Bachelor's Thesis

Verification of method of reconstruction of spatial distribution of refractive index by a holographic microscope

Final Thesis 6.83 MB Appendix 176.22 kB

Author of thesis: Ing. Martin Schneider

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: Ing. Pavel Kolman, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Abstract:

Abstract
The subject of the bachelor thesis is an application of transmission digital holographic microscope for verification of reconstruction of spatial distribution of the refractive index. Using eccentric pinhole as a light source is the object illuminated by a plane wave inclined to the optical axis. Different rotations of a pinhole gives us projections of the object. We have tried to reconstruct the refractive index using tomographic methods.
    This thesis contains design of a rotating pinhole aperture. The illumination and mounting was solved and a functionality was also proved. Experimental part deals with the reconstruction of refractive index of a tested object.

Keywords:

Keywords
Holographic microscopy, phase tomography, coherence controlled holographic mi-croscope, rotating pinhole aperture

Date of defence

25.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Pavel Kolman, Ph.D.

Prvním úkolem v zadání práce bylo: "navrhnout dírkovou clonu vhodného průměru a výstřednosti a vyřešit způsob uchycení clony v zařízení". Tento úkol Martin Schneider zcela splnil. Dokončil konstrukční návrh a úpravu osvětlovače s rotující dírkovou clonou. Technické řešení umožňuje snadnou výměnu dírkové clony i změnu její výstřednosti, tj. vzdálenosti středu clony od optické osy mikroskopu = osy rotace osvětlovače. Výbornému hodnocení brání jen potřebnost zásahů a korekcí v průběhu navrhování.
Druhým úkolem bylo: "navrhnout způsob osvětlení otvoru clony, zvolit vhodný zdroj světla a vyřešit způsob jeho uchycení v zařízení" Tento úkol byl také splněn. Clona je osvětlena LED diodou umístěnou těsně před clonou. K napájení zdroje světla bylo využito baterií, a to z důvodu usnadnění konstrukčního řešení, které by jinak v důsledku rotace osvětlovače bylo komplikovanější. Nevýhodou je nutnost výměny baterií, jejichž kapacita je omezená. Další slabinou je typ použité diody. Ta je zalita v průhledném plastovém pouzdře tvaru válce a samotná dioda (místo emise) je od čelní plochy válcového pouzdra vzdálena cca 3 mm a není tedy možné se s diodou dostat přímo k otvoru clony. Tím se velmi omezuje množství světla vstupující do mikroskopu. Bude tedy zapotřebí najít vhodnější LED.
Třetím úkolem bylo: "nasnímat vhodný fázový objekt a pokusit se rekonstruovat prostorové rozložení indexu lomu tohoto objektu". Tento úkol nebyl z časových důvodů splněn zcela k mé spokojenosti. Praktickému experimentování s fázovými objekty byly věnovány pouze dva dny (navíc po řádném termínu odevzdání práce). Získaný soubor dat nebyl z různých důvodů vhodný pro zpracování (nevhodný vzorek, nastavení mikroskopu, nízká intenzita osvětlení, některé snímky špatné).
Postup řešení byl správný, pouze včasné zahájení aktivní tvorby bylo poněkud podceněno. Tím byl negativně ovlivněn rozsah řešení zejména třetího úkolu. Zpoždění se projevilo také na úkolu druhém v tom, že nebyla nalezena a použita nejvhodnější LED.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Cílem práce bylo upravit osvětlovací soustavu holografického mikroskopu za účelem využití potenciálu tomografické rekonstrukce prostorového rozložení indexu lomu fázového objektu. Dle zadání bylo navrženo excentrické uložení dírkové clony vhodného průměru a jako zdroj světla byla zvolena LED dioda. Modifikovaná osvětlovací soustava byla vyrobena dle přiložené výkresové dokumentace, sestavena a nainstalována do mikroskopu. Byla pořízena série amplitudových snímků fázového objektu pro různá natočení clony za účelem ověření funkčnosti osvětlovače. Konstatuji, že první dva cíle práce byly splněny. V souladu s třetím cílem provedl student první experiment a pokusil se provést tomografickou rekonstrukci, která dle jeho konstatování nebyla uspokojivá.
Práci studenta Martina Schneidera hodnotím známkou dobře / C a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Bude se měnit velikost průměru dírky clony při změně excentricity či změně zvětšení objektivu?
  2. Uveďte, jaké vlivy způsobily negativní výsledek tomografické rekonstrukce?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová