Entwicklung und Erprobung hoch empfindlicher optischer Detektoren für Ultraschall

• Antragsteller: Professor Dr. Vasilis Ntziachristos, seit 1/2015
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239809653

Im medizinischen Bereich ist die Ultraschalldetektion derzeit untrennbar an die Entwicklung der piezoelektrischen Technologie gekoppelt. Die hohe Empfindlichkeit piezoelektrischer Detektoren kombiniert mit der Fähigkeit zum "Multiplexing" macht sie zu einer der Schlüssel-Komponenten in der modernen Sonographie. Allerdings haben piezoelektrische Detektoren auch mehrere Nachteile, die ihre Anwendung begrenzen: Sie sind anfällig für elektromagnetische Störungen, weisen eine direkte Relation zwischen ihrer Größe und Empfindlichkeit auf und sind oft undurchsichtig. Diese Nachteile erweisen sich als großes Hindernis für die Implementierung neuer Technologien wie Optoakustik und Radiofrequenz-Thermoakustik, die auf dem Nachweis von Ultraschall-Erkennung basieren.Das vorgeschlagene Projekt thematisiert deshalb die Entwicklung neuartiger optischer Detektoren für Ultraschall. Obwohl optische Systeme seit mehr als drei Jahrzehnten erforscht werden, haben sie nicht die Zuverlässigkeit und die Leistungsfähigkeit ihrer piezoelektrischen Pendants erreicht. Insbesondere erhöht die Verbesserung der Empfindlichkeit der optischen Sensoren für Ultraschall zwangsläufig ihre Empfindlichkeit gegenüber äußeren Störungen wie z. B. durch Temperatur, Druck und Vibrationen, welche letztlich zu einer Sättigung des Sensors führen. In dem hier vorgeschlagenen Projekt soll eine neue Methode für den "readout" des optischen Sensors entwickelt werden, um diese bedeutende Hürde zu umgehen. Das Projekt wird sich auf die Optimierung der Empfindlichkeit dieser Methode konzentrieren, welche auch "Multiplexing" ermöglichen wird, Sowie auf die Charakterisierung und Verifizierung ihrer Leistung in realen Szenarien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Pulsed fs laser
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Amir Rozental, bis 11/2014