[发明专利]具有改进的干扰信号抑制的光声传感器头和光声测量仪器

说明书

本发明涉及一种光声传感器头，用于探测声学信号，所述声学信号在样品(10)中通过吸收脉冲式的测量光(40)激励，所述光声传感器头包括对于测量光(40)透明的接触棱镜(20)，所述接触棱镜具有样品接触面(30)、与样品接触面(30)相对置地设置的探测面(70)和与探测面(70)相邻地设置的光入射面(50)以及用于将测量光(40)通过光入射面(50)朝向样品接触面(30)的方向入射的机构(60)，其中包括至少一个声转换器的探测装置(80)以覆盖探测面(70)的方式设置，其特征在于，测量光(40)的在样品接触面(30)处反射的部分指向探测面(70)或光入射面(50)，其中在探测面(70)和探测装置(80)之间设置有包含吸收测量光(40)的材料的材料层(90)。此外，本发明涉及一种光声测量仪器，所述光声测量仪器包括上述类型的光声传感器头、用于脉冲式的测量光(40)的光源、用于将测量光(40)输送给传感器头的装置、用于探测装置(80)的测量数据检测的装置和用于照射控制的装置，其促使光源在预定的时刻发出具有预定的脉冲时长的测量光脉冲(40)，其特征在于，测量仪器包括与用于照射控制的装置和用于测量数据检测的装置通信的用于测量数据评估的装置，所述用于测量数据评估的装置促使用于测量数据检测的装置仅在多个不重叠的时间区间期间检测探测装置(80)的测量数据，所述时间区间关于发出测量光脉冲(40)的时刻的时间位置是预定的并且所述时间区间的区间长度的总和小于在两个彼此跟随的测量光脉冲(40)之间的时间间隔。

技术领域

本发明涉及一种用于探测声学信号的光声传感器头，所述声学信号在样品中通过吸收脉冲式的测量光被激励，所述光声传感器头包括对于测量光透明的接触棱柱，所述接触棱柱具有样品接触面、与样品接触面相对置地设置的探测面和与探测面相邻设置的光入射面以及用于将测量光通过光入射面朝向样品接触面的方向入射的机构，其中包括至少一个声转换器的探测装置以覆盖探测面的方式设置。

本发明还涉及一种光声测量仪器，所述光声测量仪器包括上述光声传感器头、用于脉冲式的测量光的光源、用于将测量光输送至传感器头的装置、用于探测装置的测量数据检测的装置和用于照射控制的装置，所述用于照射控制的装置促使光源在预定的时刻发出具有预定的脉冲时长的测量光脉冲。

背景技术

光声测量仪器和传感器是已知的用于对物质通过其特征性的光吸收进行探测和定量分析的机构。为了针对要研究的物质检查样品，借助测量光来照射样品，所述测量光具有一个或多个光波长，所述光波长作为物质的特征性的吸收波长是预先已知的。测量光以脉冲的方式射入到样品中并且在那里与物质的分布相关地局部不同强度地吸收。借助光吸收输入的能量引起样品的发热和热机械膨胀。二者触发弛豫过程，所述弛豫过程将不均匀输入的能量分布到样品上，以便再次建立平衡。这经由热扩散和压力波——声波——经过样品、此外朝向样品表面传播发生。

发明内容

在本发明中，对在样品中通过光吸收产生的声信号进行探测和评估。对此，光声传感器头与样品表面机械接触地设置。传感器头具有设为用于所述接触的样品接触面，所述样品接触面通常构成为平坦面。传感器头由刚性的实心材料构成，例如由玻璃或由硬化的塑料构成，并且可以至少部分地吸收到达样品接触面处的、在样品中产生的声波，并且穿过实心材料引导到传感器头的与样品接触面相对置的外面上，所述外面称作为探测面。在探测面上设置有探测装置，所述探测装置包括至少一个声转换器，所述声转换器探测到达在那里的声波。常见的声转换器由压电材料制成并且直接将压力波动转换成电信号。

光声测量用于非侵入式地并且无破坏地确定流体、气体和固体的组成。其也常用在医学诊断中，其中传感器头与人体接触，如在身体内部中或在皮肤上。可能的测量应用尤其在于无损伤地确定血液内含物，如例如药物和酒精或也有血糖。

在光声测量中常见的测量变量是到达的声信号的幅值和其到达的时间。基于此，也可以关于样品的子体积、例如体素来重建样品的响应，使得可以推断出进行吸收的物质的量分布。此外，测量光可以出自可调谐的光源，例如激光器并且包括光谱范围。各个测量光脉冲可以分别包括光谱范围的不同分量并从而也与波长相关地触发声信号。这允许借助同一测量分析样品中的多种或全部物质。