[發明專利]基于光學分辨的便攜式前向光聲顯微鏡

無效

• 申請號: 201210308694.6
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102854171A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 曾呂明;楊迪武;紀軒榮
• 申請（專利權）人: 曾呂明
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光聲顯微成像技術，特別是涉及一種基于光學分辨的便攜式前向光聲顯微鏡。

背景技術

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，依據分辨率的決定因素，其可分為聲學分辨和光學分辨模式。聲學分辨模式的光聲顯微成像技術是最先被開發出來的，其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。尤其是光學分辨模式的光聲顯微成像技術，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。2012年Yuan等報道了采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?based?on?two-dimensional?scanning?galvanometer,”?Appl.?Phys.?Lett.?100,?023702,?2012），但以上技術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。

發明內容

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供一種基于光學分辨的便攜式光聲顯微鏡，它將小型、便宜、易維護的激光二極管應用到光聲顯微激發領域，可實現便攜式的前向光聲顯微成像系統。

為實現上述發明目的，本發明采用如下的技術方案：

一種基于光學分辨的便攜式前向光聲顯微鏡，包括激光二極管、準直透鏡、聚焦透鏡、保護鏡、外殼、載物臺、超聲耦合液、超聲傳感器、升降臺、三維電動平移臺、電機驅動電路、計算機、數據采集電路、信號預處理電路、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，經準直透鏡準直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，然后經過保護鏡后聚焦焦點照射在被測樣品上激發出光聲信號；所述電機驅動電路驅動三維電動平移臺通過帶動外殼使激光焦點在樣品上做激光掃描，即得到了多維光聲場；所述表面涂有超聲耦合液的超聲傳感器接收到穿過載物臺上壁的光聲信號，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；所述時鐘電路與數據采集電路導線連接；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；所述三維電動平移臺、電機驅動電路、計算機依次導線連接；所述激光二極管、準直透鏡、聚焦透鏡、保護鏡被安置于外殼內；所述外殼與三維電動平移臺機械連接；所述升降臺的上表面放置有載物臺；所述超聲傳感器通過超聲耦合液緊貼于載物臺的上內壁。

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0.51λ／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。

所述保護鏡具有透光和密閉防水功能。

本發明的有益效果是：

（1）本發明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）由于激光二極管與超聲傳感器為前向模式結構，有效提高了系統的實用性，非常適合于薄型材料或組織樣品的無損檢測領域。

附圖說明

圖1為實施例1的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例作具體說明：