Résumé - Imagerie hyperspectrale à milieu de l'IR avec des photons non détectés

Imagerie hyperspectrale à milieu de l'IR avec des photons non détectés

2025-07-10 15:41:51

{"Marlon Placke","Chiara Lindner","Felix Mann","Inna Kviatkovsky","Helen M. Chrzanowski","Hendrik Bartolomaeus","Frank Kühnemann","Sven Ramelow"}

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L'article de recherche par Marlon Placke et collègues présente une méthode novatrice pour l'imagerie hyperspectrale mid-infrarouge (mid-IR) qui utilise des photons non détectés, offrant un outil puissant pour la surveillance environnementale et les applications biomédicales. Cette approche contourne les limites des technologies d'imagerie mid-IR actuelles en tirant parti des propriétés intrinsèques à faible bruit des processus quantiques. L'étude se concentre sur la région des longueurs d'onde mid-IR, qui contient des bandes spectrales avec des signatures d'absorption moléculaire spécifiques, permettant la détection et la quantification de divers échantillons et de leurs compositions. En améliorant cette méthode spectrophotométrique avec des capacités d'imagerie, les chercheurs peuvent réaliser des diagnostics automatisés sans nécessiter des étapes de marquage chronophages et irreversibles. Pour développer cette technique novatrice, les chercheurs ont construit un interféromètre non linéaire en configuration SU(1,1) dans une disposition d'imagerie à champ large. Ce dispositif utilise l'acquisition spectrale à haute résolution par transformation de Fourier quantique pixel par pixel, permettant la résolution simultanée de 3500 modes spatiaux avec une résolution spectrale de 10 cm−1 sur une large gamme de 2300-3100 cm−1. L'acquisition d'image est effectuée à l'aide d'une caméra sCMOS commercialisée, megapixel, tandis qu'un laser pompe à puissance moyenne et compact en continu sert de seule source de lumière nécessaire. Les chercheurs démontrent la praticité de cette nouvelle technique d'imagerie hyperspectrale en l'appliquant à la détection de microplastiques et aux tâches de bio-imagerie. Ils montrent que la méthode peut atteindre une vitesse modérée de 360 voxel/s, ce qui donne un rapport signal sur bruit (SNR) de 50, principalement influencé par le bruit de tir. Cela indique que la technique est adaptée à diverses applications nécessitant des analyses non marquées, compactes et à faible coût. Dans l'introduction, les auteurs discutent de l'importance de la spectroscopie vibratoire dans diverses tâches analytiques et des limites des technologies d'imagerie mid-IR actuelles. Ils introduisent ensuite le concept de capteurs quantiques avec des photons non détectés comme une approche alternative pour dé耦 le longueur d'onde de détection de la longueur d'onde du probe. Le dispositif expérimental est décrit en détail, y compris l'utilisation d'un interféromètre non linéaire en configuration SU(1,1), un cristal de potassium titanyl phosphate (ppKTP) périodiquement polarisé comme source de photons entrelacés spectralement et spatialement, et une caméra CMOS scientifique pour la détection. La section des résultats présente les performances d'imagerie, la caractérisation de l'acquisition spectrale et les applications de la technique dans l'identification des films polymères, l'annotation de microplastiques et l'analyse de tissu hépatique de rat. Cette étude démontre le potentiel de la nouvelle technique d'imagerie hyperspectrale mid-IR pour diverses applications, y compris la surveillance environnementale et les diagnostics biomédicaux. En tirant parti des propriétés à faible bruit des processus quantiques et des capacités de résolution haute résolution du dispositif, cette technique offre une alternative prometteuse aux technologies d'imagerie mid-IR actuelles.