[发明专利]一种深度可分辨的目标探测及消融系统

权利要求书

1.一种深度可分辨的目标探测及消融系统，其特征在于，所述的深度可分辨的目标探测及消融系统包括深度可分辨的目标探测模块和深度可分辨的目标消融模块，所述的深度可分辨的目标探测模块采集源自样本不同深度的荧光光谱，反演出目标的深度信息；所述的深度可分辨的目标消融模块对指定深度进行激光照射，消融指定的目标；其中：

所述的深度可分辨的目标探测模块包括第一激光器(1)、第一扩束器(3)、二向色镜(5)、分光镜(7)、轴锥透镜(8)、长波通滤光片(10)、透镜(11)、光纤探头(12)、光谱仪(13)、数据采集卡(14)及计算机(15)；

所述的目标消融模块包括第二激光器(2)、第二扩束器(4)、数字微镜器件(6)、控制板卡(16)、二向色镜(5)、分光镜(7)和轴锥透镜(8)；

在所述的深度可分辨的目标探测模块中，第一激光器(1)发出的激光经第一扩束器(3)扩束，通过二向色镜(5)后由分光镜( 7) 反射，反射后的激光由轴锥透镜(8)将光束汇聚于样本(9)的不同深度；源自样本(9)的不同深度的荧光信号经轴锥透镜(8)变成平行光束，通过分光镜(7)并由长波通滤光片(10)滤除激发光，随后经透镜(11)成像到光纤探头(12)的接收端的不同光纤束上，光纤探头(12)的成像端将荧光信号传输到光谱仪(13)的探测器上位于不同行的探测单元，并分别采集样本不同深度的荧光光谱，光谱仪(13)与数据采集卡(14)连接，数据采集卡(14)与计算机(15)连接，最后通过计算机(15)分析荧光光谱并计算目标的深度；

在所述的深度可分辨的目标消融模块中，第二激光器(2)发出的激光经第二扩束器(4)扩束后，经数字微镜器件(6)反射形成消融目标所需的环形光束，随后经二向色镜(5)和分光镜(7)反射，并由轴锥透镜(8)将光束汇聚于样本(9)的特定深度；数字微镜器件(6)与控制板卡(16)连接，控制板卡(16)与计算机(15)连接，计算机(15)及控制板卡(16)通过控制数字微镜器件(6)上的微镜单元，实现不同直径大小的环形光束，以特异性地对指定深度内的样本进行激光照射，进而消融指定深度的目标。

2.根据权利要求1所述的深度可分辨的目标探测及消融系统，其特征在于，所述的光纤探头(12)的接收端包括多组光纤，多组光纤排列成环形，每组光纤包括至少两列光纤，每组光纤沿环形的径向方向排列，位于不同直径的环形上的光纤可采集不同深度的荧光信号；光纤探头(12)的成像端将接收端上位于不同直径的环形上的光纤进行整合，并排列成不同行的光纤束，进而将荧光信号传输到光谱仪(13)的探测器上位于不同行的探测单元。

3.根据权利要求2所述的深度可分辨的目标探测及消融系统，其特征在于，在所述的深度可分辨的目标探测模块中，分析荧光光谱并计算目标的深度的具体步骤包括：

步骤1)对光谱仪(13)所测得的荧光光谱经计算机(15)做均一化处理，进而消除因不同深度所导致的荧光信号强度的差异；

步骤2)通过步骤1)中均一化后的荧光光谱的谱形，确定用于采集到目标荧光信号的有效光纤在光纤探头(12)采集端上的位置，即有效光纤所在的光纤环的直径；

步骤3)利用公式(1)计算目标的深度h，

其中R是有效光纤所在的光纤环的直径，η是透镜的放大倍数，α是轴锥透镜(8)的物理角度，β是轴锥透镜(8)的光束偏转角。

4.根据权利要求3所述的深度可分辨的目标探测及消融系统，其特征在于，在所述的深度可分辨的目标消融模块中，对处于一定深度范围内的目标进行消融的具体步骤包括：

步骤1)基于公式(1)得到的目标深度h在样本(9)内的深度信息，根据公式(2)，计算出消融目标所需激光光环的直径大小D，

其中，h是目标所在的深度，α是轴锥透镜(8)的物理角度，β是轴锥透镜(8)的光束偏转角；

步骤2)计算机(15)及控制板卡(16)通过控制数字微镜器件(6)，将位于直径大小D的环形上的微镜单元设置为“开”状态，即反射直径大小为D的激光至后续光路中，形成消融目标所需的特定直径的环形光束；

步骤3)环形光束通过轴锥透镜(8)汇聚后，对指定深度内的目标进行激光照射，进而消融指定目标。