 1 1 (siehe Fig. 2) angeordnet sein kann. Hierbei ist auf einer Y-Achse eine Transmission T dargestellt, wobei bei einer
Transmission T von 1 Licht mit der entsprechenden, auf der X-Achse dargestellten Wellenlänge λ, vollständig durchgelassen und bei einer Transmission T von 0 vollständig absorbiert wird. Der Verlauf des Transmissionsgrads TG über der Wellenlänge λ zeigt, dass das Rubidium 13 zwei Absorptionsbereiche AB1 , AB2 aufweist, die im Bereich einer Wellenlänge λ von 780,2456 nm und 780,2478 nm angeordnet sind. Ein
Absorptionsbereich AB1 , AB2 bezeichnet hierbei einen Bereich, in welchem der
Transmissionsgrad TG kleiner als ein vorbestimmter Wert, beispielsweise 0,9 oder 0,95, ist.
Fällt Licht mit einer Wellenlänge λ aus einem dieser Absorptionsbereiche AB1 , AB2 in das Rubidium ein, so wird ein Teil des Lichts mit dieser Wellenlänge λ absorbiert und somit eine Intensität des Anteils mit der entsprechenden Wellenlänge λ geschwächt. Die Absorptionsbereiche AB1 , AB2 weisen somit eine Bandsperrfiltercharakteristik auf.
In Fig. 4a ist ein exemplarischer Verlauf eines Spektrums des reflektierten Lichts 5 dargestellt, welches nicht durch ein Filterelement RZ gefiltert wird. Hierbei ist das
Spektrum normiert auf die Frequenz vB des eingestrahlten Lichts, beispielsweise
780.2456 nm. Eine Frequenz vB von 0 GHz entspricht somit einer Frequenz des Lichts mit einer Wellenlänge 780.2456 nm. Das Spektrum weist ein Maximum MR bei der Frequenz von 0 GHz auf, welches aus einem Rayleigh-Anteil des gestreuten Lichts 5 resultiert. Weiter weist das Spektrum ein erstes lokales Maximum MB1 und ein weiteres lokales Maximum MB2 auf, die bei einem Frequenzversatz dvB von 4,9 GHz bzw. -4,9 GHz auftreten. Diese Intensitäten der lokalen Intensität Maxima MB1 , MB2 resultieren aus einem Brillouin-Anteil des gestreuten Lichts 5. Die Änderung der Frequenz, also die Differenz zwischen der zum ersten lokalen Maximum MB1 korrespondierenden Frequenz und der Frequenz des einfallenden Lichts entspricht der zu bestimmenden spektralen Änderung. Diese ist abhängig von rheologischen Eigenschaften bzw. (bio-)mechanischen Eigenschaften der untersuchten Probe 4 (siehe Fig. 1 ). Das lokale Maximum MB1 entspricht einer Brillouin-Anti-Stokes-Streuung, während das weitere lokale Maximum MB2 einem Brillouin-Stokes-Anteil entspricht.
In Fig. 4b ist ein exemplarisches Spektrum von gefiltertem Licht 7 (siehe Fig. 1 ) dargestellt. Hierbei ist klar ersichtlich, dass das globale Maximum MR (siehe Fig. 4a) bzw. dessen Intensität gedämpft wurde und somit ein Rayleigh-Anteil im gefilterten Licht 7 minimiert wurde. Hierdurch sind die lokalen Maxima MB1 , MB2 leicht und eindeutig im Spektrum zu identifizieren. Dies ermöglicht wiederum eine vereinfachte und zuverlässige Bestimmung der spektralen Änderung, die durch die Probe 4 bedingt wird. Dies wiederum bedingt eine verbesserte Bestimmung von rheologischen Eigenschaften.
In Fig. 5 ist ein minimaler Transmissionsgrad TGm in einem der in Fig. 3 dargestellten Absorptionsbereiche AB1 , AB2 über einer Temperatur Θ des Rubidiums 13 (siehe Fig. 2.) dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, dass ein minimaler Transmissionsgrad TGm mit steigender Temperatur abnimmt. Somit wird eine Dämpfung des in Fig. 4a dargestellten Rayleigh-Anteils des gestreuten Lichts 5 mit steigender Temperatur Θ des Rubidiums 13 verstärkt.
In Fig. 6 ist schematisch ein als Rubidiumgaszelle 1 1 ausgebildetes Filterelement RZ mit Spiegeln SP1 , SP2, SP3 dargestellt. Die Rubidiumgaszelle 1 1 weist ein Gehäuse 12 mit einer ersten Stirnseite 24 und einer weiteren Stirnseite 25 auf. An der ersten Stirnseite 24 sind ein erster Hohlspiegel SP1 und ein zweiter Hohlspiegel SP2 angeordnet. Der erste Hohlspiegel SP1 ist als sphärischer Hohlspiegel ausgebildet und weist eine
Einlassöffnung E auf, wobei durch die Einlassöffnung E von der Probe 4 gestreutes Licht 5 in die Rubidiumgaszelle 1 1 eintritt. Neben dem ersten Hohlspiegel SP1 ist ein zweiter Hohlspiegel SP2 angeordnet, der ebenfalls als sphärischer Hohlspiegel ausgebildet ist. Eine konkave Spiegelfläche des ersten Hohlspiegels SP1 entspricht einem ersten
Abschnitt eines gemeinsamen Segments einer Kugeloberfläche und eine konkave Spiegelfläche des zweiten Hohlspiegels SP2 einem verbleibenden Abschnitt des gemeinsamen Segments.
An der weiteren Stirnseite 25 ist ein dritter Hohlspiegel SP3 angeordnet, der ebenfalls als sphärischer Hohlspiegel ausgebildet ist. Der dritte Hohlspiegel SP3 weist eine
Auslassöffnung A für gefiltertes Licht 7 auf, welches die Rubidiumgaszelle 1 1 mehrfach durchlaufen hat. Die konkaven Wölbungen der Hohlspiegel SP1 , SP2, SP3 sind der jeweiligen Stirnseite 24, 25 zugewandt. Somit sind die konkaven Wölbungen des ersten und des zweiten Hohlspiegels SP1 , SP2 der konkaven Wölbung des dritten Hohlspiegels SP3 zugewandt. Die Spiegelflächen des ersten, des zweiten und des dritten Hohlspiegels SP1 , SP2, SP3 können hierbei gleiche Krümmungsradien aufweisen.
