[发明专利]一种光声超声双模式高分辨显微成像系统及方法

权利要求书

1.一种光声超声双模式高分辨显微成像系统，主要包括脉冲激光发生器(1)、超声探头、数字延时器(10)、超声波发生器(11)、采集卡(13)、工作站(14)、三维扫描器(19)；

所述脉冲激光发生器(1)和工作站(14)、三维扫描器(19)电性连接；

所述工作站(14)和脉冲激光发生器(1)、采集卡(13)、三维扫描器(19)电性连接。

2.一种光声超声双模式高分辨显微成像方法，包括：

S1：三维扫描器(19)载着超声探头在工作站(14)的控制下在横向上移动一个步距，同时三维扫描器(19)输出一个位置同步信号；

S2：位置同步信号触发脉冲激光发生器(1)发出激光脉冲，最终被物镜(5)聚焦在样品(6)上，形成光焦点，激发产生光声信号，被超声探头接收后，通过放大器(12)放大，最终被采集卡(13)采集；

S3：位置同步信号同时送至数字延时器(10)，数字延时器(10)设置延时，输出信号触发超声波发生器(11)输出电信号至超声探头，发出一定频率的超声信号，并聚焦在样品(6)上，回波超声信号再次被超声探头接收通过放大器(12)方法，最终被采集卡(13)采集；

S4：重复前面步骤进行二维光栅扫描获取三维数据。

3.根据权利要求2所述的一种光声超声双模式高分辨显微成像方法，其特征在于，

S1中所述超声探头由声光耦合棱镜(8)和超声换能器(9)组成；

所述位置同步信号为方波信号。

4.根据权利要求2所述的一种光声超声双模式高分辨显微成像方法，其特征在于，

S2中物镜(5)应为长工作距离物镜，其工作距离应该长于声光耦合棱镜(8)的长度，

所述光焦点大小决定了光声成像的横向分辨率，为0.61λNA,λ为激光波长，NA为物镜数值孔径。

5.根据权利要求2所述的一种光声超声双模式高分辨显微成像方法，其特征在于，

S3所述数字延时器(10)的延时Δt大小应满足：超声信号应在光声信号被采集卡(13)采集完之后由超声波发生器(11)激励超声探头产生，以保证光声信号和超声信号不互相干扰，延时Δt应大于光声信号在超声探头传播的时间，光声信号在超声探头中传播的时间包括三部分，分别是处于水中的焦点到声光耦合棱镜(8)的传播的延时、声光耦合棱镜(8)中的传播的延时以及超声换能器(9)的延时；

所述的超声信号是通过声光耦合棱镜(8)底部的曲率半径为R的凹状球面声透镜聚焦在样品上的，声焦点大小为1.22v_sF/(fD)，其中v_s为水中的声速、F为声透镜的有效焦距、f为超声信号的中心频率、D为声透镜的孔径大小，其中有效焦距F计算为F＝R/(1-v_s/v_l)，v_l为声光耦合棱镜的声速；

所述超声信号的频率不能太低也不能太高，一般设置为50MHz-100 MHz，此时，声焦点大小可小于20微米。

6.根据权利要求2所述的一种光声超声双模式高分辨显微成像方法，其特征在于，

所述S4中使用三维扫描器(19)进行二维光栅扫描，且扫描步距大小应和光焦点大小相当。