[发明专利]一种用于光声成像的电控调焦超声探测器及其电控调焦方法

权利要求书

1.一种用于光声成像的电控调焦超声探测器，包括金属外壳，其特征在于，还包括：

环形超声换能器，其具有生成/接收超声波的发射/接收表面，

以及电控调焦声透镜，所述电控调焦声透镜包括疏水介电层、极性导电液体(A)、非极性绝缘液体(B)、第一及第二电极；所述金属外壳设有出线孔，所述的环形超声换能器与电控调焦声透镜同轴设置于金属外壳内部；

所述疏水介电层设置在所述的金属外壳内部的下端，

所述极性导电液体(A)和非极性绝缘液体(B)相互隔离，在弯月面上接触，并且具有不同的折射率，

所述第一电极，其由所述的金属外壳充当，通过疏水介电层与极性导电液体(A)和非极性绝缘液体(B)分离；

第二电极，其对极性导电液体(A)起电润湿效应作用；

所述疏水介电层具有对非极性绝缘液体(B)的可电润湿性，该可电湿润性在将电压施加于第一电极和第二电极之间的情况下变化，从而使弯月面的形状依赖于所述电压而变化，

其中当没有电压被施加于第一和第二电极之间，对非极性绝缘液体(B)的疏水介电层的可电润湿性在弯月面与介电层相交的两侧上基本上相等。

2.根据权利要求1所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述环形超声换能器包括环形压电元件、环形背衬、匹配层及环形吸声板，所述的环形压电元件、环形背衬、匹配层及环形吸声板同轴配置。

3.根据权利要求1或2所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述的环形压电元件是圆环结构,主频为20～50MHz，带宽为85％～115％，灵敏度为-35～-60dB；

所述的环形吸声板的材质为玻璃纤维材料，厚度为1～5mm，内径为3mm的圆环结构，表面光滑平整；

所述的匹配层为环氧树脂防水胶，采用喷涂方式涂在PVDF压电薄膜的发射/接收超声波的表面，匹配层厚度为1～3μm。

4.根据权利要求1所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述的极性导电液体(A)与非极性绝缘液体(B)均为无色透明液体，透光率不小于95％，且二者的密度相等。

5.根据权利要求1所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述疏水介电层包括凸型光学镜片、类椎体光学镜片及疏水介电层圆管，所述凸型光学镜片、类椎体光学镜片及疏水介电层圆管依次粘合于一体；所述类椎体光学镜片上部设置有凹弧型槽。

6.根据权利要求5所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述的环形超声换能器同轴设置于凸型光学镜片上部；所述的第二电极由金属环充当，金属环同轴设置于凸型光学镜片下部；电控调焦声透镜的电源线由所述的第一和第二电极组成，从金属外壳的出线孔引出。

7.根据权利要求5所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述的凸型光学镜片、类椎体光学镜片及疏水介电层圆管采用聚苯乙烯材料，其透光率不小于95％、透声率不小于92％。

8.根据权利要求5所述用于光声成像的电控调焦超声探测器，其特征在于，所述的非极性绝缘液体(B)位于类椎体光学镜片的上部，所述极性导电液体(A)位于非极性绝缘液体(B)上部，二者注满整个声透镜的内腔，最终注满的内腔内无气泡。

9.根据权利要求1-8中任一项所述用于光声成像的电控调焦超声探测器的电控调焦方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)在疏水介电层内装上所述的第二电极金属环；分别将极性导电液体(A)与非极性绝缘液体(B)注入整个疏水介电层的内腔，注满的内腔内无气泡，最后对整个疏水介电层密封，其中极性导电液体(A)与非极性绝缘液体(B)不可混合的，在弯月面上接触，并且具有不同的折射率；

(2)疏水介电层，其被安装在所述的金属外壳的内下部，然后将环形超声换能器设置于疏水介电层上部，金属外壳作为第一电极，金属环作为第二电极，分别从所述的金属外壳出线孔引出；

(3)根据实际需求，控制所述的外加调控电压以改变弯月面的形状，最终改变超声探测器的声焦长、焦斑直径、焦深，其中所述弯月面具有100和140度之间的与疏水介电层的接触角。

10.根据权利要求9所述的电控调焦方法，其特征在于，随着外加调制电压的增大，电湿润效应加强，弯月面的形变增大，导致弯月面的曲率半径减小，即声透镜对超声的聚焦能力更强，聚焦超声场焦距减小，焦点声压增大，焦点声能量增强，声束变细，声斑能量更加聚集。