一种线阵扫描布里渊散射弹性成像装置

1.本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种线阵扫描布里渊散射弹性成像装置。


背景技术：

2.本发明作为一种测量系统装置，主要是通过将微透镜阵列、扫描振镜和八通道光谱仪三种装置相结合，用于快速、高分辨检测生物组织各部分弹性模量。发明思想在于，布里渊散射是一种非弹性散射过程，其光谱特性与介质的属性(如密度、粘度、弹性模量等)密切相关，因此可采用布里渊散射弹性成像技术测量生物组织弹性模量。目前的布里渊散射弹性成像系统主要通过两种方式对样品某一区域弹性成像，一种是将样品放置在三维位移台上进行三维弹性检测；另一种是在系统中增加扫描振镜，进行x-y面的扫描，并调节样品高度进行z轴检测。然而，这两种方式均会增加检测样品所需的时间。采用布里渊散射弹性成像系统进行离体生物组织弹性检测时，检测时间过长可能导致组织变性，进而使得检测结果与生物组织真实弹性具有一定差异。同时，活体弹性检测时，检测时间过长，可能导致一定的组织损伤。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种线阵扫描布里渊散射弹性成像装置。
4.为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种线阵扫描布里渊散射弹性成像装置，该装置包括信号发生系统、信号接收系统和八通道光谱仪；
5.所述信号发生系统由窄线宽连续激光器、半波片、扩束镜、y向扫描振镜、微透镜阵列、针孔阵列滤波、第一平凸透镜、偏振分束镜、四分之一波片、显微物镜组成；所述信号发生系统中，所述连续激光器发射激光束，经半波片后，由扩束镜扩束后被y向扫描振镜反射至微透镜阵列，经针孔阵列滤波、第一平凸透镜聚焦后，透过偏振分束镜及四分之一波片，入射至物镜，在样品上形成八束聚焦光；
6.所述信号接收系统由显微物镜、四分之一波片、偏振分束镜、八通道光纤准直器阵列组成，信号接收系统中，八束聚焦光在样品处激发的多束后向布里渊散射信号光，通过显微物镜和四分之一波片后，被偏振分束镜反射，反射后的信号光由第二平凸透镜聚焦至八通道光纤准直器阵列；
7.所述八通道光谱仪的每个通道均由光纤准直器、凸透镜、扫描法布里-珀罗干涉仪、光电倍增管和八通道光子采集卡组成；信号接收系统接收到的多束后向布里渊散射信号光进入八通道光谱仪中，每束光分别依据纵向位置的不同进入不同的光谱仪通道中，每一光谱仪通道中，光纤准直器输出的准直信号光束，经凸透镜聚焦至法扫描法布里-珀罗干涉仪中，鉴频后的信号光被光电倍增管探测，探测到的散射信号由八通道光子采集卡进行采集并存储到计算机中进行处理，并显示采集到的布里渊光谱。
8.优选的，该装置还包括函数发生器、压电陶瓷控制器、示波器，所述函数发生器用
于产生重复扫描法布里-珀罗干涉仪的腔长所需的锯齿波或三角波电压，以扫过扫描法布里-珀罗干涉仪的一个自由频谱范围，且函数发生器也提供了八通道光子采集卡与扫描法布里-珀罗干涉仪的同步触发信号；所述压电陶瓷控制器用于提供扫描法布里-珀罗干涉仪内压电陶瓷的控制电压；所述示波器用来显示函数发生器控制信号及八通道光子采集卡接收到的触发信号波形。
9.优选的，所述发生系统中的八束聚焦光由微透镜阵列将由扩束镜扩束的宽场单光束聚焦获得，在样品处产生沿x轴的光束阵列，进而同时在样品x轴八处位置与样品相互作用，产生布里渊散射信号。
10.优选的，微透镜阵列与y向扫描振镜相结合，y向扫描振镜在y轴方向进行扫描，与微透镜阵列在样品的x轴所产生的光束阵列相匹配，调节y向扫描振镜偏转角度，使x轴光束阵列沿y向移动，进而实现检测样品x-y面上弹性的作用。
11.优选的，微透镜阵列与y向扫描振镜相结合检测样品x-y面上的弹性，检测完成一个高度的x-y面后，调节样品高度，重新检测x-y面，通过这种层析检测的方式，实现对样品的三维弹性检测。
12.优选的，八通道光纤准直器阵列由八个光纤准直器并联组成，用以接收在样品的x轴方向八个位置处产生的布里渊散射信号，并将八束散射信号分别传输至八通道光谱仪中。
13.本发明有益效果：
14.本发明将y向扫描振镜与微阵列透镜相结合，实现对样品在x-y面的快速线阵扫描，同时采用高光谱分辨的扫描法布里-珀罗干涉光谱仪，用以分辨由微阵列透镜产生的八个不同位置的布里渊散射信号；通过控制y扫描振镜向扫描时间及八通道光子采集卡的采集时间，可实现对样品x-y面弹性模量的快速、高分辨检测；提升了布里渊散射弹性成像系统的弹性检测时间，降低了组织变性而带来的差异，避免了对活体生物组织可能导致的损伤，对于将布里渊散射弹性成像系统应用于临床弹性检测具有重要意义。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
16.图1是线阵扫描布里渊散射弹性成像装置结构示意图。
17.附图标注：
18.1-窄线宽连续激光器、2-半波片、3-扩束镜、4-y向扫描振镜、5-微透镜阵列、6-针孔阵列滤波、7-第一平凸透镜、8-偏振分束镜、9-四分之一波片、10-显微物镜、11-样品、12-第二平凸透镜、13-八通道光纤准直器阵列、14-光纤准直器、15-凸透镜、16-扫描法布里-珀罗干涉仪、17-光电倍增管、18-八通道光子采集卡、19-函数发生器、20-压电陶瓷控制器、21-示波器、22-计算机
