Модель ОПТИЧЕСКОЙ тени сканирующего дифракционного элемента теневого томографического микроскопа
,
Саратовский государственный технический университет
имени
E-mail: *****@***com
Одним из ключевых элементов формирования изображения в теневом оптическом томографическом микроскопе является непрозрачный дифракционный элемент, тень от которого используется для построения одномерных томографических проекций тонкого среза наблюдаемого микрообъекта [1]. Для восстановления изображения микрообъекта используются алгоритмы вычислительной томографии, в которые интегрирована процедура предварительной фильтрации проекций для исключения влияния дифракционного размытия тени сканирующего элемента на точность результатов реконструкции. Более корректный подход состоит в применении обратной свертки к проекционным данным, для чего требуется знание аппаратной функции (в данном случае - индикатрисы рассеяния дифракционного поля на сканирующем дифракционном элементе). В настоящей работе представлены результаты расчетов параметров рассеяния электромагнитного поля на цилиндрическом дифракционном сканирующем элементе, обладающем малыми размерами (d~20λ) и слоистой структурой (вольфрамовая нить, покрытая тонким слоем (h<<λ) естественного окисла).
Проблеме рассеяния плоской электромагнитной волны на тонком проводящем цилиндре посвящено значительное число работ. Наибольший интерес с точки зрения применения в вышеозначенной задаче представляют результаты работ, в которых найдены аналитические решения для оценки пространственного распределения потока энергии [2-5]. В частности, интерес представляет применение метода T-матрицы [4,5], поскольку получаемые параметры рассеяния зависят исключительно от характеристик рассеивающего элемента. Так, в работе [6] получено решение волнового уравнения, допускающее нахождение компонентов матрицы T1...T4 и матрицы Мюллера. Указанный подход был использован для расчета параметров рассеяния плоской электромагнитной волны с λ=0.633 мкм на сканирующем элементе - тонкой вольфрамовой нити с диаметром d=12.1 мкм. Предполагалось, что нить покрыта слоем естественного окисла. Комплексный показатель преломления для вольфрама был взят равным 3.6382+j2.7959, а для пленки оксида вольфрама WO3 принимался равным 1.82+j0.12 [7-9]. Указанные значения использовались также при расчетах индикатрис рассеяния, при этом толщина пленки WO3 на поверхности вольфрамовой нити принималась равной 10 нм. Для расчета использовался модифицированный пакет MatScat [10]. Результаты расчетов приведены на рис.1. Наиболее показательным результатом можно считать незначительную разницу (менее 0.02-0.04 абсолютных значений) между результатами расчета с учетом и без учета слоя окисла на поверхности нити. Указанная особенность позволит в дальнейшем отказаться от применения усложненной модели дифракции на многослойном цилиндре в расчетах распределения поля за указанным дифракционным элементом.
Рис. 1. Зависимости компонентов матрицы Мюллера (верхний набор графиков) и сечения рассеяния от угла рассеяния. Результаты приведены для различной поляризации падающей волны
Библиографический список
1. , Применение предварительной фильтрации проекций в задаче реконструкции теневой дифракционной томограммы // Вестник Саратовского государственного технического университета№ 68, Ч. 2. - С. 189-192
2. Van de Hulst H. C. Light Scattering by Small Particles. - John Wiley & Sons, Inc., New York, 19p.
3. Kerker M. The Scattering of Light and Other Electromagnetic Radiation. Academic Press, New York, 1997, 666 p.
4. Mishchenko M. I., Travis L. D., and Mackowski D. W. T-matrix computations of light scattering by nonspherical particles: a review // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1996. V.55(5). P.535-575.
5. Gouesbet G. Generalized Lorenz-Mie theories, the third decade: a perspective // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V.110(14-16). P..
6. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. Пер. с англ. – М.: Мир, 19с.
7. Вольфрама оксиды // Химическая энциклопедия, под. ред. , т. 1. — М.: «Советская энциклопедия», 1988, с. 421
8. Von Rottkay K., Rubin M., Wen S.-J. et al. Optical indices of electrochromic tungsten oxide // Thin Solid Films. 1997. doi:10.1016/S(97)00254-X
9. http://refractiveindex.info/?shelf=main&book=W&page=Rakic База данных показателей преломления. Обращение к ресурсу 18.03.2015г.
10. http://vts. uni-ulm. de/doc. asp? id=7663 Schäfer, J.-P.,Implementierung und Anwendung analytischer und numerischer Verfahren zur Lösung der Maxwellgleichungen für die Untersuchung der Lichtausbreitung in biologischem Gewebe, PhD Thesis, Univerität Ulm, 2011. Обращение к ресурсу 22.01.2015г.
Сведения об авторах
– к. ф.-м. н., доцент, г
– аспирант, г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)
