Optische Kohärenz Tomografie (OCT)

Das OCT Verfahren ist für medizinische Anwendungen schon lange etabliert, ist aber für die industrielle Prozessüberwachung noch wenig bekannt. Entwicklungen von neuen Sensorkonzepten in den letzten Jahren haben dazu geführt, dass die OCT-Technologie als sehr robustes und zuverlässiges Verfahren auch im Produktionsprozess vermehrt Eingang findet.

Das OCT Bild wird aus axialen Interferogrammen, die einander seitlich berühren zusammengesetzt. Die Interferogramme basieren auf der Weisslicht-Interferometrie. Bei diesem Verfahren wird die Flugzeit von Photonen, die von der Objektoberfläche reflektiert oder gestreut werden, mit der Flugzeit der Photonen in einem Referenzstrahl verglichen. Die Interferogramme aus den zwei Armen ergeben ein lineares Muster von Strukturen mit unterschiedlicher Helligkeit, woraus die relative optische Wegstrecke als axiales Tiefenprofil abgebildet werden kann.

OCT-Prinzip

Mit dem Rasterverfahren wird der Lichtstrahl transversal in eine oder zwei Richtungen geführt, woraus sich ein flächiges Tomogramm oder ein dreidimensionales Volumen ergibt. Anders als bei der konventionellen Lichtmikroskopie ist bei der OCT die transversale Auflösung von der Auflösung in z-Richtung entkoppelt. Die transversale Auflösung wird durch die numerische Apertur der verwendeten Optik bestimmt, die longitudinale räumliche Auflösung in die Tiefe des Materials hängt dagegen von der spektralen Breite des verwendeten Lichts ab.

Zum Nachweis des gestreuten oder reflektierten Lichts kann ein ASP-Chip (Active Sensor Pixel) genutzt werden, der aus 300 x 300  „Interferometern“ abgeleitet ist. Jeder Bildpunkt ist mit einer eigenen Linse und Signalvorverarbeitung ausgerüstet. Das in der Schweiz entwickelte und patentierte Array ermöglicht Bildaufnahmen mit bis zu 1 Mio. fps (frames per second).

Grundlage Michelson Interferometer

Licht aus der Quelle (A) wird am Prisma (B) in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt. Der eine Lichtstrahl gelangt auf den Spiegel (C) und der Andere auf das Messobjekt (D). Das Licht gelangt durch Reflexion wieder auf das Prisma (B) zurück und interferiert dort aufgrund der optischen Zustände in der Tiefe des Messobjekts (D).

Vom Sensor (E) werden die Hell/Dunkel-Erscheinungen der Interferenzen gemessen. Diese Signale werden mittels Algorithmen und Programmen ausgewertet.

Michelson Interferometer

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