In der vorliegenden Arbeit werden mit Hilfe eines Aufbaus zur Erzeugung von THz-Impulsen an verschiedenen Proben zweidimensionale Transmissionsmessungen durchgeführt. Die dabei entstandenen Bilder im Frequenzbereich zwischen 0,1-2 THz werden auf Charakteristika untersucht und die zukünftigen Möglichkeiten des THz-Imaging diskutiert.
Um die verwendeten Proben zu untersuchen, ist zunächst ein System nötig, um die THz-Impulse zu erzeugen. Die physikalischen Einzelheiten werden in dieser Arbeit nicht vertieft, sondern es wird lediglich der Versuchsaufbau kurz erläutert. Die beim THz-Imaging verwendete Hardware wird dabei genauer beschrieben .
Das denierte Verschieben der Probe im THz-Strahlengang, sowie die Aufnahme und Auswertung der aufgenommenen Messwerte wird mit einer speziell für das THz-Imaging in LabView programmierten Software gesteuert. In dieser Arbeit sollen die Bedienung des Programms, sowie deren verschiedene Möglichkeiten der Messung erläutert werden.
Es werden des weiteren Messungen an verschiedensten Proben durchgeführt. Diese beginnen bei Experimenten mit einem F aus Kupferfolie, aufgeklebt auf Papier, um die Software zu testen und die Auösung zweier Messmethoden miteinander zu vergleichen. Eine weitere Messung wird an einem Messergri aus Kunststo durchgeführt, um die Möglichkeiten in der qualitativen Untersuchung von Kunststoen aufzuzeigen. Es werden unter anderen auch Untersuchungen an tierischen, sowie an panzlichen Proben durchgeführt, immer mit dem Hintergrund einer späteren, professionellen Verwendung des THz-Imaging.
Im einem weiteren Teil dieser Arbeit werden die meisten bildgebenden Verfahren in der Medizintechik kurz erläutert und jeweils deren Verwendung, Auösung und Pro und Kontras aufgezählt. Dabei werden auch die möglichen Anwendungen für das THz-Imaging in diesem Bereich diskutiert und mit einigen Beispielen verdeutlicht.
Daran schlieÿt sich eine Diskussion über die mögliche Anwendung des THz-Imaging in der Biologie an. Dabei ist es mit der vorgestellten Art der Messung möglich, zerstörungsfrei und ortsaufgelöst den Wassertransport einer Panze zu dokumentieren. Auÿerdem gibt es eine Anwendung zur Bestimmung der Dichte von Holz, im speziellen von Jahresringen.
Zuletzt sollen die industriellen Möglichkeiten des THz-Imaging zur Qualitätskontrolle jeglicher Art von Plastikteilen und zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts z.B. von Lebensmitteln erläutert werden.
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- Einleitung
- Versuchsaufbau
- Lasersystem
- THz-Aufbau
- Das Braunschweiger THz-Signal
- Datenerfassung und Auswertung
- Hardware
- Datenerfassungkarte
- Verschiebetisch (ODL)
- x/y-Verschiebeeinheit
- Software: Dauermessung
- Software: Fast Scan
- Intensitätsmessung im Zeitbereich
- Multi-FFT-Integration
- Intensitätsmessung im Frequenzbereich
- time-shift-Messung
- Flankenmessung
- Linescan-Messung
- Hardware
- Messergebnisse
- Experimente zum THz-Fokus
- Erstes Image: Kupfernes F auf Papier
- Vergleich der Auflösungen
- Image eines Messergriffs
- Image eines Kunststeins
- Image eines dielektrischen THz-Spiegels mit einem Defekt
- Images von Gelantinekapseln
- Messungen an tierischen Gewebeproben
- Image eines Schweinekehlkopfs
- Image einer adulten Maus
- Messungen an Pflanzen
- Wassertransport von Wein
- Schockreaktion einer Mimose
- Diskussion und Ausblick
- Bildgebende Verfahren der Medizintechnik und die Aussichten für das THz-Imaging
- Röntgenuntersuchung
- Ultraschalluntersuchung (Sonographie)
- Computertomographie (CT)
- Magnetresonanz-Tomographie (MRT)
- Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
- Ortsaufgelöste Fourier-Transformierte-Infrarot-Spektroskopie
- Aussichten für das THz-Imaging in der Medizintechnik
- THz-Imaging in der Biologie
- THz-Imaging zur Qualitätskontrolle
- Bildgebende Verfahren der Medizintechnik und die Aussichten für das THz-Imaging
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Erforschung der Anwendungsmöglichkeiten des THz-Imaging in verschiedenen Bereichen. Ziel der Arbeit ist es, den aktuellen Stand der Technik im Bereich des THz-Imaging aufzuzeigen, die Funktionsweise des verwendeten Versuchsaufbaus zu beschreiben und die Möglichkeiten und Grenzen der Technik anhand von durchgeführten Experimenten zu erforschen.
- Charakterisierung der Leistungsfähigkeit des THz-Imaging
- Analyse der Möglichkeiten und Grenzen des THz-Imaging in verschiedenen Anwendungsbereichen
- Untersuchung der Anwendungsmöglichkeiten des THz-Imaging in der Medizintechnik, Biologie und Industrie
- Entwicklung und Evaluierung von Methoden zur Datenerfassung und Auswertung im THz-Bereich
- Diskussion der Perspektiven und zukünftigen Entwicklungen des THz-Imaging
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
- Die Einleitung gibt eine allgemeine Einführung in das Thema des THz-Imaging und skizziert die Forschungsfragen und Ziele der Arbeit.
- Kapitel 2 beschreibt den Aufbau des THz-Systems, inklusive Lasersystem, THz-Aufbau und der Charakterisierung des generierten THz-Signals.
- Kapitel 3 erläutert die Datenerfassung und -auswertung, wobei sowohl die Hardware als auch die Software des THz-Systems genauer betrachtet werden. Im Fokus stehen die verschiedenen Messmethoden des THz-Imaging.
- Kapitel 4 präsentiert die Messergebnisse an verschiedenen Proben. Dazu gehören Experimente zur Bestimmung des THz-Fokus, die Aufnahme von Bildern mit dem THz-System und die Untersuchung der Auflösung und der Leistungsfähigkeit des Systems.
- Kapitel 5 diskutiert die Ergebnisse der Arbeit und blickt auf zukünftige Entwicklungen des THz-Imaging. Im Fokus stehen dabei die Anwendungsmöglichkeiten in der Medizintechnik, Biologie und Industrie. Die Diskussion beinhaltet auch einen Vergleich des THz-Imaging mit anderen bildgebenden Verfahren.
Schlüsselwörter (Keywords)
THz-Imaging, Terahertzstrahlung, Zeitbereichsspektroskopie, bildgebende Verfahren, Medizintechnik, Biologie, Qualitätskontrolle, Datenerfassung, Auswertung, Messergebnisse, Diskussion, Ausblick.
- Quote paper
- Kay Schmalstieg (Author), 2001, Funiktionsweise des THz-Imaging und dessen Einsatzmöglichkeit in der Medizin, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/4594