具体实施方式
19.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的
每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
20.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
21.参照图1，本发明的优选实施例，一种线阵扫描布里渊散射弹性成像装置，该装置包括信号发生系统、信号接收系统和八通道光谱仪；
22.所述信号发生系统由窄线宽连续激光器1、半波片2、扩束镜3、y向扫描振镜4、微透镜阵列5、针孔阵列滤波6、第一平凸透镜7、偏振分束镜8、四分之一波片9、显微物镜10组成；所述信号发生系统中，所述窄线宽连续激光器1发射激光束，经半波片2后，由扩束镜3扩束后被y向扫描振镜4反射至微透镜阵列5，经针孔阵列滤波6、第一平凸透镜7聚焦后，透过偏振分束镜8及四分之一波片9，入射至显微物镜10，在样品11上形成八束聚焦光；
23.所述述信号接收系统由显微物镜10、四分之一波片9、偏振分束镜8、八通道光纤准直器阵列13组成，信号接收系统中，八束聚焦光在样品11处激发的多束后向布里渊散射信号光，通过显微物镜10和四分之一波片9后，被偏振分束镜8反射，反射后的信号光由第二平凸透镜12聚焦至八通道光纤准直器阵列13；
24.所述八通道光谱仪的每个通道均由光纤准直器14、凸透镜15、扫描法布里-珀罗干涉仪16、光电倍增管17和八通道光子采集卡18组成；信号接收系统接收到的多束后向布里渊散射信号光进入八通道光谱仪中，每束光分别依据纵向位置的不同进入不同的光谱仪通道中，每一光谱仪通道中，光纤准直器14输出的准直信号光束，经凸透镜15聚焦至法扫描法布里-珀罗干涉仪16中，扫描法布里-珀罗干涉仪16的高精细度使该光谱仪系统具有极高的光谱分辨率，进而能够分辨微小布里渊频移，从而区分样品11不同位置的微小弹性差异；鉴频后的信号光被光电倍增管17探测，探测到的散射信号由八通道光子采集卡18进行采集并存储到计算机22中进行处理，并显示采集到的布里渊光谱；八通道光子采集卡18接收和存储光电倍增管17采集的x轴方向八个位置处的布里渊散射信号，并同时记录和显示布里渊光谱。
25.具体地，微透镜阵列5在x方向八个位置同时激发布里渊散射信号，y向扫描振镜4能使光束沿y方向扫描，将y向扫描振镜4与微透镜阵列5相结合，实现对样品11在x-y面的快速线阵扫描；同时，采用高光谱分辨的八通道光谱仪的扫描法布里-珀罗干涉光谱仪16，用以同时分辨由微透镜阵列5产生的八个不同位置的布里渊散射信号，通过控制y向扫描振镜4扫描时间及八通道光子采集卡18的采集时间，可实现对样品11的x-y面弹性模量的快速、高分辨检测。
26.本发明提升了布里渊散射弹性成像系统的弹性检测时间，降低了组织变性而带来的差异，避免了对活体生物组织可能导致的损伤，对于将布里渊散射弹性成像系统应用于临床弹性检测具有重要意义。
27.作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
28.本实施例中，该装置还包括函数发生器19、压电陶瓷控制器20、示波器21，所述函数发生器19用于产生重复扫描法布里-珀罗干涉仪16的腔长所需的锯齿波或三角波电压，以扫过扫描法布里-珀罗干涉仪16的一个自由频谱范围，且函数发生器19也提供了八通道
光子采集卡18与扫描法布里-珀罗干涉仪16的同步触发信号；所述压电陶瓷控制器20用于提供扫描法布里-珀罗干涉仪16内压电陶瓷的控制电压；所述示波器21用来显示函数发生器19控制信号及八通道光子采集卡18接收到的触发信号波形。
29.本实施例中，所述信号发生系统中的八束聚焦光由微透镜阵列5将由扩束镜3扩束的宽场单光束聚焦获得，在样品11处产生沿x轴的光束阵列，进而同时在样品11的x轴八处位置与样品相互作用，产生布里渊散射信号。
30.本实施例中，微透镜阵列5与y向扫描振镜4相结合，y向扫描振镜4在y轴方向进行扫描，与微透镜阵列5在样品11的x轴所产生的光束阵列相匹配，调节y向扫描振镜4偏转角度，使x轴光束阵列沿y向移动，进而实现检测样品11的x-y面上弹性的作用。
31.本实施例中，微透镜阵列5与y向扫描振镜4相结合检测样品x-y面上的弹性，检测完成一个高度的x-y面后，调节样品11高度，重新检测x-y面，通过这种层析检测的方式，实现对样品11的三维弹性检测。
32.本实施例中，八通道光纤准直器阵列13由八个光纤准直器14并联组成，用以接收在样品11的x轴方向八个位置处产生的布里渊散射信号，并将八束散射信号分别传输至八通道光谱仪中。
33.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
34.以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。