光声显微镜——热弹波的一种应用

当物体某部分温度起伏时,发生热弹振动并发射弹性波,称为热弹波(Thermal wave或Thermoelastic wave)。热弹波的应用是很广泛的。热能的变化可以是不同类型的能量转换而来,不同形式的能都有可能成为热弹波的能源,其中光能是很早以前就被发现并用作热弹波的能源的,最近又有用扫描电镜的电子束作能源来照射样品产生热弹波从而成像的实验,因而,除电镜显微像外,同时又获得一种新信息——热弹像。 一束强度被调制的光束照射在样品上,产生频率与调制频率相同的声波(即热弹波),这一现象称为光声效应(Photoacoustic effect)。当然光能变为声能的过程中是经过了热能这个阶段的,而且反映了样品的吸收光谱特性。早期光吸收谱的研究仅限于透光物质,自1880年光声     

基于长焦区聚焦换能器的扫描光声乳腺成像技术

报道了一种利用长焦区聚焦超声换能器检测光声信号的扫描光声乳腺成像系统.通过增加聚焦换能器焦区的长度，该技术可以快速实现对大块组织(如乳腺)的光声成像.测试结果表明，该实验系统能够对大块模拟样品中吸收体的位置、尺寸以及光能量吸收情况实现较为准确的成像.另外，实验中，该系统还可便捷地与传统的超声技术相结合，从而实现多模式复合的乳腺癌诊断.初步结果显示了该技术路线在乳腺癌早期诊断应用上的前景. 关键词： 乳腺癌诊断 光声成像 扫描光声层析术 脉冲回波法     

基于多元相控技术的一体化光声快速成像系统

利用多元相控技术发展了一体化光声快速成像系统,该成像系统集成了激光传输、光声激发和光声信号探测.多元线性阵列探测器以反射模式接收光声信号,并通过相控聚焦技术快速成像,得到了不同深度的猪油模拟样品的光声像和活体动物不同直径血管的光声像,系统的横向分辨率为0.5 mm,光声采集成像时间为5 s.该一体化光声快速成像系统与现有的光声成像系统相比,具有快速方便等特点.     

基于柱弥散光源体内辐照的前列腺扫描光声成像仿体实验

光声成像技术是一种非常有前景的前列腺早期检测与成像的新技术. 在现有前列腺光声成像技术中, 通常采用的腺体外光源辐照方式由于受外围组织的影响, 容易减弱深部前列腺组织的光能量吸收, 导致辐照范围减小, 引起光声成像深度不足, 难以实现无损前列腺癌的检测. 本文基于前列腺组织的结构特征, 依据一种以柱状弥散光纤在尿道对前列腺实施光辐照、并利用外置于直肠内的长焦区聚焦式超声换能器检测光声信号的前列腺光声扫描成像技术, 构建了光声成像实验系统, 开展了仿体实验. 测试结果表明, 系统能够实现样品中吸收体的定位和成像, 结合柱弥散光源体内辐照可使成像深度提高, 同时侧向成像范围也较大. 初步结果表明, 借助柱弥散光源进行体内光辐照的光声信号新激发方式结合长焦区超声探头在前列腺癌早期无创诊断上具有潜在的应用前景.     

“扫描电声成像系统及其相关器件和材料”项目简介

扫描电声成像系统是在电子显微镜（SEM）的基础上，增加一电子束斩波系统，使入射到试样表面的电子束强度以频率f变化。由于电子与试样原子之间的非弹性散射，在电子束焦斑附近就形成一时变的热弹源，会同时激发出热波和声波。声波作为信息的载体透过试样，而被在试样背面相耦合的压电换能器接收，该信号经锁相放大器检测后再输入电子显微镜的成像系统。当强度调制的电子束在试样表面上扫描时，由于试样表面的形貌、局域的力学、热学、电学特性等的差异，形成具有不同衬度的电子声像（SEAM）。由于SEAM是一近场成像技术，它的成像分辨率不受远场夫朗和费衍射和中场的费涅尔衍射所确定的波长限制，它的最佳分辨率可优于0.5μm。而且它可以获得原位的试样表面的SEM像和亚表面的SEAM像。此外还有试样制备简单等优点。     

光热偏转成像实验

概述了光热偏转成像原理,搭建了热波成像光热偏转自动化检测系统,并实现了数据采集和数据处理的自动化.利用该实验系统绘制了直线划痕SrBT样品和三角划痕硅片样品的表面光热偏转图,成像结果清晰直观.     

自适应多光谱光声成像技术研究

光声成像技术是利用激光照射组织产生超声波成像的新型医学影像技术.在传统光声成像中,由于组织体内复杂的成分与环境会对入射光波产生较大的扰动而导致波前畸变、图像分辨率下降,从而降低诊断的准确性.为了克服这一影响,本文提出了一种自适应多光谱光声成像技术.该技术利用自适应光学技术可有效地降低组织对光波扰动的影响,提高系统成像分辨率与图像对比度.此外,该系统还融合了多光谱成像技术,可在多种波长下对目标成像,从而更好地进行组织结构识别、组分分析等.实验结果表明,该系统十分适用于复杂的生物组织光声成像,可极大地增强光声成像性能,在生物医学领域具有广阔的应用前景.     

基于声透镜的三维光声成像技术

基于声透镜的光声成像系统中, 由样品的光声压分布等效样品的吸收分布, 进行光声像重建, 但之前的这种等效是一种近似, 理论上并不准确. 本文阐述了声透镜三维光声成像的基本原理, 揭示了声透镜像面上光声压信号的时间分布与样品轴向吸收分布之间的关系; 提出用积分法和希尔伯特变换提取光声信号瞬时值法, 解调样品吸收系数分布并重建光声像; 实验上, 对不同样品分别用积分法和希尔伯特变换法获取样品的吸收系数, 重建光声像的横向和轴向分辨率均约为1 mm, 实现了真正的三维快速光声成像.     

基于BWO连续太赫兹波成像系统的无损检测

介绍了一种基于返波管（BWO）的太赫兹波成像系统。BWO连续太赫兹波成像是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像，透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收，然后经过电脑成像。给出了应用0.71THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例，并且测知该系统能够分辨出直径最小为1.5mm的小孔。这项工作揭示了使用BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安全检查领域是有效的。     

基于多元线性阵列探测器的快速光声层析成像

报道了一种基于相控聚焦的多元线性阵列探测器进行快速光声层析成像的方法和装置,并实现了模拟组织的光声层析成像。实验中采用波长为532nm脉宽为7ns的倍频Q-YAG激光器作为激发光源。多元线性阵列探测器由320个振元组成,采用相控聚焦的方法成像,每次由11个振群的探测器接受信号并合并1路,一幅图像由64路这样的信号组成。实验结果能够正确反映样品中的光学吸收分布。与现有的方法比较,本系统具有快速方便的特点,它有望成为一种组织功能在体成像的新方法,发展成为一种低成本的实用的临床诊断装置。