NL1013929C1 - Apparaat en methode voor het verrichten van optische metingen die niet-lokaal uitgelezen worden, onder gebruikmaking van bundels van verstrengelde fotonen. - Google Patents

Description

1 KORTE AANDUIDING

Apparaat en methode voor het verrichten van optische metingen die niet-lokaal uitgelezen worden, onder gebruikmaking van bundels van verstrengelde fotonen.

5 2 GEBIED EN ACHTERGROND VAN DE UITVINDING.

De uitvinding is een toepassing van de optica, waarin manipulaties worden uitge-10 voerd met bundels van licht. Licht moet worden beschreven enerzijds als een verzame-ling van golven, anderzijds als een stroom van deeltjes, fotonen genaamd. Het hangt van de context af welke beschrijving er geldt. Om de optische effecten uit te rekenen dient de quantummechanica toegepast te worden. In de quantummechan-ica wordt de natuur beschreven als een eindige of oneindige som van tijdsafhankelijke 15 complexe functies, die toestanden of golven worden genoemd. Deze golven ontwikkelen zich in de tijd op een volledig deterministische wijze, zoals voorgeschreven door de golfvergelijkingen. Deze causale ontwikkeling wordt verstoord als er een zg. ’’meting” wordt verricht. Bij een ’’meting” stroomt de energie van de golven geheel of gedeeltelijk weg naar een zeer groot aantal toestanden in een zg. macroscopisch 20 systeem, en dat gebeurt op een zodanige wijze dat de waarschijnlijkheid dat het macroscopische systeem weer leegloopt en de oorspronkelijke golven weer ontstaan volkomen te verwaarlozen is. Een voorbeeld van een macroscopisch systeem is een meetinstrument (een detector), dat ook nog in staat is om daadwerkelijk aan de buitenwereld te melden dat er een ’’meting” heeft plaatsgevonden. Maar een een-25 voudig scherm, waarin een foton geabsorbeerd wordt en de energie van het foton in warmte wordt omgezet, is net zo goed een macroscopisch systeem waarin een ’’meting” van het foton plaatsvindt.

In deze uitvinding wordt slechts een deel van de totale quantumtoestand vernietigd door de ’’meting”, er blijft een verzameling van golven bestaan. Maar de ’’meting” 30 heeft wel bewerkstelligd dat de eigenschappen van die resterende groep van golven drastisch zijn gewijzigd. Deze wijziging wordt vaak genoemd de ’’ineenstorting van 1013929 2 de golffunctie.” In de uitvinding wordt licht toegepast dat bestaat uit stromen van fotonparen. Ieder paar bestaat uit een zogenaamd seinfoton of A-foton (signal photon) en een leegloperfoton of B-foton (idler photon). De A- en B-fotonen vliegen in verschillende bundels, soms ver vanelkaar verwijderd, maar ieder paar wordt quan-5 tummechanisch beschreven door één functie, de zg. golffunctie van het dubbel-foton. Men zegt dan dat de A- en B-fotonen met elkaar verstrengeld (entangled) zijn.

De uitvinding is een toepassing van de ingrijpende gevolgen van het ineenstorten van de golffunctie, die afhangen van de aard van de ’’meting” die verricht wordt aan de begintoestand, dat is de golffunctie die het gehele fotonpaar beschrijft. In 10 de uitvinding wordt gebruik gemaakt van het verschil dat er bestaat tussen de situatie dat het A-foton eerder wordt gemeten dan het B-foton en de situatie juist andersom, dat het B-foton het eerst wordt gemeten. Dit verschil maakt zich voor de buitenwereld kenbaar als een verschil in de telsnelheid die wordt gemeten in een foton- of lichtdetector die in één van de A-fotonbundels staat opgesteld. Dus uit die 15 telsnelheid kan men afleiden of er binnen een bepaalde tijd in andere lichtbundel op een andere plaats al dan niet absorptie Optreedt. Dit is meting op afstand (remote sensing) zonder dat er informatie in fysieke vorm, zoals fotonen, deeltjes, electrische stromen, geluidstrillingen, enz. terugstroomt naar de waarnemer.

20 3 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING.

In zijn meest eenvoudige vorm, zie Fig.l, is het instument een variatie van het experiment van Zou c.s. (Phys.Rev.Lett. 67 (1991) 318; Phys.Rev.A44 (1991) 4614; zie ook John Horgan in Scientific American, July 1992). Het apparaat bestaat uit 25 een continu werkende ultra-violet laser 1, bijvoorbeeld een argonlaser, twee niet-lineaire kristallen 2a en 2b, twee half-doorlatende spiegels 50 en 8, normale spiegels waarvan één 51 op en neer kan bewegen, een fotondetector M met versterker 52 en een geheugen van een computer 14. Het frequentiegebied van de bruikbare A-fotonen kan worden ingeperkt met een interferentiefilter 6. De kristallen 2a en 30 2b worden coherent gepompt door de ultra-violette bundels van de laser 1. In de kristallen 2 ontstaan fotonparen, ieder bestaande uit een A-foton en een B-foton, in 1 01 3929 3 een tempo dat de orde van grootte 100 000 per seconde heeft, zodat er zich op ieder moment slechts één paar in het apparaat bevindt. Dit paar is gecreëerd öf in kristal 2a, waarna het A-foton langs de bundel d en het B-foton langs bundel e vliegt, of in kristal 2b, waarna het A-foton langs bundel h en het B-foton langs bundel k 5 vliegt. De B-fotonen uit kristal 2a vliegen dwars door het doorzichtige kristal 2b en vervolgen hun weg in bundel e evenwijdig aan bundel k, waarin de B-fotonen uit kristal 2b vliegen tot in de buitenwereld. De buitenwereld is het gebied buiten het brongebied, waarbinnen zich de laser, de kristallen en de spiegels bevinden, in Fig.l aangegeven door de gestreepte rechthoek 53. De A-fotonbundels d en h worden in de 10 half-doorlaatbare spiegel 8 met elkaar gemengd, waarna twee nieuwe A-fotonbundels ontstaan, de bundels m en l. Aan het eind van bundel m staat een fotondetector M opgesteld, die een electrische ladingspuls opwekt voor ieder foton dat de detector treft. De optische weglengte tussen het brongebied 53 en de detector M is instelbaar. In de detector interfereert de golf die langs bundel d is gekomen met de golf die langs 15 bundel h is gekomen. De interferentie wordt zichtbaar door de positie van spiegel 51 te varieeren; de telsnelheid varieert dan tussen de uiterste waarden Imax en Imin, waarna we de interferentiegraad V (visibility) kunnen berekenen met de formule rr _ ^max 1min V “ T + ƒ . ' ^ > xmax I 1min 20 Interferentie is een bekend begrip als men te maken heeft met golven. Maar in ons geval is het deeltjes-beeld meer relevant, er is immers slechts één fotonpaar tegelijk in het apparaat, dus slechts één A-foton, die óf uit kristal 2a óf uit kristal 2b is gekomen. Volgens het Principe van Feynman (R.P.Feynmann c.s. The Feynmann Lectures on Physics,Addison-Wesley, (1965) vol.III, hfst.l.) kan er alleen maar interferentie 25 (d.w.z. V > 0) worden waargenomen als de beide alternatieven (paarcreatie in 2a of in 2b) met geen enkele mogelijkheid vanelkaar kunnen worden onderscheiden. Er mag nergens in de natuur een spoor zijn achter gebleven waaruit men zou kunnen afleiden welk van de alternatieven heeft plaatsgevonden. Als we ervoor zorgen dat achter kristal 2b de B-foton bundels e en k elkaar overlappen, is aan deze voorwaarde 30 voldaan. De interferentie is in deze situatie daadwerkelijk waargenomen door Zou c.s.(Phys.Rev.Lett. 67 (1991) 318 enz.).

