本發明專利技術提供一種基于光束掃描的光學分辨式光聲顯微鏡，包括激光二極管、準直透鏡、多維激光振鏡、聚焦透鏡、直角棱鏡、耦合液盒、超聲耦合液、薄膜、外殼、升降臺、超聲傳感器、信號預處理電路、數據采集電路、計算機、振鏡驅動電路、時鐘電路、驅動電源電路。它將小型、便宜、易維護的激光二極管應用到光學分辨的前向光聲顯微激發領域，并采用激光振鏡來實現光束掃描來代替機械掃描的方式以達到快速成像，具有體積便攜、分辨率高、成像速度快等優點，可廣泛應用于材料檢測、工業探傷、醫學影像等領域的光聲顯微成像。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種光聲顯微成像技術，特別是涉及一種基于光束掃描的光學分辨式光聲顯微鏡。
技術介紹
光聲成像是利用短脈沖激光作為激發源，通過使用超聲換能器探測不同的組織對光吸收不均勻所產生的不同的超聲信號，具有分辨率高、對比度高、無損傷、無電離效應等特點，也具有超聲成像探測深度較深和高分辨率的優點。其中，光學分辨式光聲顯微成像是一種新近發展起來的影像技術，可實現幾百微米到幾十納米級別的高分辨率探測影像，并且具有高光學對比度、無放射性損傷、使用安全便捷等優點，其橫向分辨率主要決定于入射激光的聚焦焦點尺寸，而與傳感器的接收主頻無關，焦點直徑越小則分辨率越高，理論上可接近于近光學衍射極限(或限制點)，且其成像 深度主要由被測樣品的光學散射系數決定。而最先被開發出來的聲學分辨式光聲顯微成像的橫向分辨率主要決定于聚焦超聲傳感器的主頻，頻率越高則分辨率越高，一般在幾百微米到幾個微米之間。但由于超高頻成分的超聲衰減越快，所以其成像深度被嚴重的制約了。2011年Hajireza等報道了采用二維激光振鏡掃描背向接收模式的光學分辨式光聲顯微鏡(P. Hajireza, ff. Shi, and R. J. Zemp, “Label-free in vivo fiber-basedoptical-resolution photoacoustic microscopy,，，Opt. Lett. 36(20)，4107-4109，2011);2012年Yuan等報道了米用二維激光振鏡掃描的光學分辨式前向光聲顯微鏡(Y.Yuan, Si Yang and D. Xing, “Optical-resolution photoacoustic microscopy basedon two-dimensional scanning galvanometer, ” AppI. Phys. Lett. 100, 023702,2012)。以上報道都采用了激光振鏡來實現光束掃描來代替機械掃描的方式以達到快速成像，但都采用較大功率的固體激光器作為光聲激發源，而該類激光器通常擁有體積大、價格高、維護難等眾多缺點，且難于實現系統的小型化和便攜式設計，在實際應用中顯然存在相當大的局限性。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術要解決的技術問題是提供一種基于光束掃描的便攜式光聲顯微鏡，它將小型、快速、易維護的多維激光振鏡與激光二極管相結合，可實現便攜式的快速光聲顯微成像系統。為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下的技術方案 一種基于光束掃描的光學分辨式光聲顯微鏡，它包括激光二極管、準直透鏡、多維激光振鏡、聚焦透鏡、直角棱鏡、耦合液盒、超聲耦合液、薄膜、外殼、升降臺、超聲傳感器、信號預處理電路、數據采集電路、計算機、振鏡驅動電路、時鐘電路、驅動電源電路；所述激光二極管發射出脈沖式或經調制后的連續式激光，經準直透鏡和多維激光振鏡后再由高數值孔徑的聚焦透鏡聚焦成直徑在幾十微米到幾十納米之間的焦點，然后穿過直角棱鏡、耦合液盒、薄膜后聚焦焦點照射在被測樣品上激發出光聲信號；所述振鏡驅動電路驅動多維激光振鏡偏轉使激光焦點在樣品上做激光掃描，即得到了多維光聲場；光聲信號穿過薄膜后，通過超聲耦合液耦合并由直角棱鏡的斜邊反射到超聲傳感器而被接收，然后依次經過信號預處理電路、數據采集電路后被輸入到計算機，再通過圖像重建即可實現多維的光聲顯微成像，其顯微成像的橫向分辨率只決定于激光聚焦的焦點直徑。所述激光二極管、驅動電源電路、時鐘電路依次導線連接；所述時鐘電路與計算機導線連接；所述超聲傳感器、信號預處理電路、數據采集電路、計算機依次導線連接；所述多維激光振鏡、振鏡驅動電路、計算機依次導線連接；所述直角棱鏡的斜邊與內部充滿有超聲耦合液的耦合液盒緊貼；所述耦合液盒與超聲傳感器緊貼；所述耦合液盒與外殼的下端開口重合，并通過薄膜一起被密封；所述薄膜緊貼于升降臺上所載的樣品；所述激光二極管、準直透鏡、多維激光振鏡、聚焦透鏡、直角棱鏡、稱合液盒、超聲傳感器被安置于外殼內。根據阿貝衍射理論，所述光聲顯微鏡的理論橫向分辨率R為O. 51 λ / NA,即激光聚焦焦點的半極大全寬度直徑，其中λ為激光的波長，NA為聚焦透鏡的數值孔徑。 所述超聲傳感器為單元探頭或多元的線陣、弧陣、環陣或面陣探頭。所述激光二極管的輻射波長為紫外至紅外范圍里一個或多個波長。所述多維激光振鏡為二維或三維掃描的激光振鏡系統。所述準直透鏡和聚焦透鏡可分別由一塊或多塊透鏡組合而成。