Durch die Anordnung und Ausbildung der Hohlspiegel SP1 , SP2, SP3 und die Anordnung der Einlassöffnung E und Auslassöffnung A tritt das durch die Einlassöffnung E in die Rubidiumgaszelle 1 1 eingetretene Licht erst dann wieder aus der Rubidiumgaszelle durch die Auslassöffnung A aus, wenn es die Rubidiumgaszelle 1 1 mehrfach durchstrahlt bzw. mehrfach durchlaufen hat. Einzelne oder alle Hohlspiegel SP1 , SP2, SP3 können auch als Planspiegel ausgebildet sein.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht (5) relativ zu einfallendem Licht (3), wobei die Vorrichtung (1 ) eine Lichtquelle (2), ein Filterelement (RZ) und eine Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums umfasst, wobei mittels der Lichtquelle (2) monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugbar und auf eine Probe (4) strahlbar ist, wobei mittels des
Filterelements (RZ) von der Probe (4) gestreutes Licht (5) filterbar ist, wobei mittels der Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums gefiltertes Licht (7) erfassbar und das Spektrum des gefilterten Lichts (7) bestimmbar ist,
wobei die spektrale Änderung in Abhängigkeit des Spektrums bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Filterelement (RZ) als Bandsperrfilter ausgebildet ist, wobei eine Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als eine vorbestimmte maximale Breite gewählt wird, wobei die maximale Breite zumindest in Abhängigkeit der vorbestimmten Frequenz gewählt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (RZ) ein transparentes Gehäuse (12) umfasst, wobei das Gehäuse (12) zumindest teilweise mit gasförmigem Rubidium (13) gefüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Rubidium (13) ein erstes Isotop RB-85 und ein weiteres Isotop RB-87 umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) eine Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie umfasst, wobei die
Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie thermisch mit dem Gehäuse (12) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie das Gehäuse (13) zumindest teilweise umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) derart ausgebildet ist, dass das von der Probe (4) gestreute Licht (5) das Filterelement (RZ) mehrfach durchstrahlt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (RZ) mindestens ein Mittel zur Strahlführung umfasst, wobei das mindestens eine Mittel zur Strahlführung derart angeordnet ist, dass das von der Probe (4) gestreute Licht (5) das Filterelement (RZ) mehrfach durchstrahlt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten
Stirnseite (24) des Gehäuses (12) mindestens ein erster Hohlspiegel (SP1 ) angeordnet ist, wobei an einer weiteren Stirnseite (25) des Gehäuses (12) mindestens ein weiterer Hohlspiegel (SP3) angeordnet ist, wobei der erste
Hohlspiegel (SP1 ) eine Einlassöffnung (E) für das von der Probe (4) gestreute Licht (5) aufweist, wobei der weitere Hohlspiegel (SP3) eine Auslassöffnung (A) für das gefilterte Licht (7) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die die Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums ein dispersives Vielstrahlinterferometer (9) umfasst.
10. Verfahren zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht (5) relativ zu einfallendem Licht (3),
wobei monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz auf eine Probe (4) gestrahlt wird, wobei das von der Probe (4) gestreute Licht (5) mittels mindestens eines Filterelements (RZ) gefiltert wird, wobei das gefilterte Licht (7) erfasst und ein Spektrum des gefilterten Lichts (7) bestimmt wird, wobei die spektrale Änderung in Abhängigkeit des Spektrums bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das gestreute Licht (5) mittels eines Bandsperrfilters gefiltert wird, wobei eine Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als eine vorbestimmte maximale Breite gewählt wird, wobei die maximale Breite zumindest in Abhängigkeit der
vorbestimmten Frequenz gewählt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Frequenz derart gewählt wird, dass eine Wellenlänge des monochromatischen Lichts 780,2456 nm beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Filterelement (RZ) ein transparentes Gehäuse (12) umfasst, wobei das Gehäuse (12) zumindest teilweise mit gasförmigem Rubidium (13) gefüllt ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Probe (4) gestreute Licht (5) das Filterelement (RZ) mehrfach durchstrahlt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (Θ) des Filterelements (RZ) höher als 0°C und niedriger als 40 °C eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (Θ) des Filterelements (RZ) höher als 100°C eingestellt wird.
PCT/EP2014/062972 2013-06-21 2014-06-19 Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer spektralen änderung von gestreutem licht WO2014202736A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013211854.6A DE102013211854B4 (de) 2013-06-21 2013-06-21 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht
DE102013211854.6 2013-06-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014202736A1 true WO2014202736A1 (de) 2014-12-24