1013929 4

Een nieuwe ontwikkeling is het inzicht van de uitvinder dat de interferentie tussen de A-fotonen blijft bestaan als de bundels e en k elkaar niet meer overlappen, maar wel vlak naastelkaar blijven lopen. Dit geval wordt nu verder in deze paragraaf behandeld. Uit een nadere analyse blijkt dat de interferentie, zoals die in detector M 5 wordt gemeten, niet alleen afhangt van de het faseverschil tussen de golf in bundellijn d en de golf in bundellijn h bij de half-doorlaatbare spiegel 8, maar evenzeer van het faseverschil tussen de golf in bundellijn e en de golf in bundellijn k, zoals die is op het tijdstip van detectie van het A-foton in detector M, Fig.2. Dit betekent dat veranderingen in het faseverschil tussen de golven in e en k op een indirecte 10 manier gemeten kunnen worden, nl. door het effect van die veranderingen op de gemeten telsnelheid in detector te benutten. Dit verschijnsel kan worden toegepast in een indirect werkende fasecontrastmicroscoop of bij het meten van turbulenties in gassen, of het meten van inhomogeniteiten in vloeistofmengsels, Fig.8.

Op een gegeven moment zal het B-foton in de bundellijnen e en k geabsorbeerd wor-15 den in een of ander voorwerp, dat we scherm I zullen noemen. Totdusver hebben we steeds aangenomen dat het A-foton op een eerder tijdstip "gemeten” wordt (in detector M of in scherm S) dan het tijdstip waarop het B-foton "gemeten” wordt (in scherm I), dit is de situatie die weergegeven wordt door de figuren 3a, 3b en 4a. Maar in het tegenovergestelde geval vindt er een ingrijpende wijziging plaats. De 20 meting van het B-foton-deel van de totale golffunctie veroorzaakt het "ineenstorten” van het overgebleven deel van de golffunctie, dat is het deel dat het A-foton beschrijft. Het gevolg van de ’’meting” van het B-foton is, dat de interferentie tussen de A-fotongolf langs bundellijn d en de A-fotongolf langs bundellijn h volkomen verdwijnt: de telsnelheid in detector M hangt niet meer af van de stand van spiegel 25 51. Het verdwijnen van deze interferentie volgt uit het Principe van Feynman, want bij iedere inslag van een B-foton in scherm I komt onomstotelijk vast te liggen of het foton uit kristal 2a of 2b kwam. In het eerste geval wordt de bovenkant van scherm I een beetje opgewarmd, in het laatste geval de onderkant. Dus de beide alternatieven: creatie van het paar in kristal 2a of in kristal 2b zijn nu van elkaar te 30 onderscheiden. Ook wanneer in scherm I geen absorptie optreedt, doch alleen maar verstrooiing, dus in het geval dat scherm I uit matglas bestaat, is er een ’’meting” 1013929 5 geweest van het B-foton.

De ’’meettijd” i/ van het B-foton kan het beste worden ingesteld door de juiste afstand van scherm I tot het brongebied te kiezen. Deze tijd is gelijk aan tp in de figuren 3c, 3d en 4b. De detector M moet dan wel verder naar achteren worden 5 opgesteld, zodat het A-foton steeds eerder in scherm S dan in detector M wordt ’’gemeten”. Met deze opstelling kunnen we dus indirect, d.w.z. op afstand, meten of de meettijd van de A-fotonen vroeger (Fig.4a) of later (Fig.4b) is dan tj, dus of de absorptie van het A-foton dichterbij het brongebied of juister verder van het brongebied vandaan plaatsvindt, vergeleken met de afstand die bepaald wordt door 10 de positie van scherm I. Dus, door de plaats van scherm I te veranderen, kunnen we een verschillend gebied van bundellijn l aftasten. Als we bundel l door een gedeeltelijk doorzichtig voorwerp sturen, dan kunnen we op deze manier een profiel meten van de lichtabsorptiesterkte per milimeter als functie van de diepte in het voorwerp. Deze meting gebeurt indirect, op afstand. Geen enkel signaal hoeft er terug 15 te gaan naar de een of andere detector. Er is geen terugverstrooid licht nodig, noch fluorescentielicht, geluid, electrische stromen, radiostraling, helemaal niets. Deze bijzondere meetmethode, waarbij er geen sprake is van een direct signaal van het meetgebied naar een waarnemer noem ik de Perseusmethode, want de Griekse held Perseus had de methode mooi kunnen gebruiken bij het verslaan van de schrikgodin 20 Medusa.

4 KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN.

25

Fig.l.

Schematisch overzicht van het principe van indirect meten met bundels van verstrengelde fotonen, de zg. Perseusmethode.

30 Fig.2.

Tijddiagram van het A-foton, dat verdeeld over bundellijnen m en l naar boven vliegt, en het geassocieerde B-foton, dat verdeeld over de bundellijnen e en k naar 1013929 6 boven vliegt. De zwaarte van de arcering geeft de waarschijnlijkheid aan om het foton te meten als er een extra meting wordt verricht.

a. Destructieve interferentie in bundel m: detector M meet Jmjn fotonen binnen een bepaalde meettijd T.

5 b. Spiegel 51 wordt zodanig verplaatst dat bundel d een halve golflengte langer is geworden; nu is de interferentie in bundel m constructief geworden: detector M meet Imax fotonen binnen meettijd T.

c. Ten opzichte de situatie in b wordt er nu een fasehoekverschuiving van 180° opgelegd aan bundel k, waardoor de interferentie in bundel m omdraait van teken: 10 detector M meet Imin fotonen binnen T.

Fig-3.

Er wordt een ’’meting” verricht aan de totale golffunctie op tijdstip to door óf detector M óf scherm I.

15 a. Meting door detector M, die neemt Imax fotonen waar in meettijd T; het B-foton verliest zijn informatie over de plaats waar hij vandaan komt.

b. Meting door detector M, die neemt Imin fotonen waar in meettijd T; het B-foton verliest zijn informatie over de plaats waar hij vandaan komt. Merk op dat, hoewel er bijna geen enkel foton daadwerkelijk wordt waargenomen door detector M, het 20 uitwissen van de afkomstinformatie van het B-foton onverkort gehandhaafd blijft.

c. en d. ’’Meting” door scherm I, waardoor de herkomst van het B-foton vastgelegd wordt, en de interferentie van het A-foton verdwijnt; detector M meet \{Imax + Imin) fotonen. 1 2 3 4 5 6 1013929

Fig.4.