所述耦合液盒由透光材料制作而成。本專利技術的有益效果是 (I)本專利技術采用激光二極管作為光聲激發源，具有體積小、價格低、易維護、高穩定性等優點，可實現系統的便攜式結構設計。(2)通過對激光二極管產生的激光束進行聚焦，實現了光學分辨式光聲顯微成像，相對于聲學分辨式光聲顯微成像具有分辨率高、成像深度大、信號后處理電路簡單等優點。(3)由于采用二維或三維的激光振鏡，通常掃描速度不低于3ΚΗζ (即300X300掃描點只需30秒)，掃描速度遠高于傳統的傳感器由步進電機控制做圓周和線性機械掃描，有效的提高了系統的掃描精度、實時性和實用性。(4)由于激光二極管與超聲傳感器為背向模式結構,將光聲的激發與傳感實現了一體化設計，有效提高了系統緊湊性、穩定性和實用性，可廣泛應用于材料檢測、工業探傷、醫學影像等領域。附圖說明圖I為實施例I的結構示意圖。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術的實施例作具體說明 實施例I 本實施例的結構如圖I所示，各元件的名稱為1.激光二極管、2.準直透鏡、3.多維激光振鏡、4.聚焦透鏡、5.直角棱鏡、6.耦合液盒、7.超聲耦合液、8.薄膜、9.外殼、10.升降臺、11.超聲傳感器、12.信號預處理電路、13.數據采集電路、14.計算機、15.振鏡驅動電路、16.時鐘電路、17.驅動電源電路。其中激光二極管I選用脈沖的半導體激光二極管(PFAS1S12，PerkinElmer)，工作波長為850nm，單脈沖能量約為3. 9uJ ;超聲傳感器11為中空結構的256陣元面陣列探頭(5M16*16-1. 0*1. 0，廣州多浦樂電子科技有限公司)，其中心頻率為5. 0MHz，有效孔徑為16mm,外殼型號為B16 ;聚焦透鏡4采用數值孔徑高達O. 62的非球面透鏡，其有效的聚焦長度EFL為6. 75mm,工作距離D為4. 27_。本實例包括激光二極管、準直透鏡、多維激光振鏡、聚焦透鏡、直角棱鏡、耦合液盒、超聲耦合液、薄膜、外殼、升降臺、超聲傳感器、信號預處理電路、數據采集電路、計算機、振鏡驅動電路、時鐘電路、驅動電源電路；所述激光二極管發射出脈沖式或經調制后的連續式激光，經準直透鏡和多維激光振鏡后再由高數值孔徑的聚焦透鏡聚焦成直徑在幾十微米到幾十納米之間的焦點，然后穿過直角棱鏡、耦合液盒、薄膜后聚焦焦點照射在被測樣品上激發出光聲信號；所述振鏡驅動電路驅動多維激光振鏡偏轉使激光焦點在樣品上做激光掃描，即得到了多維光聲場；光聲信號穿過薄膜后，通過超聲耦合液耦合并由直角棱鏡的斜邊反射到超聲傳感器而被接收，然后依次經過信號預處理電路、數據采集電路后被輸入到計算機，再通過圖像重建即可實現多維的光聲顯微成像，其顯微成像的橫向分辨率只決定于激光聚焦的焦點直徑。 所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于光束掃描的光學分辨式光聲顯微鏡，其特征在于包括激光二極管（1）、準直透鏡（2）、多維激光振鏡（3）、聚焦透鏡（4）、直角棱鏡（5）、耦合液盒（6）、超聲耦合液（7）、薄膜（8）、外殼（9）、升降臺（10）、超聲傳感器（11）、信號預處理電路（12）、數據采集電路（13）、計算機（14）、振鏡驅動電路（15）、時鐘電路（16）、驅動電源電路（17）；所述激光二極管（1）、驅動電源電路（17）、時鐘電路（16）依次導線連接；所述時鐘電路（16）與計算機（14）導線連接；所述超聲傳感器（11）、信號預處理電路（12）、數據采集電路（13）、計算機（14）依次導線連接；所述多維激光振鏡（3）、振鏡驅動電路（15）、計算機（14）依次導線連接；所述直角棱鏡（5）的斜邊與內部充滿有超聲耦合液（7）的耦合液盒（6）緊貼；所述耦合液盒（6）與超聲傳感器（11）緊貼；所述耦合液盒（6）與外殼（9）的下端開口重合，并通過薄膜（8）一起被密封；所述薄膜（8）緊貼于升降臺（10）上所載的樣品；所述激光二極管（1）、準直透鏡（2）、多維激光振鏡（3）、聚焦透鏡（4）、直角棱鏡（5）、耦合液盒（6）、超聲傳感器（11）被安置于外殼（9）內；所述激光二極管（1）發射出脈沖式或經調制后的連續式激光，經準直透鏡（2）和多維激光振鏡（3）后再由高數值孔徑的聚焦透鏡（4）聚焦成直徑在幾十微米到幾十納米之間的焦點，然后穿過直角棱鏡（5）、耦合液盒（6）、薄膜（8）后聚焦焦點照射在被測樣品上激發出光聲信號；所述振鏡驅動電路（15）驅動多維激光振鏡（3）偏轉使激光焦點在樣品上做激光掃描，即得到了多維光聲場；光聲信號穿過薄膜（8）后，通過超聲耦合液（7）耦合并由直角棱鏡（5）的斜邊反射到超聲傳感器（11）而被接收，然后依次經過信號預處理電路（12）、數據采集電路（13）后被輸入到計算機（14），再通過圖像重建即可實現多維的光聲顯微成像，其顯微成像的橫向分辨率只決定于激光聚焦的焦點直徑。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾呂明，楊迪武，紀軒榮，
申請(專利權)人：曾呂明，
類型：發明
國別省市：
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