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DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN DE UN SISTEMA PARA DISTINGUIR FOTONES BALÍSTICOS EN TRANSILUMINACIÓN DE MEDIO ESPARCIDOR
Autor
JUAN ARTURO ARANDA RUIZ
Institución
Resumen
"El problema a atacar (y tema de esta tesis) es lograr distinguir entre los fotones balísticos y los esparcidos cuando éstos pasan a través de un medio esparcidor. Por tanto, nuestro objetivo es generar una técnica que nos permita realizar tal distinción, y basados en ésta, diseñar, armar y caracterizar un arreglo óptico que nos permita corroborar el desarrollo teórico con los resultados experimentales.
Este estudio se enfoca a medio esparcidor orgánico, por lo que se revisan en el primer capítulo las propiedades ópticas y modelos de los tejidos biológicos. Como pretendemos caracterizar el sistema, es necesario emplear los medios esparcidores estandarizados que se utilizan para simular el tejido; estos medios reciben el nombre de “phantoms”, y serán tratados en el segundo capítulo. La clave para distinguir los fotones balísticos de los esparcidos se puede encontrar en sus características distintivas: el esparcimiento causa que los fotones tomen trayectorias más largas y muy irregulares, por lo que la trayectoria óptica es usualmente varias veces la distancia geométrica entre la entrada y la salida; adicionalmente, los fotones propagándose en el tejido se ven sometidos a esparcimiento múltiple, produciéndose una amplia gama tanto en las trayectorias tomadas como en el tiempo requerido para el arribo de fotones. Si logramos emplear un haz colimado, el problema principal radica cuando los fotones esparcidos retoman su trayectoria inicial y entonces enmascaran (se confunden) con los fotones balísticos.
Esto nos lleva a pensar en las dos posibles estrategias para realizar la distinción: emplear un sistema de respuesta ultrarrápida para detectar los fotones que llegan primero (“trayectoria balística”), o aprovechar las diferencias de caminos ópticos entre ambos tipos de fotones. Así, las técnicas relacionadas a ambos tipos de estrategias se estudian en los capítulos tercero y cuarto. Después del análisis de alternativas, se concluyó que se podría hacer un desarrollo basándose en la interferencia de ondas coherentes, y la pérdida de coherencia por el retardo en el esparcimiento. Así, empleando la técnica de transiluminación coherente, se diseñó y armó un arreglo óptico que incluía un interferómetro Mach-Zehnder, donde el haz del brazo que atravesaba la muestra se modulaba mediante un piezoeléctrico en el espejo. Para las pruebas se emplearon medios con diferentes coeficientes de esparcimiento, controlando independientemente el coeficiente de absorción."
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