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A aproximação nova usa o ruído para caracterizar e cruz-calibrar instrumentos da espectroscopia

Os espectrómetros ópticos são instrumentos com uma grande variedade de usos. Medindo a intensidade da luz através dos comprimentos de onda diferentes, podem ser usados aos tecidos da imagem ou medir a composição quimica de tudo de uma galáxia distante a uma folha.

Os pesquisadores no departamento de Uc Davis da engenharia biomedicável têm vindo agora acima da com um método novo, rápido para caracterizar e calibrar espectrómetros, com base em como respondem ao “ruído.”

Rendição do prisma e do espectro

A espectroscopia óptica racha a luz e mede a intensidade de comprimentos de onda diferentes. É uma técnica poderosa através de uma vasta gama de aplicações. Os coordenadores Aaron Kho e Vivek Srinivasan de Uc Davis têm encontrado agora uma maneira nova de caracterizar e cruz-calibrar instrumentos da espectroscopia usando o “ruído adicional” em um sinal claro. (Imagens de Getty)

A definição espectral mede como bom um espectrómetro pode distinguir a luz de comprimentos de onda diferentes. É igualmente importante poder calibrar o espectrómetro de modo que os instrumentos diferentes dêem confiantemente resultados consistentes.

Os métodos actuais para caracterizar e calibrar espectrómetros são relativamente lentos e incómodos. Por exemplo, para medir como o espectrómetro responde aos comprimentos de onda diferentes, você brilharia lasers múltiplos de comprimentos de onda diferentes nele.

O ruído é considerado geralmente como sendo um incômodo que confunda medidas. Mas o aluno diplomado Aaron Kho, trabalhando com Vivek Srinivasan, professor adjunto na engenharia biomedicável e na oftalmologia, realizou que o ruído adicional na faixa larga, luz do multiwavelength poderia igualmente servir uma finalidade útil e substituir todos aqueles lasers individuais.

A resposta do espectrómetro ao ruído pode ser usada para pressupr a resposta do espectrómetro a um sinal real.”

Vivek Srinivasan, professor adjunto, departamento da engenharia biomedicável e oftalmologia, Universidade da California - Davis

Isso é porque o ruído adicional dá a cada canal do espectro uma assinatura original.

Mais rapidamente, calibração mais exacta

Em vez de usar muitos lasers do único-comprimento de onda para medir a resposta do espectrómetro em cada comprimento de onda, a aproximação nova usa somente as flutuações do ruído que estão naturalmente actuais em uma fonte luminosa com muitos comprimentos de onda.

Desta maneira, é possível avaliar o desempenho do espectrómetro apenas em alguns segundos. A equipe igualmente mostrou que poderiam usar uma aproximação similar cruz-para calibrar dois espectrómetros diferentes.

Kho e Srinivasan usaram o método adicional no tomografia óptico da coerência, (OCT) uma técnica do ruído para tecido vivo do olho da imagem lactente. Aumentando a definição de OUTUBRO, podiam descobrir uma camada nova na retina do rato.

A técnica adicional do ruído tem similaridades ao salpico do laser, Kho disse. O salpico - testes padrões granulados formou quando os lasers são reflectidos fora das superfícies - originalmente foi visto como um incômodo mas despeja ser útil na imagem lactente, fornecendo a informações adicionais tal como a circulação sanguínea.

“Similarmente, nós encontramo-lo que o ruído adicional pode ser útil também,” dissemos.

Estas aproximações novas para a caracterização e a cruz-calibração melhorarão o rigor e a reprodutibilidade dos dados em muitos campos que usam espectrómetros, Srinivasan disseram, e a introspecção que o ruído adicional pode ser útil poderia conduzir à descoberta de outras aplicações.

Source:
Journal reference:

Kho, A. M., et al. (2020) Incoherent excess noise spectrally encodes broadband light sources. Light: Science & Applications. doi.org/10.1038/s41377-020-00404-6.