Skip to main content
Log in

Laser based diagnostics – from cultural heritage to human health

  • Published:
Applied Physics B Aims and scope Submit manuscript

Abstract

An overview of applied laser-based diagnostics as pursued at the Division of Atomic Physics, Lund University, is given. The fields of application range from environmental monitoring including cultural heritage assessment, to biomedical applications. General aspects of laser-based methods are non-intrusiveness, high spectral- and spatial resolution, and data production in real-time. Different applications are frequently generically very similar irrespective of the particular context, which, however, decides the spatial and temporal scales as well as the size of the optics employed. Thus, volcanic plume mapping by lidar, and optical mammography are two manifestations of the same principle, as is fluorescence imaging of a human bronchus by an endoscope, and the scanning of a cathedral using a fluorescence lidar system. Recent applications include remote laser-induced break-down spectroscopy (LIBS) and gas monitoring in scattering media (GASMAS). In particular, a powerful method for diagnostics of human sinus cavities was developed, where free oxygen and water molecules are monitored simultaneously.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. S. Svanberg, Phys. Scr. T 110, 39 (2004)

    Google Scholar 

  2. S. Svanberg, Laser Spectroscopy Applied to Energy, Environmental and Medical Research, Procs. of RIS-90 (Adam Hilger, Varese, Italy, 1991), p. 327

  3. S. Svanberg, Appl. Phys. B 46, 271 (1988)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. S. Svanberg, Atomic and Molecular Spectroscopy – Basic Aspects and Practical Applications, 4th edn. (Springer, Heidelberg, 2004)

  5. S. Svanberg, Multi-Spectral Imaging – From Astronomy to Microscopy – From Radiowaves to Gammarays (Springer, Heidelberg, to appear)

  6. H.I. Schiff, G.I. Mackey, J. Bechara, The Use of Tuneable Diode Laser Absorption Spectroscopy for Atmospheric Measurements, In: Air Monitoring by Spectroscopic Techniques, ed. by M. Sigrist (Wiley, New York, 1994), p. 239

  7. G. Somesfalean, J. Alnis, U. Gustafsson, S. Svanberg, Appl. Opt. 44, 5148 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. T. Fujii, T. Fukuchi (Eds.), Laser Remote Sensing (CRC Press, Boca Raton, 2005)

  9. S. Svanberg, In: Air Monitoring by Spectroscopic Techniques, ed. by M. Sigrist (Wiley, New York, 1994) p. 85

    Google Scholar 

  10. U. Platt, Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS), In: Air Pollution Monitoring with Optical Techniques, ed. by M. Sigrist (Wiley, New York, 1993)

  11. H. Edner, P. Ragnarson, S. Spännare, S. Svanberg, Appl. Opt. 32, 327 (1993)

    ADS  Google Scholar 

  12. J. Sandsten, P. Weibring, H. Edner, S. Svanberg, Opt. Express 6, 92 (2000)

    ADS  Google Scholar 

  13. J. Sandsten, H. Edner, S. Svanberg, Opt. Express 12, 1443 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. G. Somesfalean, Z.G. Zhang, M. Sjöholm, S. Svanberg, Appl. Phys. B 80, 1021 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. U. Gustafsson, J. Sandsten, S. Svanberg, Appl. Phys. B 71, 853 (2000)

    ADS  Google Scholar 

  16. G. Duxbury, N. Langford, Spectrosc. Eur. 12, 18 (2006)

    Google Scholar 

  17. G. Somesfalean, M. Sjöholm, L. Persson, H. Gao, T. Svensson, S. Svanberg, Appl. Phys. Lett. 86, 1 (2005)

    Article  Google Scholar 

  18. S. Svanberg, LIDAR, In: Springer Handbook of Lasers and Optics, ed. by F. Träger (Springer, Heidelberg, 2007), p. 1031