2

Er wordt een ’’meting” verricht aan de totale golffunctie op tijdstip tD door óf scherm 3 S óf scherm I.

4 a. De eerste meting vindt plaats op scherm S: geen beïnvloeding van de verdeling 5 van het A-foton over de bundels m en l, detector M neemt Imin fotonen waar in 6 meettijd T.

b. De eerste meting vindt plaats op scherm I: vernietiging van de interferentie, de- 7 tector M meet \ (Imax + I min) fotonen.

Fig-5.

Meetinstrument voor het opsporen van een gebied in menselijk weefsel met een 5 afwijkende absorptiecoëfficiënt.

Fig.6 a. De absorptiecoëfficiënt μ als functie van de diepte 2, met op diepte 2=10mm een gebied met grotere μ.

10 b. Het meetresultaat van het instrument.

Fig.7 a. De absorptiecoëfficiënt μ als functie van de diepte 2, met op diepte 2=10mm een gebied met kleinere μ.

15 b. Het meetresultaat van het instrument.

Fig.8

Meetinstrument voor het meten van turbulenties in vloeistofmengsels.

20 5 GEDETAILLEERDE BESCHIJVING VAN EEN VAN DE UITVOERINGSVORMEN.

5.1 Beschrijving.

25

We beschijven een instrument dat de absorptiecoëfficiënt voor licht meet in menselijk weefsel als functie van de diepte met behulp van de Perseusmethode. De bedoeling van een dergelijke meting is het vinden van een gebied met een afwijkende absorptiecoëfficiënt of een afwijkende verstrooiingswaarschijnlijkheid. Voorbeelden 30 van dergelijke gebieden zijn bloedvaten of kankergezwellen. De fotonen van het ingestraalde licht maken deel uit van paren van verstrengelde fotonen, in dit geval 1013929 8 wordt bundel l op de patient gericht, zie de figuren 1 en 4.

Het instrument is schematisch weergegeven in Fig.5. Een krachtige, continu werkende ultra-violette laser 1 (bijvoorbeeld een argonionenlaser) bestraalt een of meerdere lange niet-lineaire kristallen 2 (bijvoorbeeld /3-barium boraat kristallen) met een 1 5 mm brede bundel. De kristallen 2 zijn zodanig gegroeid en gekliefd dat er parametrische downconversie van type II optreedt, wat tot gevolg heeft de uittredende bundels van A- en B-fotonen metelkaar samenvallen en ook samenvallen met de uittredende bundel van niet-geabsorbeerde ultraviolette fotonen. Aangezien het omzettingsrendement voor paarvorming erg laag is, is het aan te raden om de niet-10 lineaire kristallen 2 op te nemen in de trilholte (cavity) van de laser 1. De bundels van A- en B-fotonen zijn onderling loodrecht gepolariseerd, waardoor het mogelijk is ze van elkaar te splitsen met behulp van een polarisatiegevoelige halfdoorlatende spiegel 4 (polarizing beam splitter): de A-fotonen worden gespiegeld en de B-fotonen worden doorgelaten. De sterke ultraviolette bundel wordt door het prisma 3 wegge-15 bogen en door de Faradaycup 5 geabsorbeerd. Een tweede prisma tussen 3 en 4 (niet getekend), die de bundels weer terugbuigt in de oorspronkelijke richting, voorkomt een verdere hoekspreiding van de A- en B-fotonen binnen hun eigen frequentieband.

De gemiddelde frequentie en de bandbreedte (en daarmee de lengte van de golf-pakketjes en dus het scheidend vermogen van de ingestelde diepte z) is vastgelegd 20 door een frequentiefilter 6. De A-fotonbundel wordt nu gesplitst in een linker deel, bundel h, en een rechter deel, bundel d, door middel van een dubbele spiegel 7. Op deze manier worden twee gebieden in het kristal 2 gedefinieerd, de gebieden 2a en 2b. De A-fotonen uit deze gebieden worden begrensd door half-cirkelvormige diafragma’s 9 en daarna gemengd in een half-doorlaatbare spiegel 8. De uittredende 25 bundels m en l ondergaan eerst nog een selectie naar richting met behulp van de lenssystemen 10 en de diafragma’s (pinholes) 11.

De A-fotonen in bundellijn m worden gedetecteerd in een fotondetector M die een hoog quantumrendement en een lage achtergrondstroom heeft, en zonodig gekoeld wordt. De meeste fotonen genereren electrische pulsen in de detector M, die na 30 versterking en discrimatie door versterker 13 opgeslagen worden in het geheugen van een computer 14.

1013929 9

De A-fotonen in bundellijn l worden naar de patient S gestuurd met behulp van computer gestuurde spiegels (niet in Fig.5 getoond). Op deze manier kan een gebied van de huid van de patient afgetast worden. De breedte van bundel l kan zonodig worden vergroot of verkleind met behulp van lenzenstelsels (niet getekend). De 5 coördinaten van het bestreken gebied worden vastgelegd door een zwart masker 16 dat op de huid wordt geplakt. De A-fotonen in bundellijn l kunnen op een vroeg tijdstip geabsorbeerd worden door een zwart klepje 17, met het doel om de interferometer af te regelen.

De B-fotonen worden door 4 ongehinderd doorgelaten en geabsorbeerd door een 10 zwart scherm I. Dit scherm is bevestigd aan een slee 18 op een rail 19 en zijn positie wordt ingesteld door een spindel die wordt aangedreven door stappenmotor 20 die door de computer 14 wordt aangestuurd.

De half-doorlaatbare spiegel 8 staat gemonteerd op piëzo-electrische elementen die via hoogspanningsversterkers (niet getekend) door de computer 14 worden aange-15 stuurd. Hiermee wordt het faseverschil tussen de golven in bundellijnen h en d ingesteld. Alternatieven, zoals een roterende glasplaat en één van die bundels kunnen ook worden toegepast.

5.2 Meting van een absorptieprofiel in het weefsel.

De absorptiecoëfficiënt μ, zowel voor absorptie als voor verstrooiing, als functie van de diepte z is als voorbeeld weergegeven in Fig.6a. Eerst wordt het klepje 17 gesloten. We hebben nu met de situatie van fig.4a. Nu wordt de half-doorlaatbare spiegel 8 zodanig gepositioneerd dat de gemeten telsnelheid in detector M een mi-25 nimale waarde Imin heeft, dus dat de destructieve interferentie optimaal is en de interferentiegraad V maximaal is; we nemen aan dat V = 99% haalbaar is. De waarde van Imin ligt nu vast.

