[發(fā)明專利]一種無盲區(qū)的全場域超聲顯微鏡成像系統(tǒng)及其方法

有效

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• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN111948147B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)軒榮;劉緣;曾呂明
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N29/06;G01N29/22;G01N29/24
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 沈闖

1.一種無盲區(qū)的全場域超聲顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：納秒脈沖激光器、聚焦光纖、菲涅爾環(huán)陣超聲換能器、超聲換能器驅(qū)動電路、三維運(yùn)動平臺與計算機(jī)；

所述納秒脈沖激光器用于發(fā)出具有預(yù)設(shè)激光參數(shù)的脈沖激光光束，所述預(yù)設(shè)激光參數(shù)包括：所述納秒脈沖激光器的脈沖寬度不大于10ns；

所述脈沖激光光束經(jīng)過所述聚焦光纖聚焦于待檢測樣品的亞表面的預(yù)設(shè)成像點上從而在所述預(yù)設(shè)成像點上產(chǎn)生光致焦斑和光致超聲信號，所述光致焦斑的直徑與所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器的預(yù)設(shè)焦斑直徑為同一數(shù)量級；

所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器的晶片采用單晶復(fù)合材料，其環(huán)陣數(shù)為四個以上，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器的每個菲涅爾環(huán)的面積均相等，相鄰的所述菲涅爾環(huán)之間的間距相等，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器的中心頻率為50MHz以上，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器的孔徑不大于10mm，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器的中心設(shè)有通孔，所述聚焦光纖置于所述通孔中，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器用于接收所述光致超聲信號；

所述計算機(jī)與所述超聲換能器驅(qū)動電路電連接，所述超聲換能器驅(qū)動電路與所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器電連接，用于按照預(yù)設(shè)順序驅(qū)動所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器中的菲涅爾環(huán)逐一向所述預(yù)設(shè)成像點發(fā)射超聲信號，還用于接收所述菲涅爾環(huán)發(fā)射的所述超聲信號；

所述計算機(jī)與所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器電連接，所述計算機(jī)用于根據(jù)所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器接收的所述光致超聲信號，基于預(yù)設(shè)的相控聚焦成像算法對所述預(yù)設(shè)成像點進(jìn)行近場超聲顯微成像；還用于根據(jù)所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器接收的所述超聲信號，基于預(yù)設(shè)的全聚焦成像算法對所述預(yù)設(shè)成像點進(jìn)行中場超聲顯微成像與遠(yuǎn)場超聲顯微成像；

所述三維運(yùn)動平臺與所述計算機(jī)電連接，用于驅(qū)動所述待檢測樣品運(yùn)動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)的全場域超聲顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器與所述計算機(jī)之間依次連接有預(yù)處理電路、信號放大電路與數(shù)字采集電路；

所述預(yù)處理電路用于對所述光致超聲信號和所述超聲信號進(jìn)行濾波處理；

所述信號放大電路用于對經(jīng)所述預(yù)處理電路濾波處理后的所述光致超聲信號和所述超聲信號進(jìn)行放大處理；

所述數(shù)字采集電路用于對經(jīng)所述信號放大電路放大處理后的所述光致超聲信號和所述超聲信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)的全場域超聲顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，所述納秒脈沖激光器與所述計算機(jī)之間連接有納秒脈沖激光驅(qū)動電路，用于根據(jù)所述計算機(jī)預(yù)先輸入的激光參數(shù)驅(qū)動所述納秒脈沖激光器發(fā)出所述脈沖激光光束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)的全場域超聲顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，所述菲涅爾環(huán)陣超聲換能器與所述待檢測樣品之間采用耦合劑進(jìn)行耦合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無盲區(qū)的全場域超聲顯微鏡成像系統(tǒng)，其特征在于，所述三維運(yùn)動平臺包括電機(jī)驅(qū)動電路、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)與Z軸電機(jī)，所述計算機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動電路電連接，所述電機(jī)驅(qū)動電路分別與所述X軸電機(jī)、所述Y軸電機(jī)和所述Z軸電機(jī)電連接，所述X軸電機(jī)用于驅(qū)動所述待檢測樣品沿X軸方向運(yùn)動，所述Y軸電機(jī)用于驅(qū)動所述待檢測樣品沿Y軸方向運(yùn)動，所述Z軸電機(jī)用于驅(qū)動所述待檢測樣品沿Z軸方向運(yùn)動。