一种光声显微镜合束器结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光声显微镜合束器结构，包括光学模块、光声合束镜、声学模块和外部罩壳；光学模块包括光学聚焦元件，光声合束镜包括离轴抛物面声反射镜和中心锥孔，声学模块包括超声换能器和声波导；光学聚焦元件通过中心锥孔与离轴抛物面声反射镜连接，光学聚焦元件的光轴、中心锥孔的中心线和离轴抛物面声反射镜的会聚轴在同一条直线上，且光学聚焦元件的光焦点和离轴抛物面声反射镜的焦点在同一点上；离轴抛物面声反射镜通过声波导与超声换能器连接。本案结构对入射光不存在损耗，能够避免声透镜或声传输介质固液界面的声能量损失，能够有效提高超声束的接收灵敏度，可以保证光

【技术实现步骤摘要】
一种光声显微镜合束器结构


[0001]本技术涉及一种利用带锥形孔的抛物面超声反射聚焦镜实现高灵敏度光声共聚焦的合束器结构，属于光声显微镜技术。

技术介绍

[0002]光声显微镜作为一种非侵入性的生物医学成像技术，近几年得到了飞速地发展。光声显微镜既具有声学方法对深层组织分辨率高的优点，又具有光学方法在功能成像、分子成像和成像对比度等方面的优势。这些优点使得光声显微镜被广泛地应用生物医学的诸多领域。
[0003]探测灵敏度和成像分辨率是评价光声显微镜系统性能优劣的两个重要指标。高探测灵敏度意味着检测到的光声信号具有更高的信噪比，获得的光声图像具有更小的背景噪声和斑点噪声；同时还意味着成像所需的激光能量更低，生物成像具有更高的安全性。通过适当的光路和声路设计，使得光声显微镜的光学焦点与声学焦点重合，可以实现高探测灵敏度。因此，光
‑
声共聚焦性能对于提升光声显微镜系统性能至关重要。
[0004]现有的光声合束器大多使用不同类型的平面声反射镜的设计，包括透明玻璃板，多孔不锈钢反射器和其他设计。在以上这些设计中，超声波束大多被超声波换能器聚焦。另一选择是使用超声透镜进行聚焦，由于透镜和周围介质的声速之间存在差异，因此可以调节透射超声束的相位。但是，这些透射式设计会降低检测灵敏度：考虑到反射器处的声束变向，超声波束的路径被延长，使得换能器必须具有更长的焦距。然后，由于更长的焦距，有效声学数值孔径将降低，从而使检测灵敏度大大降低。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的灵敏度不足问题，本技术提供一种利用离轴抛物面声反射镜实现超声有效聚焦，并同时实现光声共焦，从而实现高灵敏度高分辨率光声显微镜及其成像方法。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：
[0007]一种光声显微镜合束器结构，包括光学模块、光声合束镜、声学模块和外部罩壳，光学模块、光声合束镜和声学模块限位安装在外部罩壳内部；光学模块包括光学聚焦元件及可选的其他光学元件，光声合束镜包括离轴抛物面声反射镜和中心锥孔，声学模块包括超声换能器和声波导；光学聚焦元件通过中心锥孔与离轴抛物面声反射镜连接，光学聚焦元件的光轴、中心锥孔的中心线和离轴抛物面声反射镜的会聚轴在同一条直线上，且光学聚焦元件的光焦点和离轴抛物面声反射镜的焦点在同一点上；离轴抛物面声反射镜通过声波导与超声换能器连接。
[0008]优选的，所述离轴抛物面声反射镜的中心轴与超声换能器的声轴线在同一条直线上，或者离轴抛物面声反射镜的中心轴经镜面反射后与超声换能器的声轴线在同一条直线上。
[0009]优选的，所述声波导的中心线为存在一次弯折的折线，折线的两部分分别与离轴抛物面声反射镜的中心轴和超声换能器的声轴线在同一条直线上，在弯折处设置平面声反射镜，折线的一部分经平面声反射镜镜面反射后与折线的另一部分重合。
[0010]优选的，所述平面声反射镜与离轴抛物面声反射镜的中心轴成45
°
夹角。
[0011]优选的，所述中心锥孔的形成件向外延伸形成限位盖板，限位盖板结合外部罩壳将声波导封闭在离轴抛物面声反射镜和超声换能器之间，或限位盖板结合外部罩壳及平面声反射镜将声波导封闭在离轴抛物面声反射镜和超声换能器之间。
[0012]优选的，所述外部罩壳包括形成光学模块、光声合束镜和声学模块限位安装结构的罩壳壳体，在罩壳壳体对应光学聚焦元件光线入射端端的位置处形成机械孔，在机械孔的侧壁上设置照明单元。
[0013]优选的，将罩壳壳体用于安装超声换能器的位置称为超声换能器安装座，超声换能器安装座内径与超声换能器外径相适配，在超声换能器安装座的内壁设置通液槽。
[0014]优选的，所述离轴抛物面声反射镜上开设照明孔，照明孔朝向离轴抛物面声反射镜的焦点；也可以根据需要在离轴抛物面声反射镜上开设其他功能需要的孔。
[0015]优选的，所述照明孔为与离轴抛物面声反射镜的会聚轴成一定夹角的柱状孔，所有照明孔均匀环绕离轴抛物面声反射镜的会聚轴设置。
[0016]优选的，所述光学聚焦元件为光学显微物镜。
[0017]有益效果：本技术提供的光声显微镜合束器结构，相对于现有技术，具有如下优势：（1）完全使用反射镜来聚焦超声束，避免了声透镜或其它透射类声学器件带来的额外声能量损失，从而有效提高超声束的接收灵敏度；（2）通过锥形通孔进行入射光传输，对入射光不存在损耗；（3）完全通过声波导进行声传输，避免固体、液体不同传输介质时对声波带来的波形转换能量损失，也避免了声阻抗不匹配的额外能量损失，保证了光
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声两方面的高效合束；（4）离轴抛物面反射镜的反射特性使得反射的准直超声波束平行传输，从而有充分的空间调整工作距离或增加其它组件，易于与其它设备组合；（5）通过限位安装即可做到光
