Este trabalho teve como objetivo a aplicação do Microscópio Holográfico Digital para análise de amostras biológicas, por meio de imagens de parâmetros físicos e informação quantitativa de uma amostra, gerados através de hologramas digitais, o que não ocorre na holografia clássica. O processamento e análise dos hologramas digitais foi efetuada por um programa escrito por meio do software MatLab, empregando o método de Dupla Propagação. São explicados outros métodos para tratamento de hologramas digitais, presentes no programa. O método de Dupla Propagação foi discutido, destacando suas vantagens frente aos outros métodos. Foi aplicado o método de Volkov para a retirada de ambiguidade de fase. O processo de montagem do Microscópio Holográfico Digital foi descrito, por apresentar modificações em relação ao protótipo inicial adotado. Sete amostras foram analisadas no Microscópio Holográfico Digital, três de calibração e quatro para análise - sangue e solução concentrada de proteína denominada Beta2 Glicoproteína tipo I, ou Beta2-GPI. Para calibração, foram realizados testes de formação de imagem, realizando comparação em quatro microscópios descritos e explicados em funcionamento e princípio envolvidos na formação de imagens, utilizando a mesma amostra; e verificação das dimensões de uma amostra, por meio de medição usando ferramentas disponíveis no programa. Uma amostra de sangue de um indivíduo heterozigoto para Hemoglobina S (anemia falciforme) e uma amostra de sangue de um indivíduo homozigoto para hemoglobina A1 (controle normal) foram empregadas na forma de filmes líquidos secos sobre lâminas de vidro (extensão sanguínea). O uso de fixação foi avaliado com a amostra controle. Foram geradas imagens em duas e três dimensões para as amostras biológicas, reproduzindo as estruturas morfológicas de cada. Para a proteína Beta2-GPI, a análise envolveu somente imagens, sem extração de valores; apesar disso, os resultados mostraram possibilidades de aplicações em estudos futuros. Grandezas físicas foram calculadas para dois dos componentes sanguíneos (Plasma e Eritrócito), mostrando valores próximos daqueles conhecidos anteriormente. Entretanto, alguns valores foram considerados estimativas novas, por não se conhecer, até o momento, nenhum cálculo efetuado anteriormente. A análise comprovou a formação de imagens e a capacidade de mensuração oferecida pelo aparelho. Devido ao parâmetro da fase, foi possível extrair informações em três dimensões. / This work aimed the implementation of the Digital Holographic Microscope for the analysis of biological samples, using physical parameters images and quantitative data from a sample, both generated through digital holograms, which does not occur in Classical holography. Processing and analysis of holograms were performed by a program written using the MatLab software, applying the Double Propagation method. Other methods for the treatment of digital holograms were explained. The Double Propagation method was discussed, highlighting their advantages over other methods. The method of Volkov was applied for removing phase ambiguity. The Digital Holographic Microscope assembly process was described, because of the modifications made to the initial prototype adopted. Seven samples were analyzed in the digital holographic microscope, three of them for calibration and the other to the analysis - blood and a concentrated solution of a protein called type I Beta2 Glycoprotein, or Beta2-GPI. Calibration tests were made by observing and comparing four image microscopes, described and explained in operation and principles involved in the formation of images, using the same testing sample; and checking the dimensions of another sample through measurement, using digital tools available in the program. Hb S heterozygous (Sickle Cell disease) and Hb A1 homozygous (Control) blood samples were prepared in microscope slide glasses. Images were acquired in two and three dimensions for biological samples, reproducing their morphological structures. For Beta2-GPI, the analysis involved only images, and no values were extracted; nevertheless, the results showed potential applications in future studies. Physical quantities were calculated for two blood components (Plasma and Erythrocyte), showing values closer to those previously known. However, some values were considered new estimates, because there is no knowledge of any calculation made previously, until now, using Digital Holographic Microscopy. The analysis proved the formation of images and the measurement capacity offered by the apparatus. Due to the phase parameter, we were able to extract information in three dimensions.

