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Analyse quantitative de la mobilité de particules cachées derrière une couche diffusante, basée sur la corrélation de speckle

publié le , mis à jour le

Observer des objets cachés derrière des couches diffusantes est une problématique assez ancienne ayant des applications biomédicales, mais aussi dans le domaine du contrôle aérien, naval ou terrestre, la sécurité, etc. En optique, on parle d’écran opaque, en ce sens que chaque point source de l’objet d’intérêt donne lieu à une figure de speckle qui s’étale sur tout le champ de vue, rendant non localisable la position des points sources. Nous avons montré, théoriquement et expérimentalement, qu’il était possible de mesurer le coefficient de diffusion latéral de billes fluorescentes micrométriques cachées derrière une couche totalement diffusante.

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L’approche proposée, totalement nouvelle, combine les méthodes de corrélation spatio-temporelles utilisées typiquement en microscopie de fluorescence sur cellules vivantes et le principe de "l’effet mémoire" : quand un point source se déplace sur une certaine gamme (c’est la portée de "l’effet mémoire"), le speckle correspondant se déplace en bloc (i.e. sans être déformé). Expérimentalement, nous avons utilisé des billes fluorescences micrométriques diffusant à 2D, à la surface d’un film d’eau. Ces billes sont éclairées par une figure de speckle d’excitation, créée quand le faisceau laser incident traverse une couche de TiO2 et émettent chacune une figure de speckle de détection, due à la traversée de cette même couche par la lumière de fluorescence. Notre méthode permet de remonter au coefficient de diffusion latérale des billes et au nombre de billes simultanément présentes. Elle est pratiquement valable quel que soit l’épaisseur de la couche diffusante, c’est à dire quel que soit la portée de "l’effet mémoire".

Références :
Quantitative analysis of hidden particles diffusing behind a scattering layer using speckle correlation
A. Sarkar, I. Wang, J. Enderlein, J. Derouard, A. Delon
LIPHY, Université Grenoble Alpes and CNRS, F-38000 Grenoble, France
Third Institute of Physics–Biophysics, Georg August University, 37077 Göttingen, Germany

Plus d’informations :
https://doi.org/10.1364/OE.401506