IV.2 Holographie numérique
IV.2.4 Con lusion sur l'holographie numérique
Dans ettese tion, nousavonsprésentél'holographienumériqueen montrant que la dis rétisation du support d'enregistrement entraîne une perte de résolution par intégrationspatiale du signaléquivalente à un ltrage passebas. Enholographie nu- mérique,leprin iped'enregistrementd'unhologrammeestlemêmequ'enholographie lassique, seule la re onstru tion de l'objet virtuel dière. Pour re onstruire le plan image,nousavonsprésentéen détaillaméthodede onvolution standard. Cettemé- thode ore la possibilité de visualiser l'objet virtuel en volume par re onstru tion de plans images adja ents (matri es) et assemblage de es matri es en un ube de données ontenant l'objet en trois dimensions. En n, nous avons montré omment supprimer les ordres de dira tionparasites lors de la re onstru tion du plan image dedeuxmanières diérentes:La première te hnique estbasée surun ltragespatial dans l'espa e de Fourier alors que la deuxième onsiste à dé aler physiquement la phase de l'onde de référen e en vue de réer un battement de l'hologramme dans le plandudéte teur etd'ee tuer unedémodulation desfrangesd'interféren es àl'aide delaméthode dedéte tion syn hronemultiplexée.
IV.3 Con lusion
Dans e hapitre, dans un premier temps, dans le adre de l'holographie analo- gique, nous avons détaillé les prin ipes d'enregistrement et de re onstru tion d'un hologramme basés sur l'interférométrie et la dira tion de la lumière. Nous avons montré que es pro édés donnaient la possibilité d'enregistrer et de restituer en vo- lume les informations lumineuses on ernant l'objetimagé. Par lasuite, nous avons exposé late hnique d'enregistrement de l'hologramme hors axe permettant de sépa- rerphysiquement les trois ordres de dira tion produits lors de la re onstru tion de l'objetvirtuelle.
Dansunedeuxième partie, nousavonsintroduit l'holographienumérique permettant unefréquen ed'a quisitionbienplusélevéequel'holographieanalogique.Nousavons ensuite exposé le prin ipe de restitution de l'hologramme par la méthode de onvo- lution standard basée surune propagation numérique de lalumière dansl'espa e de Fourierparlamultipli ationdel'hologrammeparuntermedephase.En n,envuede ltrerlesordresdedira tionparasites(-1et0),nousavonsdétaillédeuxte hniques: l'unebaséesurle ltrage spatialde l'ordre+1dansl'espa ede Fourier ombinéàun enregistrement de l'hologramme numérique hors axe; l'autre permettant de modu- ler la gure d'interféren e dans le plan du apteur par dé alage de phase de l'onde
de référen e etd'ee tuer ainsiune déte tionhétérodyne. Noussommes arrivésà la on lusionque,poursupprimeraumieuxlesordresdedira tionparasites,lasolution lapluse a es estde ombinéles deuxte hniquesde ltrage spatialet de déte tion hétérodyne.
Imagerie 3D de nanoparti ules d'or
par holographie numérique
Sommaire
V.1 Imagerie 3D de nanoparti ules en holographie numérique hétéro- dynehorsaxe . . . 118 V.1.1 S hémaetprin ipedel'instrument . . . 119 V.1.2 Etudedelare onstru tiond'uneimage . . . 122 V.1.3 Etudedudiagrammedediusionenvolumed'uneparti ule
de200nm. . . 127 V.1.4 Performan esdudispositif. . . 129 V.1.5 Con lusionsurl'holographiehétérodynehorsaxe . . . 135 V.2 Imagerieholographiquephotothermique3Ddenano-parti ules . . 137 V.2.1 Eetphotothermique . . . 138 V.2.2 Dispositifexpérimentald'holographienumériquephotother-
mique . . . 140 V.2.3 Imagerie3Ddenanoparti ulesd'orde50nm . . . 142 V.2.4 Performan esdudispositif. . . 151 V.2.5 Con lusionsurl'holographiephotothermique . . . 153 V.3 Con lusion . . . 153
Nous hoisissons maintenant de développer un instrument permettant basé sur le prin ipe de l'holographie a n de faire de l'imagerie rapide en trois dimensions d'é hantillons de nanoparti ules.
