[發明專利]光驅動的超聲探頭及其超聲成像系統

有效

• 申請號: 201811112908.6
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109141493B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 丁廣鑫;夏慧;李曉南;王麗麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的光驅動的超聲探頭(204)由發射超聲的光聲發射器(101)和接收超聲信號的法布里-玻羅(F-P)腔(106)構成；接收超聲信號的法布里-玻羅(F-P)腔(106)位于光聲發射器(101)的中央；所述的光聲發射器(101)包括產生超聲的光聲轉化薄膜(102)、透明基底(103)，以及用于支撐光聲轉化薄膜(102)和透明基底(103)的支撐底座(104)；光聲轉化薄膜(102)涂覆在透明基底(103)的上表面，透明基底(103)的下表面與玻璃材質的支撐底座(104)的前表面熔接；所述的光聲轉化薄膜由光吸收層和熱彈性層構成，在透明基底的上表面依次通過物理或化學方法沉積光吸收層和熱彈性層，形成自下而上為透明基底、光吸收層和熱彈性層的三層結構。

2.根據權利要求1所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的光吸收層由光熱轉化材料構成；所述的熱彈性層由熱膨脹材料構成；所述的光吸收層為金納米粒子或納米碳基材料或其組合。

3.根據權利要求2所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的熱彈性層為聚二甲基硅氧烷聚合物(PDMS)。

4.根據權利要求1所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的支撐底座(104)為方形或圓柱形；支撐底座(104)上分布有通孔，用以插入傳輸入射光的第一傳輸光纖(105)。

5.根據權利要求1所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的法布里-玻羅(F-P)腔(106)由腔頭(107)、腔體(108)和第二傳輸光纖(109)組成，用于接收超聲信號；

所述的腔頭(107)為雙層結構，自上而下，第一層為單晶硅片(110)，單晶硅片(110)的內表面構成法布里-玻羅(F-P)腔(106)的第一個反射面；第二層為百麗耐熱玻璃片(111)，百麗耐熱玻璃片(111)在單晶硅片(110)之下；

所述的法布里-玻羅(F-P)腔腔體(108)的中央部位開有一個軸向通孔，第二傳輸光纖(109)插入法布里-玻羅(F-P)腔腔體(108)中央部位的軸向通孔中；法布里-玻羅(F-P)腔腔體(108)的前端面與腔頭第二層的百麗耐熱玻璃片(111)的后端面熔接在一起；所述第二傳輸光纖(109)的前端面與法布里-玻羅(F-P)腔腔體(108)的前端面齊平，共同構成法布里-玻羅(F-P)腔的第二個反射面。

6.根據權利要求5所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的百麗耐熱玻璃片(111)為環形，中間有通孔，該通孔的厚度決定法布里-玻羅腔的初始長度。

7.根據權利要求1所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的光聲發射器(101)的中央沿軸向開有孔，所述的法布里-玻羅(F-P)腔(106)位于此孔中；法布里-玻羅(F-P)腔(106)的腔頭(107)與光聲發射器(101)的光聲轉化薄膜(102)共同構成超聲探頭的上表面；法布里-玻羅(F-P)腔腔體(108)嵌入光聲發射器(101)支撐底座(104)的中央通孔內，與光聲發射器(101)的支撐底座(104)構成超聲探頭的下表面，形成全光驅動相控陣超聲探頭。

8.根據權利要求7所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的光聲轉化薄膜(102)和法布里-玻羅(F-P)腔的腔頭(107)之間開有環形溝道(112)，該環形溝道(112)位于所述光驅動超聲探頭(204)的上表面，圍繞光聲發射器(101)中央的孔布置；所述的光聲轉化薄膜(102)和法布里-玻羅(F-P)腔腔頭(107)通過環形溝道(112)隔離。

9.根據權利要求1所述的光驅動的超聲探頭，其特征在于，所述的光驅動超聲探頭(204)還包括用于支撐光聲發射器(101)和法布里-玻羅(F-P)腔(106)的外殼，所述的外殼包裹在光聲發射器(101)和法布里-玻羅(F-P)腔(106)的四周。