  19. H. Edner, G.W. Faris, A. Sunesson, S. Svanberg, Appl. Opt. 28, 921 (1989)

    ADS  Google Scholar 

  20. M. Sjöholm, P. Weibring, H. Edner, S. Svanberg, Opt. Express 12, 551 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. R. Grönlund, M. Sjöholm, P. Weibring, H. Edner, S. Svanberg, Atmosph. Environ. 39, 7474 (2005)

    Article  Google Scholar 

  22. P. Weibring, H. Edner, S. Svanberg, Appl. Opt. 42, 3583 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. H. Edner, P. Ragnarson, S. Svanberg, E. Wallinder, R. Ferrara, R. Cioni, B. Raco, G. Taddeucci, J. Geophys. Res. 99, 18827 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. P. Weibring, J. Swartling, H. Edner, S. Svanberg, T. Caltabiano, D. Condarelli. G. Cecchi, L. Pantani, Opt. Lasers Eng. 37, 267 (2002)

    Article  Google Scholar 

  25. S. Svanberg, Opt. Lasers Eng. 7, 245 (2002)

    Article  Google Scholar 

  26. P. Weibring, Ch. Abrahamsson, J.N. Smith, H. Edner, S. Svanberg, Appl. Phys. B 79, 525 (2004)

    Google Scholar 

  27. P. Weibring, T. Johansson, H. Edner, S. Svanberg, B. Sundnér, V. Raimondi, G. Cecchi, L. Pantani, Appl. Opt. 40, 6111 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. D. Lognoli, G. Cecchi, L. Pantani, V. Raimondi, R. Chiari, T. Johansson, P. Weibring, H. Edner, S. Svanberg, Appl. Phys. B 76, 1 (2003)

    Article  Google Scholar 

  29. R. Grönlund, J. Hällström, S. Svanberg, K. Barup, Fluorescence Lidar Multispectral Imaging for Diagnosis of Historical Monuments, Övedskloster: A Swedish Case Study, In: Conservation of Artworks, ed. by J. Nimmrichter, W. Kautek, M. Schreiner (Springer, Berlin, Heidelberg, 2007), p. 583

  30. R. Grönlund, J. Hällström, A. Johansson, K. Barup, S. Svanberg, Laser Chem. 2006, 57934 (2006)

  31. L. Palombi, D. Lognoli, V. Raimondi, G. Cecchi, C. Conti, J. Hällström, K. Barup, R. Grönlund, A. Johansson, S. Svanberg, Opt. Express 16, 6794 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. S. Svanberg, Fluorescence Spectroscopy and Imaging of Lidar Targets, In: Laser Remote Sensing, ed. by T. Fujii, T. Fukuchi (CRC Press, Boca Raton, 2005), pp. 433–467

  33. S. Svanberg, Phys. Scr. T 58, 79 (1995)

    Google Scholar 

  34. R. Grönlund, M. Lundqvist, S. Svanberg, Opt. Lett. 30, 2882 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. R. Grönlund, M. Lundqvist, S. Svanberg, Appl. Spectrosc. 60, 853 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. M. Bengtsson, R. Grönlund, M. Sjöholm, C. Abrahamsson, A.D. Dernfalk, S. Wallström, A. Larsson, P. Weibring, S. Karlsson, S.M. Gubanski, S. Kröll, S. Svanberg, Opt. Lasers Eng. 43, 624 (2005)

    Article  Google Scholar 

  37. M. Bengtsson, R. Grönlund, M. Lundqvist, A. Larsson, S. Kröll, S. Svanberg, Appl. Spectrosc. 60, 1188 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. T. Vo-Dinh, Biomedical Photonics Handbook (CRC Press LLC, New York, 2003)

    Google Scholar 

  39. S. Svanberg, Tissue diagnostics using lasers, In: Lasers in Medicine, ed. by R. Waynant (CRC, Boca Raton, 2002), p. 135

