[实用新型]一种光声显微镜合束器结构

说明书

本实用新型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‑声两方面的高效合束。

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

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。

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。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的灵敏度不足问题，本实用新型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。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

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。

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。

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。

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。

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。