Vervolgens wordt klepje 17 geopend en A-fotonbundel l naar het zwarte masker 16 gestuurd. De motor 20 zet het B-fotonscherm I zodanig, dat de gemeten telsnelheid 30 in detector M de waarde I = \Imax verkrijgt. Volgens Fig.4 zijn de tijdstippen van absorptie in de schermen I en 16 nu gelijk, en komt de plaats van de slee 18 overeen met de plaats van de huid van de patient, deze plaats is nu de nulcoördinaat van de 1013929 10 Z-as.

Na al deze voorbereidingen wordt bundel l naar een plek op de huid van S gestuurd met een intensiteit Imax· De positie van de slee 18 wordt verplaatst in stappen van Az = 2 mm en steeds wordt de intensiteit I{z) in de detector M gemeten. Op een 5 diepte van 2 mm is door de absorptie en de verstrooiing in S de lichtintensiteit van de A-fotonen verminderd tot f(z) = exp{— ί μ(ζ')άζ'}. (2) ./o

Als de slee 18 met scherm I op positie z staat, is er een waarschijnlijkheid 1 — f(z) 10 dat het A-foton eerder geabsorbeerd of verstrooid is in S dan dat het B-foton geabsorbeerd is in scherm I. Dit is de situatie zoals weergegeven in Fig.4a, zodat de bijdrage aan de gemeten telsnelheid Imin{ 1 — f{z)} is.

Er is een waarschijnlijkheid f(z) dat A-foton later in S wordt geabsorbeerd of verstrooid dan het absorptietijdstip van het B-foton in scherm I, zie Fig.4b, zodat de 15 bijdrage aan de telsnelheid + Imin) f(z) wordt. De totale telsnelheid is de som van de twee bijdragen: I(z) — 2 {^ττιαχ ~~ Imin) f {%) + Imin· (3) 20 We trekken de reeds bekende Imin af, en verkrijgen zo een gecorrigeerde telsnelheid F(z). Hiermee definieeren we de verhouding Γ{ζ)-Ι'(ζ + Αζ) f(z)-f(z + Az) m = —m—= tm— (4) 25 welke we voor een aantal z-waarden in kaart brengen in Fig.6b, met als uitgangspunt het profiel van Fig.6a en stappen van Az = 2 mm. De meetfouten zijn waarschijnlijke fouten, berekend uit de statistische fouten in de gemeten aantallen fotonen in de detector M, uitgaande van een zodanige meettijd per punt dat \{Imax +Imin) = 105, en onder verwaarlozing van de fout in Imin. We zien dat we met een voldoende meet-30 nauwkeurigheid de structuur op diepte z =10 mm kunnen waarnemen. De toename van de meetfouten bij toenemende diepte wordt veroorzaakt door het afnemende aantal A-fotonen op grotere diepte.

1013929 11

In Fig.7a is een ander voorbeeld gegeven, waarbij de absorptiecoëfficiënt tussen diepte 10 en 12 mm niet groter, maar juist kleiner is. Onder dezelfde meetom-standigheden als hierboven berekenen we nu een verhouding A(z) zoals weergegeven in Fig.7b. Ook hier zien we dat de structuur op 10 mm diepte betrouwbaar wordt 5 weergegeven door het instrument.

5.3 De komplete meetprocedure.

Absorptieprofielen worden gemeten onder een groot aantal verschillende punten op 10 de huid, samen met de coördinaten van het zwarte masker 16. Uit de resultaten van al deze metingen wordt in de computer een drie-dimensionaal beeld uitgerekend van de structuur van het weefsel onder de huid, die op allerlei manieren kan worden weergegeven op het beeldscherm van de computer, of verder in programmatuur worden verwerkt.

15 De uit de metingen berekende informatie kan ook auditief worden weergegeven, bijvoorbeeld als het instrument gebruikt wordt als hulp bij het verrichten van een punctie. De naald wordt dan op de huid geplaatst, wijzend in een bepaalde richting. Het instrument meet nagenoeg tegelijkertijd de coördinaten van de structuur die bereikt moet worden en van de naald, en geeft dan met geluidssignalen aan hoe de 20 richting van de naald veranderd moet worden, en, na het prikken,of de indringdiepte gewijzigd moet worden.

5.4 Noodzakelijke voorwaarden om een goede meting te verrichten.

25 De meting is een voorbeeld van het algemene geval dat in Fig.4 is weergegeven. Daarom moet er voldaan worden aan de volgende voorwaarden aan de lengtes van de bundellijnen: 1. de afstand van de /-bundel tussen de half-doorlatende spiegel 4 en de huid 16 moet gelijk zijn aan de afstand van de B-fotonbundels e en k tussen die spiegel 4 en 30 scherm I als de slee 18 in de nulstand staat.

2. de afstand van de m-bundel tussen spiegel 4 en detector M moet groter zijn.

1013929 12

Iedere interferometer heeft veel last van trillingen en turbulenties van de lucht in de vertakkingen van de interferometer. Die vertakkingen zijn niet alleen de ruimtelijk gescheiden delen van de A-fotonbundels tussen de spiegels 7 en 8, maar ook de linker en rechter delen van de ultraviolette bundel tot kristal 2, de gehele B-fotonbundel, 5 d.w.z. de bundels e en k, en de A-fotonbundel tot de scheiding in spiegel 7. Dus alle delen van het instrument waar deze bundels lopen moeten beschermd zijn tegen tocht. In Fig. 5 is dit het gebied dat binnen de stippellijn 21 ligt.

De fotondetector M moet beschermd worden tegen strooilicht uit de omgeving.

De maximale diepte in het weefsel waarop een meting kan worden verricht hangt 10 sterk af van de interferentiegraad V. De 99% waar we in het voorbeeld vanuit gaan is lastig te bereiken, dus iedere maatregel om een zo ideaal mogelijke interferentie te bereiken dient genomen te worden. Deze maatregelen zijn: een stevige, trilvrije montage van 7 en 8 en van alle spiegels daartussen, eventueel gecombineerd met montage op piezo-electrische elementen die door de computer worden aangestuurd; 15 antireflectielagen op alle grensvlakken; en een goede diafragmering in de primaire ultraviolette bundel.

6 ANDERE TOEPASSINGEN VAN DE 20 OPSTELLING VAN FIG.5.

6.1 Absorptiemetingen in een zeer ruig millieu.

In chemische reactors of in kernreactors, hoogovens, enz. heersen extreme omstandigheden: hoge temperaturen, sterke radio-frequente velden, veel ioniserende 25 straling. De meeste conventionele meetinstrumenten falen onder deze omstandigheden. In de methode van de uitvinding hoeft geen enkel deel van het instrument dicht in de buurt van het te meten object te komen; daarom is deze methode zeer geschikt voor metingen onder extreme omstandigheden.

We beschouwen het volgende voorbeeld. In een grote verbrandingsoven van een 30 electrische centrale met koolpoeder als brandstof wil men de concentratie van de gloeiende kooldeeltjes in de vlammen meten als functie van de afstand tot de wand.