  40. U. Gustafsson, S. Pålsson, S. Svanberg, Rev. Sci. Instrum. 71, 3004 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. C. af Klinteberg, M. Andreasson, O. Sandström, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, Rev. Sci. Instrum. 76, 034303 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. S. Ek, B. Anderson, S. Svanberg, Spectrochim. Acta B 63, 349 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. S. Andersson-Engels, G. Canti, R. Cubeddu, C. Eker, C. af Klinteberg, A. Pifferi, K. Svanberg, S. Svanberg, P. Taroni, G. Valentini, I. Wang, Laser Surg. Med. 26, 76 (2000)

    Article  Google Scholar 

  44. K. Svanberg, I. Wang, S. Colleen, I. Idvall, C. Ingvar, R. Rydell, D. Jocham, H. Diddens, S. Bown, G. Gregory, S. Montán, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, Acta Radiol. 38, 2 (1998)

    Google Scholar 

  45. T.J. Dougherty, C.J. Gomer, B.W. Henderson, G. Jori, D. Kessel, M. Korbelik, J. Moan, Q. Peng, J. Natl. Cancer Inst. 90, 889 (1998)

    Google Scholar 

  46. J.C. Kennedy, R.H. Potter, D.C. Pross, J. Photochem. Photobiol. 6, 143 (1990)

    Google Scholar 

  47. K. Svanberg, T. Andersson, D. Killander, I. Wang, U. Stenram, S. Andersson-Engels, R. Berg, J. Johansson, S. Svanberg, Brit. J. Dermatol. 130, 743 (1994)

    Google Scholar 

  48. I. Wang, N. Bendsoe, C. af Klinteberg, A.M.K. Enejder, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, K. Svanberg, Brit. J. Dermatol. 144, 832 (2001)

    Google Scholar 

  49. T. Johansson, M. Soto Thompson, M. Stenberg, C. af Klinteberg, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, K. Svanberg, Appl. Opt. 41, 1462 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. M. Soto-Thompson, A. Johansson, T. Johansson, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, N. Bendsoe, K. Svanberg, Appl. Opt. 44, 4023 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. www.spectracure.com

  52. S. Svanberg, Electromagnetic Radiation in Scattering Media – Spectroscopic Aspects, In: Progress in Nonlinear Science, ed. by A.G. Litvak, Vol II (Univ. of Nizhny Novgorod, N. Novgorod, 2002), p. 429

  53. S. Andersson-Engels, R. Berg, O. Jarlman, S. Svanberg, Opt. Lett. 15, 1179 (1990)

    ADS  Google Scholar 

  54. R. Berg, O. Jarlman, S. Svanberg, Appl. Opt. 32, 574 (1993)

    ADS  Google Scholar 

  55. G. Müller et al. (Ed.), Medical Optical Tomography, Functional Imaging and Monitoring, SPIE Institute Ser., (SPIE, Bellingham, 1993), Vol. 11

  56. S. Andersson-Engels, R. Berg, A. Persson, S. Svanberg, Opt. Lett. 18, 1697 (1993)

    ADS  Google Scholar 

  57. C. af Klinteberg, A. Pifferi, S. Andersson-Engels, R. Cubeddu, S. Svanberg, Appl. Opt. 44, 2213 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. J. Johansson, S. Folestad, M. Josefson, A. Sparén, C. Abrahamsson, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, Appl. Spectrosc. 56, 725 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. C. Abrahamsson, T. Svensson, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, S. Folestad, Opt. Express 12, 4103 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. C. Abrahamsson, J. Johansson, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, S. Folestad, Anal. Chem. 77, 1055 (2005)

    Article  Google Scholar 

  61. F. Chauchard, J.M. Roger, V. Bellon-Maurel, C. Abrahamsson, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, Appl. Spectrosc. 59, 1229 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. J. Johansson, R. Berg, A. Pifferi, S. Svanberg, L.O. Björn, Photochem. Photobiol. 69, 242 (1999)

    Google Scholar 

  63. A. Johansson, T. Johansson, M. Soto Thompson, N. Bendsoe, K. Svanberg, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Biomed. Opt. 11, 39 (2006)