A interferometria holográfica é um poderoso método óptico para observação de fenômenos perturbativos e na análise de superfícies, sendo extremamente útil em aplicações em pesquisa básica, biomédicas e tecnológicas. Os cristais fotorefrativos se apresentam como um meio atrativo para registro de hologramas. O fenômeno que caracteriza esses cristais é o efeito fotorrefrativo. Tal efeito consiste na modulação do índice de refração através de fotoindução e efeito eletro-óptico linear (Efeito Pockels), o que permite o registro de hologramas de fase em volume. Entre as características que recomendam os cristais fotorrefrativos para interferometria holográfica podemos citar: o processo de registro e leitura ocorre de maneira dinâmica através da técnica de mistura de duas ondas; o fato de serem meios revers´?veis dispensando processamento químico e a boa resolução implicando imagens holográficas de boa qualidade. Analisamos as diversas tensões que ocorrem no processo mastigatório, estudando principalmente a concentração de cargas e as dissipações nesse processo, utilizando a técnica holográfica de dupla exposição e o cristal fotorrefrativo Bi12SiO20 (BSO), da família das Silenitas, como meio de registro. O estudo em crânio seco e a simulação dos principais feixes dos músculos da mastigação permitem realizar a contração dos mesmos, com aproximação melhor que os métodos de elementos finitos e resinas fotoelásticas, em estruturas anisotrópicas como o crânio. / The holographic interferometry is a powerful optical method for observation of the disturbance phenomena and in the analysis of surface, being extremely useful in application in basic research, biomedical and technological. The photorefractive crystals present as an attractive holographic recording medium. The phenomenon that characterize these crystals is the photorefractive effect. Such effect consistis of the index of refraction modulation grating via the linear eletro-optic effect (the Pockels effect) and photoindution, that it allow phase holographic recording in volume. Among the characteristics that admit the photorefractive crystals for holographic interferometry we can cite: recording and reading tecniques to occur in dynamics way through the tecnique of two-wave mixing, it is reversible medium resulting holographic images of good quality. We analyze the varied strains that occur in the masticatory process, mainly studying the load concentration and the dissipation in this process, using the double-exposure holographic technique and the photorefractive crystals Bi12SiO20 (BSO), of the sillenite family, as holographic recording medium. The study in dry skull and the simulation of main beams of the mastication muscles allow to realize the concentration of the same ones, with better approach than the methods of finite elements and photoelastics resins, in anisotropic structures as the skull.

Este trabalho teve como objetivo a aplicação do Microscópio Holográfico Digital para análise de amostras biológicas, por meio de imagens de parâmetros físicos e informação quantitativa de uma amostra, gerados através de hologramas digitais, o que não ocorre na holografia clássica. O processamento e análise dos hologramas digitais foi efetuada por um programa escrito por meio do software MatLab, empregando o método de Dupla Propagação. São explicados outros métodos para tratamento de hologramas digitais, presentes no programa. O método de Dupla Propagação foi discutido, destacando suas vantagens frente aos outros métodos. Foi aplicado o método de Volkov para a retirada de ambiguidade de fase. O processo de montagem do Microscópio Holográfico Digital foi descrito, por apresentar modificações em relação ao protótipo inicial adotado. Sete amostras foram analisadas no Microscópio Holográfico Digital, três de calibração e quatro para análise - sangue e solução concentrada de proteína denominada Beta2 Glicoproteína tipo I, ou Beta2-GPI. Para calibração, foram realizados testes de formação de imagem, realizando comparação em quatro microscópios descritos e explicados em funcionamento e princípio envolvidos na formação de imagens, utilizando a mesma amostra; e verificação das dimensões de uma amostra, por meio de medição usando ferramentas disponíveis no programa. Uma amostra de sangue de um indivíduo heterozigoto para Hemoglobina S (anemia falciforme) e uma amostra de sangue de um indivíduo homozigoto para hemoglobina A1 (controle normal) foram empregadas na forma de filmes líquidos secos sobre lâminas de vidro (extensão sanguínea). O uso de fixação foi avaliado com a amostra controle. Foram geradas imagens em duas e três dimensões para as amostras biológicas, reproduzindo as estruturas morfológicas