目前,光學分辨率光聲顯微成像（OR-PAM）技術(shù)已經(jīng)取得了微米甚至亞微米級別的橫向分辨率。與之相矛盾的是,廣泛用于光聲探測的壓電基超聲換能器的探測帶寬有限,導致光聲成像縱向分辨率遠低于其橫向分辨率,使三維成像嚴重失真。此外,壓電超聲換能器的探測靈敏度較低,破壞了光聲成像的圖像質(zhì)量。因此,研發(fā)新型的光聲檢測方法實現(xiàn)光聲信號的高靈敏、寬帶檢測,對提升光聲成像至關(guān)重要。在光聲成像中,受激產(chǎn)生的光聲信號不僅幅值很低,而且脈寬很短,為此本論文提出了一種基于石墨烯表面波的新型光聲檢測方法,以精準響應這一微弱光聲脈沖波。石墨烯表面波對溶液折射率的微小變化具有超高敏感性,能夠提高光聲檢測的靈敏度;表面波的超快時間響應和強局域特性,可以增大光聲的檢測帶寬。基于這一原理,我們構(gòu)建了棱鏡/石墨烯/水溶液組成的全內(nèi)衰減反射（ATR）結(jié)構(gòu),用于瞬態(tài)光聲波的檢測。首先,本論文利用時域有限差分數(shù)值模擬方法研究了石墨烯表面波與外界聲壓的相互作用。理論結(jié)果表明:石墨烯表面波電場對聲壓引發(fā)的溶液折射率變化極為敏感,其與入射光偏振態(tài)、入射角、石墨烯層厚等參數(shù)密切相關(guān)。以此為指導,我們設(shè)計了ATR光聲檢測裝置,其入射角接近全... 

【文章來源】：深圳大學廣東省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光聲成像基本原理

生物體內(nèi)部常見組織的光譜吸收特性如圖1.2 所示。由圖 1.2 可見，血紅蛋白 Hb、含氧血紅蛋白 HbO2和黑色素等物質(zhì)對短波長脈沖光具有較強的吸收，通常用短波長脈沖激光激發(fā)產(chǎn)生光聲信號。其他成分如油脂，蛋白等對長波長脈沖激光具有較強的吸收，適合用長波長脈沖光作為激發(fā)源。圖 1.2 不同組織光波長特異性吸收 （Hb：血紅蛋白；HbO2（Oxygenated hemoglobin）：含氧血紅蛋白；Melanin：黑色素；Elastin：彈性蛋白；Collagen：膠原蛋白；Lipid：油脂；)

隨著光聲顯微成像的發(fā)展和生物醫(yī)學應用的迫切需求，光聲成像涌現(xiàn)出了多種實現(xiàn)方式，如掃描計算光聲成像(PACT)，聲學分辨率的光聲顯微成像(AR-PAM)，光學分辨率的光聲顯微成像(OR-PAM)等。差異化的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了各自獨特的功能特性和成像對象。掃描計算光聲成像（PACT）：為了獲得高速數(shù)據(jù)采集，降低光聲成像的時間，提高光聲成像深度，超聲換能器陣列被應用到光聲成像領(lǐng)域，被稱之為 PACT（Photoacousticcomputer tomography）。整個成像區(qū)域被一大束激光激發(fā)，產(chǎn)生的光聲波被超聲換能器陣列同時探測。然后運用反轉(zhuǎn)算法，基于不用位置光聲信號傳播的飛行時間差異，構(gòu)建重建算法，用來實現(xiàn)重建高分辨成像[4-5]。大部分的超聲陣列如圖 1.3b 所示。成像平面的二維分辨率由重建決定，縱向分辨率由聲焦點長度決定。縱向掃描樣品，把二維圖像疊加呈現(xiàn) 3D 圖像。根據(jù)解刨學的要求，壓電陶瓷換能器的陣列一般制成線狀或環(huán)狀。


本文編號：3465077