[發明專利]一種基于帶孔超聲反射板的光聲顯微鏡及成像法

在審

• 申請號: 201810448881.1
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108888238A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 陶超;張翔;丁秋寧;劉曉峻
• 申請（專利權）人: 南京大學深圳研究院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

1.一種基于帶孔超聲反射板的高靈敏度高分辨率光聲顯微鏡，其特征在于：包括單模光纖SMF、準直鏡CL、分光鏡BS、光電探測器PD、數據采集儀DAQ、顯微物鏡OL、超聲反射板和點聚焦超聲換能器UT，在超聲反射板上設置有小孔；

所述單模光纖SMF出射的激光束經過準直鏡CL準直后，經過分光鏡BS分為兩路，一路經光電探測器PD觸發數據采集儀DAQ，另一路通過顯微物鏡OL形成聚焦光束，照射在成像樣品表面上；由于光聲效應，照射在成像樣品表面的聚焦光束在成像樣品表面激發出光聲信號，該光聲信號經超聲反射板全反射，實現90°轉向，該90°轉向后的光聲信號入射至點聚焦超聲換能器UT；所述數據采集儀DAQ觸發后，對點聚焦超聲換能器UT輸出的光聲信號進行數模轉換和高速采樣。

2.根據權利要求1所述的基于帶孔超聲反射板的高靈敏度高分辨率光聲顯微鏡，其特征在于：所述點聚焦超聲換能器UT的輸出端連接有前置信號放大器，所述數據采集儀DAQ觸發后，對經前置信號放大器放大后的點聚焦超聲換能器UT輸出的光聲信號進行數模轉換和高速采樣。

3.根據權利要求1所述的基于帶孔超聲反射板的高靈敏度高分辨率光聲顯微鏡，其特征在于：還包括納秒脈沖激光器和光纖耦合器耦合FC，秒脈沖激光器產生的激光脈沖，經過空間濾波后，通過光纖耦合器FC耦合進入單模光纖SMF，單模光纖SMF出射的激光脈沖作為準直鏡CL的入射激光。

4.一種基于帶孔超聲反射板的高靈敏度高分辨率光聲顯微鏡成像法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)入射激光經過準直鏡CL準直后，入射至分光鏡BS并分成兩束，其中一束入射到顯微物鏡OL，另一束入射到光電探測器PD；

(2)入射到顯微物鏡OL的激光光束，形成聚焦光束照射在成像樣品表面，超聲反射板中心的小孔設置在聚焦光路上，并不對聚焦光束產生光學影響；記聚焦光束的光學聚焦點在x-y平面上的坐標為(x,y)；

(3)由于光聲效應，照射在成像樣品表面的聚焦光束在成像樣品表面激發出光聲信號，該光聲信號經超聲反射板全反射，實現90°轉向，該90°轉向后的光聲信號入射至點聚焦超聲換能器UT；調整點聚焦超聲換能器UT的焦長和位置，使得該90°轉向后的光聲信號的聲學焦點與光學焦點重合；

(4)通過前置信號放大器對超聲換能器UT接收到的光聲信號進行放大；同時，入射至光電探測器PD的激光光束，觸發數據采集儀DAQ對前置信號放大器射出的光聲信號進行數模轉換和高速采樣；

(5)記(x,y)位置處接收到的光聲信號為p(x,y,t)，t為時間，時間零點為數據采集儀DAQ的觸發時刻；耦合媒質和成像樣品的平均聲速為C，計算(x,y)處聲軸上的一維光聲圖像S(x,y,z)為：

S(x,y,z)＝||Hilbert[p(z/C)]||

其中：Hilbert[·]表示Hilbert變換，||·||表示復數的模，z軸與聲軸平行，且z軸與x-y平面垂直；

(6)逐點移動成像樣品或者移動光聲信號的激發與接收裝置，重復步驟(1)～(5)，實現對成像樣品的逐點掃描和逐點成像，最終獲得成像樣品的高靈敏度高分辨率的光聲顯微鏡成像。

5.根據權利要求4所述的基于帶孔超聲反射板的高靈敏度高分辨率光聲顯微鏡成像法，其特征在于：所述光聲信號的激發與接收裝置包括準直鏡CL、分光鏡BS、光電探測器PD、顯微物鏡OL、帶孔超聲反射板和點聚焦超聲換能器UT。