[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)便攜式前向光聲顯微鏡

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210308702.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102854143A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾呂明;楊迪武;紀(jì)軒榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曾呂明
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/17
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/17;G02B21/36
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光聲顯微成像技術(shù)，特別是涉及一種實(shí)時(shí)便攜式前向光聲顯微鏡。

背景技術(shù)

光聲顯微成像是一種新近發(fā)展起來(lái)的影像技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)幾百微米到幾十納米級(jí)別的高分辨率探測(cè)影像，并且具有高光學(xué)對(duì)比度、無(wú)放射性損傷、使用安全便捷等優(yōu)點(diǎn)，其中光學(xué)分辨式光聲顯微成像的橫向分辨率主要決定于入射激光的聚焦焦點(diǎn)尺寸，而與傳感器的接收主頻無(wú)關(guān)，焦點(diǎn)直徑越小則分辨率越高，理論上可接近于近光學(xué)衍射極限（或限制點(diǎn)），且其成像深度主要由被測(cè)樣品的光學(xué)散射系數(shù)決定。而聲學(xué)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(gè)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(yán)重的制約了。

2011年Hajireza等報(bào)道了采用二維激光振鏡掃描背向接收模式的光學(xué)分辨式光聲顯微鏡（P.?Hajireza,?W.?Shi,?and?R.?J.?Zemp,?“Label-free?in?vivo?fiber-based?optical-resolution?photoacoustic?microscopy,”?Opt.?Lett.?36(20),?4107-4109,?2011）；2012年Yuan等報(bào)道了采用二維激光振鏡掃描的光學(xué)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）。以上報(bào)道都采用了激光振鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)光束掃描來(lái)代替機(jī)械掃描的方式以達(dá)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(fā)源，而該類(lèi)激光器通常擁有體積大、價(jià)格高、維護(hù)難等眾多缺點(diǎn)，且難于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化和便攜式設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中顯然存在相當(dāng)大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)時(shí)便攜式前向光聲顯微鏡，它將小型、快速、易維護(hù)的多維激光振鏡與激光二極管相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)快速便攜式的前向光聲顯微成像系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種實(shí)時(shí)便攜式前向光聲顯微鏡，它包括激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、多維激光振鏡、聚焦透鏡、保護(hù)鏡、外殼、載物臺(tái)、超聲耦合液、超聲傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、數(shù)據(jù)采集電路、計(jì)算機(jī)、振鏡驅(qū)動(dòng)電路、時(shí)鐘電路、驅(qū)動(dòng)電源電路；所述激光二極管發(fā)射出脈沖式或經(jīng)調(diào)制后的連續(xù)式激光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡和多維激光振鏡后再由高數(shù)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(diǎn)，然后經(jīng)過(guò)保護(hù)鏡后聚焦焦點(diǎn)照射在被測(cè)樣品上激發(fā)出光聲信號(hào)；所述振鏡驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)多維激光振鏡偏轉(zhuǎn)使激光焦點(diǎn)在樣品上做激光掃描，即得到了多維光聲場(chǎng)；所述表面涂有超聲耦合液的超聲傳感器接收到光聲信號(hào)，依次經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理電路、數(shù)據(jù)采集電路后被輸入到計(jì)算機(jī)，再通過(guò)圖像重建即可實(shí)現(xiàn)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(diǎn)直徑。

所述激光二極管、驅(qū)動(dòng)電源電路、時(shí)鐘電路依次導(dǎo)線連接；所述時(shí)鐘電路與計(jì)算機(jī)導(dǎo)線連接；所述超聲傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、數(shù)據(jù)采集電路、計(jì)算機(jī)依次導(dǎo)線連接；所述多維激光振鏡、振鏡驅(qū)動(dòng)電路、計(jì)算機(jī)依次導(dǎo)線連接；所述激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、多維激光振鏡、聚焦透鏡、保護(hù)鏡被安置于外殼內(nèi)；所述超聲傳感器通過(guò)超聲耦合液緊貼于載物臺(tái)的上內(nèi)壁。

根據(jù)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(diǎn)的半極大全寬度直徑，其中λ為激光的波長(zhǎng)，NA為聚焦透鏡的數(shù)值孔徑。

所述超聲傳感器為單元探頭或多元的線陣、弧陣、環(huán)陣或面陣探頭。

所述激光二極管的輻射波長(zhǎng)為紫外至紅外范圍里一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。

所述多維激光振鏡為二維或三維掃描的激光振鏡系統(tǒng)。

所述準(zhǔn)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(hù)鏡具有透光和密閉防水功能。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明采用激光二極管作為光聲激發(fā)源，具有體積小、價(jià)格低、易維護(hù)、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的便攜式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）通過(guò)對(duì)激光二極管產(chǎn)生的激光束進(jìn)行聚焦，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)分辨式光聲顯微成像，相對(duì)于聲學(xué)分辨式光聲顯微成像具有分辨率高、成像深度大、信號(hào)后處理電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。