[发明专利]一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法，激光器发出的激光依次经光圈、聚光透镜、针孔、ND滤光器、光纤准直器、第一物镜、光束取样镜、平面镜、第二物镜、矫正透镜、直角棱镜和长菱形透镜后照射在样本上，样本设置在充满水的水箱内，长菱形透镜上方设置有超声探头，超声探头经放大器与数据获取PC点连接，数据获取PC通过扫描控制PC与激光器连接，长菱形透镜的底部设置有声透镜，声透镜浸没在充满水的水箱中能够进行声学耦合。本发明基于共聚焦光声测量技术协同测量皮肤/仿体内部压力及温度信号，达到温度和压力参数同时测量的目的。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法。

背景技术

光声效应是当物质受到周期性强度调制的光照射时，产生声信号的现象。用光照射某种媒质时，由于媒质对光的吸收会使其内部的温度改变从而引起媒质内某些区域结构和体积变化；当采用脉冲光源或调制光源时，媒质温度的升降会引起媒质的体积涨缩，因而可以向外辐射声波。这种现象称为光声效应。

利用光声效应进行温度探测的基本原理是利用声波速度和物质的热膨胀系数等随着组织温度和压力的改变而发生变化，导致组织所产生的光声信号幅度随组织温度和压力变化而波动，进而利用光声信号进行生物组织温度和压力的同时测量。在光声温度和压力测量技术中，光声信号的产生取决于生物组织对激光的吸收，使得光声温度和压力的测量具备光学测量的高灵敏度与高分辨率的特性；而超声波在组织中有良好的穿透性能，使得光声信号具备探测表层以下组织的潜力；并且光声探测能够实现实时的温度和压力显示。因此，光声测温测压有潜力成为一种在探测灵敏度和穿透性能上都具有优势的无创的组织测温测压方法。

目前，在临床上常利用激光祛斑、祛痣、脱毛等，激光疗法已然成为一种美容手段。人体组织各部分对不同波长激光的吸收能力不同，可以通过选择特定波长的激光，选择性地吸收激光能量破坏病变色素等目标色基的同时尽量不损伤周围正常组织。根据皮下色素尺寸和深度选择合适的激光脉宽，使目标色基吸收的激光能量不向外扩散，从而达到损伤目标色基而保留周围正常组织的治疗目的，但是在治疗过程中经常需要监测组织的温度和压力数据。因此，如何同时测量组织中的温度和压力信息成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于光声效应的耦合同步测量系统及方法，基于共聚焦光声测量技术协同测量皮肤/仿体内部压力及温度信号，达到温度和压力参数同时测量的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种基于光声效应的耦合同步测量系统，包括激光器，激光器发出的激光依次经光圈、聚光透镜、针孔、ND滤光器、光纤准直器、第一物镜、、光束取样镜、平面镜、第二物镜、矫正透镜、直角棱镜和长菱形透镜后照射在样本上，样本设置在充满水的水箱内，长菱形透镜上方设置有超声探头，超声探头经放大器与数据获取PC点连接，数据获取PC通过扫描控制PC与激光器连接，长菱形透镜的底部设置有声透镜，声透镜浸没在充满水的水箱中能够进行声学耦合。

具体的，在第一镜物和平面镜之间设置有能够监测激光强度波动的光电二极管，光电二极管设置在光束取样镜的下方。

具体的，直角棱镜和长菱形透镜之间设置有硅油用于声光同轴对准，长菱形透镜贴近硅油侧会透过光信号反射声信号。

进一步的，长菱形透镜的底部设置出声透镜。

具体的，针孔的位置偏离聚光透镜的焦点设置，用于匹配针孔和基模光束的直径实现有效的空间滤波。

具体的，激光和声波位于样品的同侧。

具体的，激光器为二极管泵浦固态激光器。

本发明的另一个技术特征是，一种基于光声效应的耦合同步测量方法，利用权利要求1所述的基于光声效应的耦合同步测量系统，具体测量步骤如下：