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声的大致共聚焦，结构简洁实用，稳定可靠。
附图说明
[0018]图1为本技术的主视角结构剖面示意图；
[0019]图2为本技术的侧视角结构剖面示意图；
[0020]图3为本技术中光声合束镜的设计原理示意图；
[0021]图中包括：1
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光声合束镜；11
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离轴抛物面声反射镜；111
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会聚轴；112
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中心轴；113
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焦点；12
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中心锥孔；13
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限位盖板；2
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光学聚焦元件；3
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声学模块；31
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超声换能器；32
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超声换能器安装座；33
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声波导；34
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平面声反射镜；4
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外部罩壳；41
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罩壳壳体；42
‑
器械孔；43
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照明孔。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术作更进一步的说明。
[0023]如图1、2、3所示为一种光声显微镜合束器结构，包括光学模块、光声合束镜1、声学模块3和外部罩壳4，光学模块、光声合束镜1和声学模块3限位安装在外部罩壳4内部；光学
模块包括光学显微物镜，光声合束镜1包括离轴抛物面声反射镜11和中心锥孔12，声学模块3包括超声换能器31和声波导33。
[0024]所述外部罩壳4包括形成光学模块、光声合束镜1和声学模块3限位安装结构的罩壳壳体41，在罩壳壳体41对应光学聚焦元件2光线入射端端的位置处形成机械孔42，在机械孔42的侧壁上设置照明单元；将罩壳壳体41用于安装超声换能器31的位置称为超声换能器安装座32，在超声换能器安装座32的内壁设置通液槽。所述中心锥孔12的形成件向外延伸形成限位盖板13，限位盖板13结合外部罩壳4及平面声反射镜34将声波导33封闭在离轴抛物面声反射镜11和超声换能器31之间。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声显微镜合束器结构，其特征在于：包括光学模块、光声合束镜（1）、声学模块（3）和外部罩壳（4），光学模块、光声合束镜（1）和声学模块（3）限位安装在外部罩壳（4）内部；光学模块包括光学聚焦元件（2），光声合束镜（1）包括离轴抛物面声反射镜（11）和中心锥孔（12），声学模块（3）包括超声换能器（31）和声波导（33）；光学聚焦元件（2）通过中心锥孔（12）与离轴抛物面声反射镜（11）连接，光学聚焦元件（2）的光轴、中心锥孔（12）的中心线和离轴抛物面声反射镜（11）的会聚轴（111）在同一条直线上，且光学聚焦元件（2）的光焦点和离轴抛物面声反射镜（11）的焦点（113）在同一点上；离轴抛物面声反射镜（11）通过声波导（33）与超声换能器（31）连接。2.根据权利要求1所述的光声显微镜合束器结构，其特征在于：所述离轴抛物面声反射镜（11）的中心轴（112）与超声换能器（31）的声轴线在同一条直线上，或者离轴抛物面声反射镜（11）的中心轴（112）经镜面反射后与超声换能器（31）的声轴线在同一条直线上。3.根据权利要求1所述的光声显微镜合束器结构，其特征在于：所述声波导（33）的中心线为存在一次弯折的折线，折线的两部分分别与离轴抛物面声反射镜（11）的中心轴（112）和超声换能器（31）的声轴线在同一条直线上，在弯折处设置平面声反射镜（34），折线的一部分经平面声反射镜（34）镜面反射后与折线的另一部分重合。4.根据权利要求3所述的光声显微镜合束器结构，其特征在于：所述平面声反射镜（34）与离轴抛物面声反射镜（11）的中心轴（112...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶超，张翔，刘晓峻，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：新型
国别省市：