1013929 13

De afstanden in Fig.5 worden met ongeveer een factor 100 vergroot. A-fotonbundel l wordt via een glazen of kwartsglas venster 16 de vlammen S ingestuurd. De kool-deeltjes absorberen en verstrooien de A-fotonen, en hun afstand vanaf het venster 16 wordt door het instrument gemeten. Het enige gevoelige deel van het instrument, 5 detector M, komt absoluut niet in aanraking met het intense licht dat door de vlammen wordt uitgezonden. Daarnaast kan licht van de vlammen dat door herhaalde reflecties toch nog de detector M bereikt, voor het grootste deel worden weg gefilterd wegens de nauwe bandbreedte van de A-fotonen.

De ongevoeligheid van het instrument voor welke straling dan ook die door het 10 gemeten object wordt uitgezonden maakt de methode ook geschikt als alternatief voor radar. De methode is wellicht ook bruikbaar als hulpmiddel voor blinden.

6.2 Absorptiemetingen met zeer zwakke lichtbundels.

Er kunnen de volgende redenen zijn om zwakke bundels toe te passen: 15 1. Het materiaal waaraan gemeten wordt is erg gevoelig voor licht en wordt door te veel licht beschadigd.

Dit is bv. het geval bij toepassing van de methode in microscopie aan levende wezens.

2. Het feit van de meting moet geheim worden gehouden.

20 Dit is van belang bij militaire toepassingen en bij misdaadpreventie, bewaking en spionage.

Dat in de methode de intensiteit van bundel l laag mag zijn komt omdat ieder geabsorbeerd foton informatie overdraagt aan detector M. Er is geen noodzaak voor 25 verstrooiing in de richting van een detector, wat een proces is dat met grote verliezen gepaard gaat, voornamelijk door de afstand tussen het verstrooiende voorwerp en die detector. In conventionele metingen moeten die verliezen worden gecompenseerd door de intensiteit van de intredende bundel op te voeren.

Als het mogelijk is om het voorwerp tussen de bron en de detector te plaatsen, en als 30 het voorwerp niet te veel absorbeert, kan volstaan worden met een zwakke bundel. i Maar bij toepassingen die een geheim karakter hebben kan aan deze eisen meestal I 01 39 29 14 niet worden voldaan.

Een mogelijke toepassing is de meting van de snelheid van voertuigen door de politie. Door de lage intensiteit van de aftastbundel, bundel l, is het nauwelijks mogelijk om door middel van slimme detectoren op de auto’s op tijd waar te nemen dat 5 er een controle is, zoals dat wel mogelijk is bij conventionele radar. Een andere reden waarom bundel Z, die met het te meten voorwerp in aanraking komt, extreem zwak mag zijn, is het feit dat de Perseusmethode ook werkt als in de situatie van Fig.4a het weglengteverschil tussen de bundels h en d (Figuren 1 en 5) zodanig is ingesteld dat op de detector maximale constructieve interferentie optreedt en op 10 het scherm S maximaal destructieve interferentie. De al dan niet aanwezigheid van scherm S resulteert in een variatie van de telsnelheid in de detector met een factor 2, ook al heeft in werkelijkheid geen enkel foton scherm S daadwerkelijk getroffen. Dit verschijnsel staat in de literatuur bekend als een inter actie-vrije meting (interaction-free measurement).

15 6.3 Absorptiemetingen op grote afstand.

Er is een natuurlijke grens aan de afstand waarop de Perseusmethode nog werkt. Dit wordt veroorzaakt door de hoekspreiding van de B-fotonen in de bundels e en k. Zolang die bundels grotendeels verschillende gebieden op scherm I beschijnen, wordt 20 de interferentie in detector M grotendeels vernietigd op het moment van inslag van het B-foton op scherm I. Maar als de afstand tussen 4 en I te groot wordt, overlappen de bundels e en k elkaar bijna geheel, en zal de interferentie in M bijna helemaal in stand blijven op het moment van de inslag in I. We nemen aan dat er nog een redelijke mate van interferentiedestructie bestaat tot op een afstand van 1 km. De 25 methode kan dan gebruikt worden voor atmosferisch onderzoek, bv. meting van de hoogte van wolken. De methode kan dan ook een bruikbaar alternatief voor radar zijn.

; 1013929 15 7 GEDETAILLEERDE BESCHIJVING VAN EEN ANDERE UITVOERINGSVORM.

In Fig.2c wordt getoond hoe een faseverschuiving in één van de B-fotonbundels e en 5 k de interferentie in de detector M doet veranderen van constructief naar destructief. Dit effect kan worden toepepast voor het meten van de mate van menging tussen twee vloeistoffen met behulp van de Perseusmethode, Fig.8. De opstelling lijkt sterk op die van Fig.5, maar nu worden de B-fotonbundels e en k naar het te bestuderen object gestuurd in plaats van A-fotonbundel l. De B-fotonbundels beschijnen een 10 vloeistofmengsel I via een glas of kwartsglas venster 30. De A-fotonen in bundel l worden naar een fotondetector L gestuurd. De pulsen uit de detectoren M en L worden versterkt door versterkers 13 en in het geheugen van de computer of microprocessor 14 opgeslagen. De plaats van één van de detectoren, bv. detector L, kan gevarieerd worden door de computer 14. De optische weglengte van bundel l 15 naar detector L kan ook worden gevarieerd met een stelsel van spiegels die door de computer wordt aangestuurd.

Eerst wordt de optische weglengte van bundel l zo kort gemaakt, dat op het tijdstip van detectie van het A-foton in detector L het B-foton het instrument nog niet verlaten heeft, d.w.z. het B-foton heeft het venster 30 nog niet bereikt. De 20 halfdoorlaatbare spiegel 8 wordt nu door de computer 14 zodanig geplaatst dat de interferentie optimaal is, detector M meet bv. Imax en detector L meet Imin· Daarna wordt bundel l zodanig verlengd dat het B-foton een bepaalde afstand z binnen het vloeistofmengsel kan afleggen voor het detectietijdstip van het A-foton in detector L. Als het vloeistofmengsel homogeen gemengd is, dan treden er geen 25 faseverschuivingen tussen bundel e en bundel k op, en blijven de gemeten telsnelhe-den in beide detectoren ongewijzigd. Maar als het mengsel inhomogeen is, en als er een verschil in brekingsindex is tussen beide vloeistoffen, dan zat er in het algemeen een faseverschil gaan optreden tussen de bundels e en k, resulterend in een wijziging van telsnelheden in de detectoren. Als de vloeistoffen verder niet bewegen, dan is 30 de wijziging constant, en blijft er een vaste verhouding bestaan tussen de telsnel-heid in detector M en detector L. Meestal zijn de vloeistoffen in beweging, en zal 1013929 16 binnen de teltijd van de fotonen in de detectoren het faseverschil tussen de bundels e en k op het detectietijdstip zo sterk veranderen, dat er geen interferentie meer meetbaar is, beide detectoren meten dan |(/maz + Imin)· Een maat voor de mate van turbulentie is de tijd die het duurt voordat de gemeten interferentie verdwenen 5 is. Deze meetmethode is ook gevoelig voor de absorptie in het vloeistofmengsel S. Als het B-foton op een eerder tijdstip wordt geabsorbeerd dan het detectietijdstip in de dichtstbijzijnde detector, dan treedt de situatie op van de figuren 3c, 3d en 4b, en dan is de detectiewaarschijnlijkheid in beide detectoren gelijk, onafhankelijk van het faseverschil tussen de bundels e en k. Met de methode van Fig.8 worden zowel 10 faseverschillen tussen de bundels e en k gemeten als de absorptie en verstrooiing van beide bundels. Als de methode van Fig.5 wordt toegepast, waarbij bundel l in het te meten voorwerp wordt gestuurd, dan wordt uitsluitend absorptie en verstrooiing gemeten, en is er geen enkele gevoeligheid voor fase-effecten.