    Article  Google Scholar 

  64. K. Herrlin, G. Svahn, C. Olsson, H. Petterson, C. Tillman, A. Persson, C.-G. Wahlström, S. Svanberg, Radiology 189, 65 (1993)

    Google Scholar 

  65. C.L. Gordon III, G.Y. Yin, B.E. Lemoff, P.B. Bell, C.P.J. Barty, Opt. Lett. 20, 1056 (1995)

    ADS  Google Scholar 

  66. M. Grätz, A. Pifferi, C.-G. Wahlström, S. Svanberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 1041 (1996)

    Article  Google Scholar 

  67. A. Sjögren, M. Harbst, C.-G. Wahlström, S. Svanberg, C. Olsson, Rev. Sci. Instrum. 74, 2300 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. M. Sjöholm, G. Somesfalean, J. Alnis, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, Opt. Lett. 26, 16 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. G. Somesfalean, M. Sjöholm, J. Alnis, C. af Klinteberg, S. Andersson-Engels, S. Svanberg, Appl. Opt. 41, 3538 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. L. Persson, B. Anderson, M. Andersson, M. Sjöholm, S. Svanberg, Studies of Gas Exchange in Fruits using Laser Spectroscopic Techniques, Proc. Fruitic 05, Information and Technology for Sustainable Fruit and Vegetable Production, Montpellier, September 2005, pp. 543–552

  71. L. Persson, H. Gao, M. Sjöholm, S. Svanberg, Lasers Opt. Eng. 44, 687 (2006)

    Article  Google Scholar 

  72. M. Lewander, Z.G. Guan, L. Persson, A. Olsson, S. Svanberg, Appl. Phys. B, to appear (2008)

  73. J. Alnis, B. Anderson, M. Sjöholm, G. Somesfalean, S. Svanberg, Appl. Phys. B 77, 691 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. M. Andersson, L. Persson, M. Sjöholm, S. Svanberg, Opt. Express 14, 3641 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. T. Svensson, L. Persson, M. Andersson, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, S. Folestad, Appl. Spectrosc. 61, 784 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. L. Persson, K. Svanberg, S. Svanberg, Appl. Phys. B 82, 313 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. L. Persson, M. Andersson, M. Cassel-Engquist, K. Svanberg, S. Svanberg, J. Biomed. Opt. 12, 053001 (2007)

    Google Scholar 

  79. L. Persson, E. Kristensson, L. Simonsson, S. Svanberg, J. Biomed. Opt. 12, 053002 (2007)

    Google Scholar 

  80. L. Persson, M. Andersson, M. Cassel-Engquist, K. Svanberg, S. Svanberg, Appl. Opt. 47, 2028 (2008), and to be published

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. R. Grönlund, L. Persson, M. Sjöholm, M. Andersson, K. Svanberg, S. Svanberg, Studies of Free Gas in Scattering Media at Micro- and Macroscopic Scales, Proc. Int. Symp. on Biophotonics, Nanophotonics and Metamaterials, Hangzhou, China (2006), p. 51

  82. M. Andersson, R. Grönlund, L. Persson, M. Sjöholm, K. Svanberg, S. Svanberg, Laser Phys. 17, 893 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. S. Svanberg, Opt. Photon. News 7, 17 (1996)

    Google Scholar 

  84. C. Fotakis, S. Svanberg, Europhys. News 29, 151 (1998)

    Google Scholar 

  85. S. Svanberg, Europhys. News 33, 52 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. K. Svanberg, S. Svanberg, Europhys. News 35 (2004)

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to S. Svanberg.

Additional information

PACS

42.62.-b; 42.68.Wt; 42.62.Be

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Svanberg, S. Laser based diagnostics – from cultural heritage to human health. Appl. Phys. B 92, 351–358 (2008). https://doi.org/10.1007/s00340-008-3092-5

Download citation

  • Received:

  • Revised:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00340-008-3092-5

Keywords

Navigation