Family

ID=51176340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/062972 WO2014202736A1 (de) 2013-06-21 2014-06-19 Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer spektralen änderung von gestreutem licht

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013211854B4 (de)
WO (1) WO2014202736A1 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9020580B2 (en) 2011-06-02 2015-04-28 Avedro, Inc. Systems and methods for monitoring time based photo active agent delivery or photo active marker presence
US9044308B2 (en) 2011-05-24 2015-06-02 Avedro, Inc. Systems and methods for reshaping an eye feature
US9498114B2 (en) 2013-06-18 2016-11-22 Avedro, Inc. Systems and methods for determining biomechanical properties of the eye for applying treatment
US9498122B2 (en) 2013-06-18 2016-11-22 Avedro, Inc. Systems and methods for determining biomechanical properties of the eye for applying treatment
US9498642B2 (en) 2009-10-21 2016-11-22 Avedro, Inc. Eye therapy system
US9707126B2 (en) 2009-10-21 2017-07-18 Avedro, Inc. Systems and methods for corneal cross-linking with pulsed light
US10028657B2 (en) 2015-05-22 2018-07-24 Avedro, Inc. Systems and methods for monitoring cross-linking activity for corneal treatments
US10114205B2 (en) 2014-11-13 2018-10-30 Avedro, Inc. Multipass virtually imaged phased array etalon
US10258809B2 (en) 2015-04-24 2019-04-16 Avedro, Inc. Systems and methods for photoactivating a photosensitizer applied to an eye
CN109805889A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 三星电子株式会社 光谱学装置、光谱学方法以及生物信号测量装置
US10350111B2 (en) 2014-10-27 2019-07-16 Avedro, Inc. Systems and methods for cross-linking treatments of an eye
US10631726B2 (en) 2017-01-11 2020-04-28 Avedro, Inc. Systems and methods for determining cross-linking distribution in a cornea and/or structural characteristics of a cornea
US11179576B2 (en) 2010-03-19 2021-11-23 Avedro, Inc. Systems and methods for applying and monitoring eye therapy
US11207410B2 (en) 2015-07-21 2021-12-28 Avedro, Inc. Systems and methods for treatments of an eye with a photosensitizer
US11642244B2 (en) 2019-08-06 2023-05-09 Avedro, Inc. Photoactivation systems and methods for corneal cross-linking treatments
US11766356B2 (en) 2018-03-08 2023-09-26 Avedro, Inc. Micro-devices for treatment of an eye

