专利名称：一种基于多元相控聚焦环阵列的光声成像装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试测量装置，具体涉及一种基于多元相控聚焦 环阵列的光声成像装置。
背景技术：
目前光声成像的测量模式有前向、侧向和背向模式三种由于生物体组 织的高散射性，前向模式系统的适用范围很�。徊嘞蚰Ｊ较低惩ǔ２捎锰� 测器旋转扫描、样品旋转扫描、平面线性扫描等方式获得某个平面内光声 压的分布，再通过特定的重建算法反推出空间的光吸收分布图像，该方式 具有很高的空间分辨率，但其时间分辨率较低、成像算法复杂、空间方向 性差，而且由于生物体的特征限制，这种扫描方式通常无法实用。
通常系统探测器和激发光源置于生物体的同一侧，这种测量模式称为 背向模式。目前该模式采用的探测器有高频聚焦探测器、压电盘片探测器 和双环探测器。大孔径的高频聚焦探测器可以获得很好的信噪比，但其聚 焦焦斑和焦长限制其成像分辨率和成像视角，而且信号在组织中的迅速衰 减也限制了其探测深度；压电盘片探测器具有很高的时间分辨率，三维成 像的纵向分辨率可达几十微米，但其方向性和信噪比差；双环探测器具有 较窄的孔径角和一定的方向指向性，但其较小的孔径使采集的信噪比较差， 并且无法实现深度方向的动态聚焦。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺点，提供一种高分辨率 和操作方便的基于多元相控聚焦环阵列的光声成像装置
本实用新型是这样来实现的，它包括计算机、步进驱动器、信号预处 理器、数字示波器、激光发生器、光纤、多元环阵列超声探测器、三维扫 描平台、样品台，其特征是计算机通过数字控制卡连接步进驱动器和信号 预处理器，步进驱动器连接三维扫描平台，三维扫描平台上连有样品台和
多元环阵列超声探测器，计算机通过总线通信卡连接数字示波器，数字示 波器连接激光发生器和信号预处理器，激光发生器通过光纤连接多元环阵 列超声探测器，多元环阵列超声探测器连接信号处理器。多元环阵列超声 探测器为等面积、等间距和中空的压电元件，其中央耦合有光纤头，且探 测器环的数目应多于两个。
本实用新型装置的使用方法包括如下步骤
(1) 用纳妙级脉宽的脉冲激光辐射样品，样品产生频率为兆赫兹的光 声信号；
(2) 在深度Z方向用多元环阵列超声探测器探测声压分布，通过控制 卡每次选择两路信号由数字示波器采集进计算机，重复本步骤，直到每个 环上的信号都被采集完；
(3) 通过步进电机驱动扫描X-Y二维平面的声压分布，重建出样品的
三维光学吸收分布。
所述步骤(1)中，选择包含波长范围为400nm 2500nm中特定波长分 量的光。
所述步骤(3)中，通过计算相控聚焦技术反投影得到光声图像。 本实用新型的优点是采用多元环阵列探测器，其超窄的孔径角和很 好的方向指向性极大的提高了成像分辨率，在X和Y方向都可实现聚焦扫 描成像；采用计算相控聚焦技术，能有效的提高信号的信噪比，可实现深 度Z方向的A型动态聚焦扫描成像；采用背向模式接收光声信号，可极大 提高系统的可操作性和适用范围。
图1为本实用新型的工作原理示意图。
在图中，1、计算机2、总线通信卡3、数字控制卡4、激光发生器 5、数字示波器6、信号预处理器7、步进驱动器8、光纤9、多元环 阵列超声探测器10、三维扫描平台11、样品台12、声耦合液
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括计算机l、步进驱动器7、信号预处理器
6、数字示波器5、激光发生器4、光纤8、多元环阵列超声探测器9、三维 扫描平台10、样品台11，计算机1通过数字控制卡3连接步进驱动器7和 信号预处理器6，步进驱动器连接三维扫描平台10，三维扫描平台上连有 样品台11和多元环阵列超声探测器9，计算机通过总线通信卡2连接数字 示波器5，数字示波器连接激光发生器4和信号预处理器6，激光发生器4 通过光纤8连接多元环阵列超声探测器9，多元环阵列超声探测器9连接信 号处理器6。使用时，计算机1通过数字控制卡3和步进驱动器7控制三维 扫描平台IO移动样品台11或多元环阵列超声探测器9，由多元环阵列超声 探测器9接收光声信号，经信号预处理器6放大、多路选滤波等处理后， 由数字示波器5采集经总线通信卡2传输到计算机1，计算机1每次通过数 字控制卡3发出选通码选择多路信号中的两路进入数字示波器5采集，激 光器4的同步输出信号触发数字示波器5采集信号，其中光声信号通过声 耦合液12耦合到多元环阵列超声探测器9，被成像的样品放在样品台11上。
权利要求1、一种基于多元相控聚焦环阵列的光声成像装置，它包括计算机、步进驱动器、信号预处理器、数字示波器、激光发生器、光纤、多元环阵列超声探测器、三维扫描平台、样品台，其特征是计算机通过数字控制卡连接步进驱动器和信号预处理器，步进驱动器连接三维扫描平台，三维扫描平台上连有样品台和多元环阵列超声探测器，计算机通过总线通信卡连接数字示波器，数字示波器连接激光发生器和信号预处理器，激光发生器通过光纤连接多元环阵列超声探测器，多元环阵列超声探测器连接信号处理器。
2、 如权利要求1所述一种基于多元相控聚焦环阵列的光声成像装置， 其特征在于多元环阵列超声探测器为等面积、等间距和中空的压电元件， 其中央耦合有光纤头，且探测器环的数目应多于两个。
专利摘要一种基于多元相控聚焦环阵列的光声成像装置，其特征是计算机通过数字控制卡连接步进驱动器和信号预处理器，步进驱动器连接三维扫描平台，三维扫描平台上连有样品台和多元环阵列超声探测器，计算机通过总线通信卡连接数字示波器，数字示波器连接激光发生器和信号预处理器，激光发生器通过光纤连接多元环阵列超声探测器，本实用新型提高了成像分辨率，在X和Y方向都可实现聚焦扫描成像；采用计算相控聚焦技术，能有效的提高信号的信噪比，可实现深度Z方向的A型动态聚焦扫描成像；采用背向模式接收光声信号，可极大提高系统的可操作性和适用范围。
文档编号G01N29/34GK201207035SQ20082011149
公开日2009年3月11日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者重 任, 刘国栋, 曾吕明, 振 黄 申请人:江西科技师范学院
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