de cada. Para a proteína Beta2-GPI, a análise envolveu somente imagens, sem extração de valores; apesar disso, os resultados mostraram possibilidades de aplicações em estudos futuros. Grandezas físicas foram calculadas para dois dos componentes sanguíneos (Plasma e Eritrócito), mostrando valores próximos daqueles conhecidos anteriormente. Entretanto, alguns valores foram considerados estimativas novas, por não se conhecer, até o momento, nenhum cálculo efetuado anteriormente. A análise comprovou a formação de imagens e a capacidade de mensuração oferecida pelo aparelho. Devido ao parâmetro da fase, foi possível extrair informações em três dimensões. / This work aimed the implementation of the Digital Holographic Microscope for the analysis of biological samples, using physical parameters images and quantitative data from a sample, both generated through digital holograms, which does not occur in Classical holography. Processing and analysis of holograms were performed by a program written using the MatLab software, applying the Double Propagation method. Other methods for the treatment of digital holograms were explained. The Double Propagation method was discussed, highlighting their advantages over other methods. The method of Volkov was applied for removing phase ambiguity. The Digital Holographic Microscope assembly process was described, because of the modifications made to the initial prototype adopted. Seven samples were analyzed in the digital holographic microscope, three of them for calibration and the other to the analysis - blood and a concentrated solution of a protein called type I Beta2 Glycoprotein, or Beta2-GPI. Calibration tests were made by observing and comparing four image microscopes, described and explained in operation and principles involved in the formation of images, using the same testing sample; and checking the dimensions of another sample through measurement, using digital tools available in the program. Hb S heterozygous (Sickle Cell disease) and Hb A1 homozygous (Control) blood samples were prepared in microscope slide glasses. Images were acquired in two and three dimensions for biological samples, reproducing their morphological structures. For Beta2-GPI, the analysis involved only images, and no values were extracted; nevertheless, the results showed potential applications in future studies. Physical quantities were calculated for two blood components (Plasma and Erythrocyte), showing values closer to those previously known. However, some values were considered new estimates, because there is no knowledge of any calculation made previously, until now, using Digital Holographic Microscopy. The analysis proved the formation of images and the measurement capacity offered by the apparatus. Due to the phase parameter, we were able to extract information in three dimensions.

Orientador: Luiz Antonio Barreiro / Resumo: O objetivo deste trabalho é apresentar um método alternativo, conhecido em matéria condensada como método holográfico, cuja origem remonta à conhecida dualidade AdS (Espaço anti-d’Sitter) e CFT (Teoria de Campo Conforme). Esse método é especialmente adaptado para resolução de problemas nos quais as partículas encontram-se fortemente ligadas, e que não permitem um tratamento perturbativo usual. Problemas desse tipo aparecem constantemente em atuais fenômenos da física da matéria condensada, como o caso da supercondutividade em “altas temperaturas”. Assim nessa dissertação é considerado um modelo baseado no método holográfico, no qual são incluidos termos não lineares na lagrangeana de interação eletromagnética, cuja origem vem de teoria de cordas bosônicas. Os resultados indicam que existe a possibilidade de se explicar esses materiais supercondutores com alta temperatura crítica. / Abstract: The objective of this work is to present an alternative method, known in condensed matter as a holographic method, whose origin dates back to the well-known AdS (Space Anti-Space) and CFT (Conformal Field Theory) duality. This method is especially adapted for solving problems in which the particles are tightly bound, and which do not allow a usual perturbative treatment. Problems of this type appear constantly in the current phenomena of condensed matter physics, as in the case of superconductivity in "high temperatures". Thus in this dissertation is considered a model based on the holographic method, in which are included non-linear terms in the Lagrangian of electromagnetic interaction, whose origin comes from the theory of bosonic strings. The results indicate that it is possible to explain these superconducting materials at high critical temperature. / Mestre

No description available.