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202772A1 (de) 2015-02-16 2016-08-18 Universität Rostock Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts
EP3318227B1 (de) 2016-11-04 2019-01-09 IROC Services AG System für die fragmentierung eines augenlinsenkerns

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786893A (en) * 1993-04-15 1998-07-28 Board Of Regents, The University Of Texas System Raman spectrometer
WO2008095075A1 (en) * 2007-02-01 2008-08-07 Ls Biopath, Inc. Optical system for identification and characterization of abnormal tissue and cells
US8111394B1 (en) * 2011-04-01 2012-02-07 IsoSpec Technologies, LP Raman spectrometer for monitoring traces of dissolved organic and inorganic substances
WO2012149570A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 The General Hospital Corporation Methods and arrangements for obtaining information and providing analysis for biological tissues

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786893A (en) * 1993-04-15 1998-07-28 Board Of Regents, The University Of Texas System Raman spectrometer
WO2008095075A1 (en) * 2007-02-01 2008-08-07 Ls Biopath, Inc. Optical system for identification and characterization of abnormal tissue and cells
US8111394B1 (en) * 2011-04-01 2012-02-07 IsoSpec Technologies, LP Raman spectrometer for monitoring traces of dissolved organic and inorganic substances
WO2012149570A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 The General Hospital Corporation Methods and arrangements for obtaining information and providing analysis for biological tissues

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. REISS, O. STACHS, R. GUTHOFF, H. STOLZ: "Non-invasive, ortsaufgeloeste Bestimmung von Gewebeeigenschaften derAugenlinse hinsichtlich Rheologie, Brechungsindex, Dichte undProteinkonzentration unter Anwendung der Brillouin-Spektroskopie", KLIN MONATSBL AUGENHEILKD, vol. 228, no. 12, 13 December 2011 (2011-12-13), pages 1079 - 1085, XP009180568, DOI: 10.1055/s-0031-1281952 *
STEPHAN REISS ET AL: "Spatially resolved Brillouin spectroscopy to determine the rheological properties of the eye lens", BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS, vol. 2, no. 8, 1 August 2011 (2011-08-01), pages 2144, XP055125059, ISSN: 2156-7085, DOI: 10.1364/BOE.2.002144 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9498642B2 (en) 2009-10-21 2016-11-22 Avedro, Inc. Eye therapy system
US9707126B2 (en) 2009-10-21 2017-07-18 Avedro, Inc. Systems and methods for corneal cross-linking with pulsed light
US11179576B2 (en) 2010-03-19 2021-11-23 Avedro, Inc. Systems and methods for applying and monitoring eye therapy
US9044308B2 (en) 2011-05-24 2015-06-02 Avedro, Inc. Systems and methods for reshaping an eye feature
US9020580B2 (en) 2011-06-02 2015-04-28 Avedro, Inc. Systems and methods for monitoring time based photo active agent delivery or photo active marker presence
US10137239B2 (en) 2011-06-02 2018-11-27 Avedro, Inc. Systems and methods for monitoring time based photo active agent delivery or photo active marker presence
US9498114B2 (en) 2013-06-18 2016-11-22 Avedro, Inc. Systems and methods for determining biomechanical properties of the eye for applying treatment
US9498122B2 (en) 2013-06-18 2016-11-22 Avedro, Inc. Systems and methods for determining biomechanical properties of the eye for applying treatment
US10350111B2 (en) 2014-10-27 2019-07-16 Avedro, Inc. Systems and methods for cross-linking treatments of an eye
US11219553B2 (en) 2014-10-27 2022-01-11 Avedro, Inc. Systems and methods for cross-linking treatments of an eye
US10114205B2 (en) 2014-11-13 2018-10-30 Avedro, Inc. Multipass virtually imaged phased array etalon
US10258809B2 (en) 2015-04-24 2019-04-16 Avedro, Inc. Systems and methods for photoactivating a photosensitizer applied to an eye
US11167149B2 (en) 2015-04-24 2021-11-09 Avedro, Inc. Systems and methods for photoactivating a photosensitizer applied to an eye
US10028657B2 (en) 2015-05-22 2018-07-24 Avedro, Inc. Systems and methods for monitoring cross-linking activity for corneal treatments
US11207410B2 (en) 2015-07-21 2021-12-28 Avedro, Inc. Systems and methods for treatments of an eye with a photosensitizer
US10631726B2 (en) 2017-01-11 2020-04-28 Avedro, Inc. Systems and methods for determining cross-linking distribution in a cornea and/or structural characteristics of a cornea
US11529050B2 (en) 2017-01-11 2022-12-20 Avedro, Inc. Systems and methods for determining cross-linking distribution in a cornea and/or structural characteristics of a cornea
CN109805889A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 三星电子株式会社 光谱学装置、光谱学方法以及生物信号测量装置
CN109805889B (zh) * 2017-11-21 2023-09-19 三星电子株式会社 光谱学装置、光谱学方法以及生物信号测量装置
US11766356B2 (en) 2018-03-08 2023-09-26 Avedro, Inc. Micro-devices for treatment of an eye
US11642244B2 (en) 2019-08-06 2023-05-09 Avedro, Inc. Photoactivation systems and methods for corneal cross-linking treatments

