光声显微镜机电控制系统的设计与实验研究

发布时间：2021-07-28 00:36

　　光声成像是近年来发展的一种新型的成像技术。该技术以光声效应为基础,通过检测样品产生的光声信号来重建被测样品的内部信息。它同时具备了光学成像技术分辨率高和声学成像技术穿透深度深的优点,可以提供高分辨率、高对比度的二维/三维图像。论文开发了一套光声显微镜机电控制系统,并设计了系统的硬件和软件。然后,通过生物医学成像实验验证了系统的性能及可靠性。论文的主要工作如下:1、根据光声成像的原理设计了光声显微镜机电控制系统的技术方案。然后,对方案的各个部分进行了详细地论证和设计。2、实现了系统的硬件控制部分和数据处理部分。其中,硬件部分主要包括:二维扫描平台的控制、光纤光路的搭建、光声信号的捕捉和信号的采集。3、采用商业LabVIEW软件,编写程序代码实现了光声成像系统的用户控制面板和图像显示功能,包括二维扫描控制、串口通信、数据采集与存储。同时,设计了命令控制软件包,实现了对扫描平台和上位机串口通信的控制。4、设计样品实验测试了整个系统的性能指标。在此基础上,采用该系统开展了光声成像技术在微血管成像、器官成像等方面的初步研究。论文成功搭建了一套光声显微成像机电控制系统。然后,通过实验验证了系统在微... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光声效应示意图

图 2. 2 石墨烯材料的光声信号成像理论程中，由于样品吸收激光能量而产生局部的温度上升，局部温度的。压力对组织的影响就会以压力波（光声信号）的形式进行传播，器阵列所接收。在压力波产生的过程中有两个重要的时间标尺：热弛s [39]。其中th 表示体元的热扩散时间，其定义为thcthd 2 像的空间分辨率，th 表示热扩散系数（m2/s）。体元的压力弛豫时scsvd 速（m/s）。生物组织受到激光照射后，被照射区域受热产生的膨胀

图 2. 3 光声断层成像系统[58]2.4.2 光声显微成像系统光声显微成像系统的结构装置如图 2.4 所示。可调谐脉冲激光器（重复频率为 20 Hz）的出射光束首先经过分光镜将光路分成两个部分：一部分被光电二极管接收，作为参考信号并对检测到的光声信号进行补偿；另一部分光束经过圆锥透镜后被发散，从而绕过了跟样品保持共轴的超声换能器，然后光束经过一个设计的光学聚光镜将光会聚到待测样品上。调整超声换能器相对于光学聚光镜的垂直位置，从而保证光学焦点和声学焦点重合，此时样品所产生的光声信号幅值最大、信号最强。光声信号被超声换能器所接收，再经过放大器放大和数据采集卡 A/D转换后送至上位机进行数据处理和图像重建。二维扫描平台根据计算机发出的同步信号，带动整个光路分别作 x 方向和 y 方向上的 B 扫描。当系统扫描完成后，根据采集到的光声数据即可重构出样品的三维光声图像。光声显微成像主要是通过声聚焦或者光学聚焦，来追求成像系统的空间分辨率。由于它是通过逐点扫描的方式获得光声信号，因此不需要复杂的图像重建算法。但是由于组织对光子的强散射作用，光声显微成像系统无法获得深层组织的高分辨率成像。


本文编号：3306839