Page 34 - 《应用声学》2023年第4期

696 2023 年 7 月

Ӝᦡࡏ 似的聚丙烯酰胺凝胶仿体 [19] ，其示意图如图5所示，
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PZT૱ᑟ٨ 该仿体为中空圆柱形半透明仿体，其内径 3 mm，外
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ԍႃెந 径8 mm。内径大于光声探头宽度(2.5 mm)，保证光
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ᬷੇஊܸᔇྟ 声探头旋转时不被干涉。在仿体内部放置总计 3 根
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铅笔芯作为成像目标，在距离中心约6.0 mm分别放
(a) ᰴ༧ஐАܦଊ݀ᄊഷ੕᭧ᇨਓڏ 置两根石墨棒，其直径分别为0.35 mm 和0.15 mm，
在距离中心约 6.5 mm 放置 1 根直径为 0.35 mm 石
墨棒。

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Nd:YAG laser 800 nm OPO டॎᐑཥ Аጜ ڍࠀ٨ ͌ʹ

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(b) ᰴ༧ஐАܦ૱ᑟ٨ࠄྭڏ 图 4 光声内窥成像系统的装置示意图
Fig. 4 Schematic diagram of the photoacoustic
图 3 高灵敏光声探头装配截面图及实物图
endoscopy imaging system
Fig. 3 Assembly sectional view and physical draw-
ing of high sensitive photoacoustic probe 表 1 成像系统参数汇总
Table 1 Summary of imaging system pa-
3 内窥光声成像实验研究 rameters

3.1 光声内窥成像系统 激光器参数 数值
为了实现光声内窥成像，图 4 所示的是搭建的 激光脉宽/ns 10
成像系统的装置示意图，其由激光器、系列光学透 重复频率/Hz 10
激光波长/nm 750
镜、光纤、光声换能器、电机、后置放大器、数据
能量密度/(mJ·cm −2 ) 7
采集卡和图像处理计算机组成。其成像流程是：由 换能器参数 数值
脉冲激光器(OPOTEK-Phocus 532型)产生脉宽约 中心频率/MHz 30
10 ns、重复频率 10 Hz 的短脉冲激光，设置其输出 −6 dB 带宽/% 49.9
激光的波长为 750 nm。脉冲激光首先经过系列透
镜和多模光纤将激光引入到待测仿体表面。经过激
光功率计计量，到达待测目标组织处激光能量密度
仅为 7 mJ/cm 。光声探头接收到的光声信号，接
2
入后端放大器，其采用射频放大模块 HMC580，在
30 MHz 处增益最大可达22 dB，完成光声信号的增
强。输出信号经过一个截止频率为 32 MHz 的低通
滤波器 (Mini-Circuits-15542，BLP-30+)后，在激光
器的同步信号同步下接入输入阻抗为 50 Ω、最高采 图 5 自制仿体示意图
样率 250 Msps 的数据采集卡 (Queentest-QT1138)， Fig. 5 Self-made phantom sketch map
将光声信号转化为数字信号，并存储于实验计算机
中。表1展示的是此成像系统的核心参数的汇总。 4 实验结果

3.2 仿体制备 4.1 光声信号SNR对比
为了在图像层面进一步评估带集成前端放大 为了表征自制高灵敏光声探头对光声成像
器的光声换能器的性能，制备了与人体声学参数类 SNR 的提升，图 6 比较了传统光声探头和自制的带