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013211854A1 (de) 2014-12-24
DE102013211854B4 (de) 2017-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013211854B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht
DE102014108424B3 (de) Nicht-invasive Stoffanalyse
DE69737363T2 (de) Überwachung von gewebe-bestandteilen mittels infrarot-strahlung
EP1463443B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines lichttransportparameters und eines analyten in einer biologischen matrix
EP0603658B1 (de) Verfahren zur in-vivo-Bestimmung einer optischen Eigenschaft des Kammerwassers des Auges
DE102012007030C5 (de) Vorrichtung und Verfahren zur schnellen Aufnahme eines Absorptionsspektrums eines Fluids
EP1918753B1 (de) Operationsmikroskop mit OCT-System
EP1292220A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum nachweisen von substanzen in körperflüssigkeiten mittels raman-spektroskopie
EP1918754A1 (de) Operationsmikroskop mit OCT-System
WO2009092603A2 (de) Verfahren zur nichtinvasiven, optischen bestimmung der temperatur einer mediums
EP2520924A1 (de) Verfahren und Messanordnung zur Verbesserung der Signalauflösung bei der Gasabsorptionsspektroskopie
DE102010012809A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur dreidimensionalen optischen Temperaturmessung im Auge
EP2997883A1 (de) Verfahren und Anordnung zur optischen Absorptionsmessung
DE102007056682A1 (de) Vorrichtung und Messanordnung zur Ermittlung der Partikelkonzentration, der Partikelgröße, der mittleren Partikelgröße und der Partikelgrößenverteilung der Partikeln einer dispersen Phase innerhalb eines dispersen Systems sowie dessen Trübung
WO2017157514A1 (de) Anordnung und verfahren zur raman-spektroskopie
EP2040050B1 (de) Messanordnung für ein optisches Spektrometer
EP3372988B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen einer stoffkonzentration in einem gasförmigen medium mittels absorptionsspektroskopie
EP3611484A1 (de) Vorrichtung zur lichtbereitstellung zur kohärenten anti-stokes raman- spektroskopie
WO2008014937A1 (de) Optische messzelle
WO1997013448A2 (de) Vorrichtung zur blutglukosebestimmung
DE102015202772A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts
EP0771546B1 (de) Auswerteverfahren zur Detektion des Blutflusses und/oder intra- und/oder extrakorporal fliessender Flüssigkeiten in biologischem Gewebe
EP2508869B1 (de) Konzentrationsmessgerät, Konzentrationsmessanordnung und Konzentrationsmessverfahren
EP3270045A1 (de) Anordnung zum messen von gaskonzentrationen
DE102015009863A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur nicht-invasiven Bestimmung einer Messgröße eines Analyten in einem biologischen Körper

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14738412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14738412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1