Par ailleurs,diérenteste hniquesdedéte tion interférométriquesdenanoobjets [27,37 40,44℄ontvuelejourré emment,tirantavantageentermederapportsignalà bruit(RSB)desinterféren es entrelalumièrediuséepar lesparti ulesetlalumière in idente, sont apparues.En eet, en interférométrie le signaldéte té par le apteur est proportionnel au hamp diusé par la parti ule (variant en
d
3
), alors qu'il est proportionnelàsonintensité(varianten
d
6
)enenmi ros opie onventionnelle.Ainsi, pour les te hniques interférométriques, le signal est proportionnel au volume de la parti uleetnon plusà sonvolume au arré.
Généralement,lesdispositifsinterférométriquessont ombinés àdessystèmesdeper- turbations de phase engendrées par une modulation spatiale [34,124℄ ou photother- mique[36℄.Grâ eauxinterféren es, esperturbationsde phasesont traduites enva- riationd'intensité.L'interférométrie n'utilisant qu'unseulfais eauin ident,fréquem- ment usitée, a étésuggéré pour la première foispar Bat helder etTaubenblatt [125℄ etpeutêtreréaliséeaussibiendansune on gurationenré exionqu'entransmission. Cetype de dispositif ontraint à l'utilisation d'un déte teur unique qui balaye point à point l'é hantillon. Le bruit temporel de lalumière in idente est alors onverti en bruitspatialdansl'image [44℄.Pouréviter e problèmenousproposonsunedéte tion interférométriqueplein hamp.
Après avoir développé la théorie sur l'holographie hétérodyne hors axe dans le ha- pitre pré édent, nous montrons i i son appli ation dans le adre de la déte tion de nanoparti ulesd'or.Ainsi,nousprésentonsledispositifexpérimental,nousanalysons lesimagesenvolumeobtenuesetnousdé nissons lesavantagesetleslimitesde ette te hnique.Comme l'imagerie photothermiquehétérodyne(IPH)présenteunegrande sensibilitéetunetrès bonneséle tivité visàvisdesparti ulesd'or,dansunese onde se tion,nousnousproposonsde oupler ettete hniqueave l'holographiehétérodyne hors axe pour faire de l'imagerie ultra sensible et séle tive en volume de nanoparti- ules. Pour ela, nous introduisons l'eet photothermique puis nous présentons le dispositif expérimental d'holographie photothermique. Ensuite, nous omparons les ara téristiques d'images en volume de parti ules de
50 nm
a quises en holographie photothermique etnon photothermique. En n nous évaluons les performan es de e dispositifen le omparant à l'IPH.V.1 Imagerie 3D de nanoparti ules en holographie numé-
rique hétérodyne hors axe
Dans ettese tion,nousappliquonslesprin ipesd'holographienumériquehétérodyne horsaxe,développésau hapitrepré édent,àladéte tionenvolumedenanoparti ules d'or. En vue d'intégrer le dispositif d'holographie hétérodyne hors axe dans un mi- ros opepour permettre une visualisation dire tedes é hantillons, nousavons hoisi une on guration d'enregistrement holographique de Fresnel [75,106℄ plut t que de Fraunhofer [107℄ ar elle- i ne né essite pasde modi ation interne du mi ros ope. Pouroptimiserlasensibilitéetlapré isiondel'holographie,nousavons hoisidefaire
de l'holographie hétérodyne hors axe qui permetune suppressione a e desordres dedira tionparasites[46,126℄, ommenousl'avonsvuàlaSe .IV.2.3.Pouravoirun pasd'é hantillonnage,dansleplanre onstruit,indépendantde ladistan edere ons- tru tion nousavons hoisi dere onstruire nosimages par laméthode de onvolution standard plut t quelatransforméede Fresnel.
Nous présentons d'abord ledispositifexpérimental de manière détaillée, puisun ho- logramme de parti ules de