De methode van Fig.8 is ook gevoelig voor verschillen in de draaiing van de po-15 larisatievectoren van de bundels e en k. Als die verschillen optreden, wordt een deel van de bundels onderling loodrecht gepolariseerd, en wordt daardoor tijdens de absorptie vastgelegd wat de oorsprong van het betreffende B-foton is geweest, wat volgens Feynman een vernietiging van de interferentie tot gevolg heeft.

20 8 ANDERE TOEPASSINGEN VAN DE OPSTELLING VAN FIG.8.

Door de gecombineerde B-foton bundels e en k als aftastbundel te gebruiken wordt de methode gevoelig voor plaatselijke fasevariaties. De methode kan toegepast wor-25 den in de microscopie om biologische structuren te observeren, waarbij net als bij de methode van Fig.5 het grote voordeel is dat de intensiteit van de aftastbundel laag kan worden gehouden. Microscopie met de Perseusmethode hoeft niet alleen aftastmicroscopie (scanning microscopy) te zijn, maar kan ook een directe microscopie zijn, waarbij dan gebruik wordt gemaakt van de sterke richtingscorrelatie van 30 het A-foton ten opzichte van het B-foton wegens de behoudswetten van energie en impuls die voor beide fotonen geldt.

1013929 17

De methode van Fig.8 kan ook gebruikt worden voor meting van atmosferische turbulenties. Die zorgen dan voor de faseverschillen tussen de bundels e en k.

1013929

Claims (49)

1. 9 CONCLUSIES.
2. 1. Meetinstrument en meetmethode waarbij gebruik wordt gemaakt van ruimtelijk gescheiden bundels van quantummechanisch verstrengelde deeltjesparen, ieder paar bestaande uit deeltje A en deeltje B, met deeltje A in de ene bundel en deeltje B 5 in de andere bundel met het kenmerk dat het resultaat van de wisselwerking van deeltje B van een deeltjespaar met zijn omgeving niet rechtstreeks gemeten wordt ter plaatse van of in de directe omgeving van de plaats van die wisselwerking, noch door waarneming van deeltjes of straling uitgezonden vanuit de plaats van die wisselwerking, maar uitsluitend gemeten wordt door waarneming van een verandering 10 van eigenschappen van deeltje A in de andere bundel.
3. 2. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de verstrengelde deeltjesparen opgewekt worden in twee of meer ruimtelijk gescheiden gebieden. 15
4. 3. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de bundel van A-deeltjes afkomstig van het ene brongebied in aanraking wordt gebracht met de bundel van A-deeltjes afkomstig van het andere brongebied op een zodanige wijze dat er interferentie kan ontstaan, waarbij de interferentiegraad 20 - (visibility) wordt gemeten als functie van het al dan niet optreden van absorptie of verstrooiing van de B-deeltjes in de tijdsperiode voorafgaande aan het tijdstip waarop de gemengde A-deeltjes worden gemeten in een detector, of worden geabsorbeerd in materie of verstrooid aan materie. 1 2 3 4 5 6 1013929
5. 4. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 2 met het kenmerk 2 dat de bundel van A-deeltjes afkomstig van het ene brongebied in aanraking wordt 3 gebracht met de bundel van A-deeltjes afkomstig van het andere brongebied op een 4 zodanige wijze dat er interferentie kan ontstaan, waarbij de telsnelheid in de detec 5 toren die de A-deeltjes registreren wordt gemeten als functie van het faseverschil, of 6 het verschil in draaiing van de polarisatierichting, dat bestaat tussen de bundel van B-deeltjes afkomstig van het ene gebied en de bundel van B-deeltjes die afkomstig zijn van het andere gebied op het tijdstip waarop de gemengde A-deeltjes worden gemeten in een detector, of worden geabsorbeerd in materie of verstrooid aan materie.
6. 5. In de conclusies 1 t/m 4 wordt onder deeltje verstaan: een foton van zicht baar licht, een foton uit de andere frequentiegebieden van het electro-magnetische spectrum, van radiostraling t/m gammastraling, leptonen, mesonen en hadronen, atomen, moleculen, clusters, kortom alle entiteiten waarvan het gedrag door de quantummechanica kan worden beschreven. 10
7. 6. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusies 3 en 4 met het kenmerk dat het deeltje een foton is van zichtbaar licht, ultraviolet licht of infrarood licht.
8. 7. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 6 met het kenmerk dat 15 de fotonparen worden opgewekt door een bundel van pompfotonen die door een of meerdere niet-lineair kristallen loopt, gebruikmakend van het proces van parametrische down-conversie.
9. 8. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de 20 bundel van pompfotonen opgewekt wordt door een laser.
10. 9. Meetinstrument en meetmethode zoals geïllustreerd in Fig.5, waarbij verstrengelde fotonparen opgewekt worden in twee gescheiden gebieden (2a) en (2b) van het niet-lineaire kristal (2),of in twee aparte kristallen (2a) en (2b), met behulp van een 25 bundel van pompfotonen uit of in een laser (1) gebruikmakend van het proces van parametrische down-conversie; en waarbij de bundel van A-deeltjes afkomstig van gebied 2a in aanraking wordt gebracht met de bundel van A-deeltjes afkomstig van gebied 2b op een zodanige wijze dat er interferentie kan ontstaan, waarbij er twee uittredende bundels van 30 A-fotonen zijn, bundel m en bundel l, waarbij een fotondetector (M) de intensiteit van de A-fotonen in bundel m meet, en waarbij bundel l gestuurd wordt in een te k 1 01 3929 onderzoeken, gedeeltelijk doorzichtig, voorwerp (S); met het kenmerk dat de B-fotonen van de paren zich voortbewegen in twee naastelkaar gelegen bundels, de ene bundel (e) bevat fotonen die in het opwekkings-gebied 2a zijn opgewekt, de andere bundel (k) bevat fotonen die in 2b zijn opgewekt, 5 hetgeen tot gevolg heeft dat, na het treffen van de nodige voorzorgen, de gemeten telintensiteit in detector (M) afhangt van de tijdsvolgorde van de gebeurtenissen I. absorptie of verstrooiing van het B-foton in of aan een scherm (I) in de B-fotonbundels en 2. absorptie of verstrooiing van het A-foton in of aan een object dat deel uitmaakt van het te onderzoeken voorwerp (S). 10
11. 10. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat het(de) niet-lineaire kristal(len) een integraal deel uit (maakt) (maken) van de laser die de pompfotonen opwekt, d.w.z., het(de) niet-lineaire kristal(len) bevind(t)(en) zich binnen de optische trilholte van de laser. 15 II. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de bundels van niet omgezette pompfotonen, A-fotonen en B-fotonen bij uittreding uit het niet-lineaire kristal (2) samenvallen.
12. 12. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 11 met het kenmerk dat de bundel van niet omgezette pompfotonen gescheiden wordt van de A- en B-fotonen met behulp van een of meerdere prisma’s (3), tralies, of andere energie-dispersieve elementen.
13. 13. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 12 met het kenmerk dat, na de afsplitsing van de bundel van pompfotonen, een of meerdere prisma’s, tralies, of andere energie-dispersieve elementen de bundels van A-fotonen en B-fotonen terugbuigen in de oorspronkelijke richting, gelijk aan de richting die de bundels hadden direct na het verlaten van het kristal (2). 30
14. 14. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 11 met het kenmerk dat 10139 29 de A-fotonen van de B-fotonen gescheiden worden met behulp van een polarisatie-gevoelige half-doorlaatbare spiegel (4).
15. 15. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de 5 bandbreedte van de A-fotonen die toegelaten worden tot de detector (M) en het te onderzoeken voorwerp (S) beperkt wordt met behulp van een interferentiefilter (6) of een andere frequentiefilter of een energie-dispersief element zoals een tralie of een prisma in combinatie met een diafragma.
16. 16. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 14 met het kenmerk dat de bundel van A-fotonen, na de scheiding gesplitst wordt in twee helften, bijvoorbeeld door een dubbele spiegel (7).
17. 17. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 11 met het kenmerk dat 15 de A-fotonen van de B-fotonen gescheiden worden met behulp van twee polarisatie- gevoelige half-doorlaatbare spiegels die ieder slechts in één helft van de gecombineerde bundel staan.
18. 18. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat 20 een selectie van A-fotonen wordt gemaakt met behulp van diafragma’s (9), lenzen of lenzenstelsels (10) en pinholes (11), geplaatst voor (bundels d en h) of achter (bundels m en 1) de half-doorlatende spiegel (8).
19. 19. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat 25 de positie van het scherm (I) waarin de B-fotonen geabsorbeerd worden gevarieerd kan worden, bijvoorbeeld met een slee (18) op een geleidebaan (19) en een spindel, aangedreven door een stappenmotor.
20. 20. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat het 30 tijdstip waarop het B-foton wordt geabsorbeerd in het scherm I stapsgewijs geregeld wordt door de B-fotonen te sturen in bundels van optische kabels (lichtgeleiders) 1013929 met verschillende lengte en een scherm aan het eind.
21. 21. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat het tijdstip waarop het B-foton wordt geabsorbeerd in het scherm I geregeld wordt 5 met behulp van een stelsel van spiegels, waarvan sommigen verplaatsbaar zijn.
22. 22. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat bundel (l) van A-fotonen kan worden gestopt op een scherm (17), met de bedoeling de situatie te verkrijgen zoals weergegeven in Fig.4a, zodat de interferometer van de
23. 10 A-fotonen kan worden afgeregeld.
24. 23. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de optische weglengte in de A-fotonbundels (h) en/of (d) kan worden gevarieerd met de bedoeling om een optimale destructieve of constructieve interferentie in de detector 15 (M) te verwezenlijken; dit kan gebeuren door verplaatsing van de half-doorlaatbare spiegel (8), het roteren van een vlakke doorzichtige plaat in bundel (h) of bundel (d), of anderszins.
25. 24. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat 20 een optimale interferentie kan worden ingesteld door de stand van spiegels in de A-fotonbundels (h) en (d) te sturen, bijvoorbeeld met behulp van piezoelectrische elementen. 1 1013929 Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 9 met het kenmerk dat 25 een computer of microprocessor (14) is opgesteld die één of meerdere van de volgende taken verricht: starten en stoppen van de detector (M) en het opslaan van het getelde fotonaantal in het geheugen, het verplaatsen van scherm (I), 30 het berekenen van het profiel van de absorptieco o efficient als functie van de diepte in het voorwerp (S), het aansturen van spiegels in bundellijn (l) met de bedoeling om aan verschillende naastelkaar gelegen gebieden van het voorwerp (S) te kunnen meten en om de coördinaten van het oppervlak van het voorwerp te kunnen meten door de bundel te richten op een zwart diafragma (16)op het oppervlak,
26. 5 Het berekenen van de absorptiecoëfficiënt als functie van de ruimtelijke coördinaten x,y en z, het bedienen van klep (17), het minimaliseren van de telsnelheid in detector M door het instellen van het juiste optische weglengteverschil tussen de A-fotonbundels (h) en (d), 10 het optimaliseren van de interferentiegraad (visibility) door de stand van de spiegels in de A-fotonbundels h en d aan te sturen.
27. 26. Meetinstrument en meetmethode zoals geïllustreerd in Fig.8, waarbij verstrengelde fotonparen opgewekt worden in twee gescheiden gebieden (2a) en (2b) van het 15 niet-lineaire kristal (2),of in twee aparte kristallen (2a) en (2b), met behulp van een bundel van pompfotonen uit of in een laser (1) gebruikmakend van het proces van parametrische down-conversie; en waarbij de bundel van A-deeltjes afkomstig van gebied 2a in aanraking wordt gebracht met de bundel van A-deeltjes afkomstig van gebied 2b op een zodanige 20 wijze dat er interferentie kan ontstaan, waarbij er twee uittredende bundels van A-fotonen zijn, bundel m en bundel l, waarbij in ieder van deze bundel een fotondetector staat opgesteld die de intensiteit van de A-fotonen meet met het kenmerk dat de B-fotonen van de paren zich voortbewegen in twee naastelkaar gelegen bundels, afkomstig van de brongebieden 2a en 2b, dat deze bundels gericht worden op 25 een doorzichtig voorwerp (I) waarvan de brekingsindex, en/of de specifieke pola-risatiedraaiing, varieert als functie van de tijd en van de plaats binnen het voorwerp (I), hetgeen tot gevolg heeft dat, na het treffen van de nodige voorzorgen, de gemeten telintensiteit in de detectoren afhangt van het faseverschil tussen de B-fotonbundel afkomstig van brongebied 2a en de B-fotonbundel afkomstig van brongebied 2b dat 30 bestaat op het tijdstip dat de eerst meting of poging tot meting van het A-foton wordt verricht. 1 01 39 29
28. 27. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 26 met het kenmerk dat het(de) niet-lineaire kristal(len) een integraal deel uit(maakt)(maken) van de laser die de pompfotonen opwekt, d.w.z., het(de) niet-lineaire kristal(len) bevind(t)(en) 5 zich binnen de optische trilholte van de laser.
29. 28. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 26 met het kenmerk dat de bundels van niet omgezette pompfotonen, A-fotonen en B-fotonen bij uittreding uit het niet-lineaire kristal (2) samenvallen. 10
30. 29. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat de bundel van niet omgezette pompfotonen gescheiden wordt van de A- en B-fotonen met behulp van een prisma (3), een tralie, of een ander energie-dispersief element.
31. 30. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat de A-fotonen van de B-fotonen gescheiden worden met behulp van een polarisatie-gevoelige half-doorlaatbare spiegel (4).
32. 31. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 26 met het kenmerk dat 20 de bandbreedte van de A-fotonen die toegelaten worden tot de detectoren M en L beperkt wordt met behulp van een interferentiefilter (6) of een andere frequentiefilter of een energie-dispersief element zoals een tralie of een prisma in combinatie met een diafragma. 1
33. 33. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat 30 de A-fotonen van de B-fotonen gescheiden worden met behulp van twee polarisatie- gevoelige half-doorlaatbare spiegels die ieder slechts in één helft van de gecombi- 1013929
34. 32. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 30 met het kenmerk dat de bundel van A-fotonen, na de scheiding gesplitst wordt in twee helften, bijvoorbeeld door een dubbele spiegel (7). neerde bundel staan.
35. 34. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 26 met het kenmerk dat een selectie van A-fotonen wordt gemaakt met behulp van diafragma’s (9), lenzen of 5 lenzenstelsels (10) en pinholes (11) geplaatst voor (bundels d en h) of achter (bundels m en 1) de half-doorlatende spiegel (8).
36. 35. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat de optische weglengte van de A-fotonbundel naar één van de detectoren gevarieerd 10 wordt, bijvoorbeeld door gebruikmaking van een stelsel van onderling loodrechte spiegels waarvan de positie door een stappenmotor met spindel en slee wordt ingesteld.
37. 36. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat 15 de optische weglengte van de A-fotonbundel naar één van de detectoren stapsgewijs geregeld wordt door de A-fotonen te sturen in bundels van optische kabels (licht-geleiders) met verschillende lengte en de detector aan het eind.
38. 37. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat 20 de optische weglengte van de A-fotonbundel naar één van de detectoren gevarieerd wordt door de positie van die detector te varieeren, bijvoorbeeld met behulp van een stappenmotor met spindel en slee.
39. 38. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat de 25 optische weglengte in de A-fotonbundels (h) en/of (d) kan worden gevarieerd met de bedoeling om een optimale destructieve of constructieve interferentie in de detector (M) te verwezenlijken; dit kan gebeuren door verplaatsing van de half-doorlaatbare spiegel (8), het roteren van een vlakke doorzichtige plaat in bundel (h) of bundel (d), of anderszins. 30
40. 39. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat 1013929 een optimale interferentie kan worden ingesteld door de stand van spiegels in de A-fotonbundels (h) en (d) te sturen, bijvoorbeeld met behulp van piezoelectrische elementen.
41. 40. Meetinstrument en meetmethode volgens conclusie 28 met het kenmerk dat een computer of microprocessor (14) is opgesteld die één of meerdere van de volgende taken verricht: starten en stoppen van de detectoren M en L en het opslaan van de getelde fotonenaantallen in het geheugen, 10 het verplaatsen van een detector of het wijzigen van de optische weglengte in A-fotonbundel m of l, het berekenen van het profiel van de variatie in de brekingsindex als functie van de diepte in het voorwerp (I), het variëren van de meettijd van de detectoren en het berekenen van een snelheid 15 van de turbulenties in het voorwerp (I), het optimaliseren van de interferentiegraad (visibility) door het instellen van het juiste optische weglengteverschil tussen de A-fotonbundels (h) en (d), het optimaliseren van de interferentiegraad door de stand van de spiegels in de A-fotonbundels h en d aan te sturen. 20
42. 41. Meetinstrument en meetmethode waarbij verstrengelde fotonparen opgewekt worden in twee gescheiden gebieden (2a) en (2b) van het niet-lineaire kristal (2),of in twee aparte kristallen (2a) en (2b), met behulp van een bundel van pompfotonen uit of in een laser (1) gebruikmakend van het proces van parametrische down-conversie; 25 en waarbij de bundel van A-deeltjes afkomstig van gebied 2a in aanraking wordt gebracht met de bundel van A-deeltjes afkomstig van gebied 2b op een zodanige wijze dat er interferentie kan ontstaan, waarbij er twee uittredende bundels van A-fotonen zijn, bundel m en bundel l, waarbij een fotondetector (M) de intensiteit van de A-fotonen in bundel m meet; 30 met het kenmerk dat de B-fotonbundels elkaar ruimtelijk overlappen, doch dat er, op het moment van een absorptie of verstrooiingsmeting van het A-foton, een 1013929 tijdsverschil bestaat tussen een B-foton uit kristal (gebied) 2a en een B-foton uit kristal (gebied) 2b, waarbij met behulp van een onderling evenwijdige half-doorlatende spiegel en een gewone spiegel, beiden in de B-fotonbundel, twee naastelkaar gelegen B-fotonbundels wordt gemaakt, waardoor de eigenschappen en de mogelijkheden 5 van het instrument en de methode gelijk worden of voor een belangrijk deel gelijk worden aan de eigenschappen en de mogelijkheden zoals die zijn beschreven in de conclusies 9 t/m 40.
43. 42. Aftastmicroscoop met het kenmerk dat gebruik wordt gemaakt van het meet-10 principe volgens conclusie 3 en zo nodig van de technieken beschreven in de conclusies 9 t/m 25 en 41.
44. 43. Aftastmicroscoop met het kenmerk dat gebruik wordt gemaakt van het meet-principe volgens conclusie 4 en zo nodig van de technieken beschreven in de conclusies 15 26 t/m 41.
45. 44. Direct werkende microscoop met het kenmerk dat gebruik wordt gemaakt van het meetprincipe volgens conclusie 3 en zo nodig van de technieken beschreven in de conclusies 9 t/m 25 en 41. 20
46. 45. Direct werkende microscoop met het kenmerk dat gebruik wordt gemaakt van het meetprincipe volgens conclusie 4 en zo nodig van de technieken beschreven in de conclusies 26 t/m 41.
47. 46. Optische voelspriet, bv. ten behoeve van blinden met het kenmerk dat ge bruik wordt gemaakt van het meetprincipe volgens conclusie 3 en zo nodig van de technieken beschreven in de conclusies 9 t/m 25 en 41.
48. 47. Optische voelspriet, bv. ten behoeve van blinden met het kenmerk dat ge-30 bruik wordt gemaakt van het meetprincipe volgens conclusie 4 en zo nodig van de technieken beschreven in de conclusies 26 t/m 41. 1013929
49. 48. Optische voelspriet volgens conclusie 46 met het kenmerk dat de bundel die het waar te nemen voorwerp bestraalt zich in een toestand van optimaal destructieve interferentie bevindt, en daarom een zeer zwakke intensiteit heeft, met het doel om de meetdaad zo geheim mogelijk te houden. 1013929