光声层析成像技术的研究进展

光声层析成像技术是一种新兴的医学成像技术,具有高分辨率、高对比度、高穿透深度的优点。文章简要介绍光声层析成像技术的原理,并报道基于单聚焦换能器扫描的层析成像技术和基于多探元超声探测方式的层析成像技术,指出该技术在医学检测上具有重要的应用前景。     

原子力声显微镜的原理及应用

原子力声显微镜结合了超声检测技术的三维成像能力与原子力显微镜的纳米尺度成像的近场显微技术。它在商用的原子力显微镜设备的基础上加以压电超声传感器产生声激励,并使用锁相放大器对数据进行收集分析,既可得到三维的纳米级的清晰形貌图,又能通过建模分析样品表面的接触刚度及样品的弹性模量。目前,原子力显微镜被广泛应用于材料领域,用于检测样品的机械性能,比如样品的接触刚度、薄膜高分子材料的弹性模量,同时还运用于医学生物领域,用于观察细胞的超微结构及其表面和亚表面的弹性模量等。     

扫描电子声显微镜对骨组织的成像

1引言自1980年由Brandis和Rosencwaig以及Cargill分别建立扫描电子声显微镜(SEAM)以来,由于它可以高分辨率[1]地同时获得试样表面电子显微镜像(SEM)和亚表面SEAM像以及试样制备简     

扫描电子声显微镜的成像机理及其应用

扫描电子声显微镜是近几年国际上发展起来的一种新型的显微微观察与成像工具，由于它的成像机理与以往的扫描电镜完全不同，特别是它能进行非破坏性的揭示样品亚表面特性的能力。因此，正越来越多的受到人们的重视与研究。本文主要介绍了扫描电子声显微镜的发展历史，简述了电子声成像技术的基本工作原理。     

线性调频技术在光声检测中的应用

利用线性调频对光强进行调制，是一种兼有脉冲和单频调制优点的一种新的激光强度调制技术。它的自相关函数更接近于δ函数，因此，它比 相关无声检测中常用的伪随机噪声编码调制，具有更宽的频谱，是一种进 行物质光学、热学和力学性质快速检测的良好方法。本文将简述该技术的 基本原理，实验装置及初步实验结果。本工作得到国家自然科学基金的资助。     

血管网光声成像的机器学习抗散射仿真研究

乳腺癌已成为全球女性发病率最高的肿瘤疾病,微血管成像对乳腺癌的治疗方案和预后有重要意义。光声层析成像术(Photoacoustic Tomography, PAT)可有效对乳腺癌内微血管网进行成像,但肿瘤组织内部的异质微结构和钙化点的散射对成像质量影响较大。针对该问题,文章基于U-Net的卷积神经网络对不同颗粒散射条件下软组织中血管网图像散斑开展仿真研究。仿真结果表明,该神经网络可以学习光声散斑图像和成像目标之间的映射关系,提取出隐藏在噪声中的血管光声信号,并重建出轮廓清晰、背景清晰的高质量血管图像,表明U-Net网络可以从高度模糊的散射图像中提取出有效的光声信息,实现目标图像的高清重建,在乳腺癌的诊断成像中具有广阔的应用前景。     

采用稀疏测量数据的有限角度光声层析成像的研究进展

生物光声层析(Photoacoustic Tomography,PAT)成像可以反映生物组织的光吸收分布,定量测量组织的光吸收系数和散射系数,进而分析组织成分,为疾病的早期诊断和治疗提供可靠的依据。由于成像目标特殊的几何结构以及成像装置的机械结构、空间位置和成像时间等的限制,超声探测器只能在有限的角度范围内扫描,采集到稀疏的光声测量数据,导致重建图像中出现伪影和失真。针对有限角度扫描和稀疏测量数据问题,对目前主流的光声图像重建算法进行综述和分析。     

应用光声技术测定薄型材料导温系数的研究

本文报导了用光声技术测试和研究薄型试样导温系数的结果,建立了该方法的理论模型,介绍了实验装置和数据处理的方法。用本装置对三种标准和亚标准试样的测试结果表明,实测值和文献推荐值相当吻合。本文的基本理论和实验方法同样也适用于其它有机、无机等薄型材料。     

基于阵列探测方式的时域光声成像系统

将阵列超声探头和超声相控技术与光声成像相结合的成像系统,与采用水听器的单探头旋转扫描光声成像系统相比,避免了机械旋转机构给光声信号采集所带来的不稳定性,提高了数据采集速度．时域光声信号由64阵元线阵超声探头以电子相控聚焦的方式进行线性扫描采集,然后通过时域后向投影算法进行光声图像的重建．采用波长532nm、重复频率10Hz的脉冲激光,系统可快速重建样品内部光学吸收分部的二维图像,单帧图像数据采集时间小于200s,成像横向分辨率小于2mm．实验结果表明,采用此方法可显著提高系统对光声信号的扫描稳定性和成像效率,该系统是一种有潜在临床应用价值的光声成像系统．     

新型低温光声传感器

新型低温光声传感器Ｍ．Ｍ．ＡＩ－ｋｈａｆａｊｉ等１．前言Ｒｏｓｅｎｃｗａｉｇ和Ｇｅｒｓｈｏ对固体的光声效应作了理论分析以后，又对固体的光声特性作了许多研究。最近几年已开发出许多新的固态激光材料，因而需对它们的性质，尤其是它们的量予效率进行表征。许多激...     

扫描电子声显微镜用于维氏硬度压痕的研究

扫描电子声显微镜(SEAM)是80年代发展起来的无损检测设备。利用SEAM对脆性材料上维氏硬度压痕进行检测的结果充分显示了它在材料科学和硬度计量研究中的潜在应用前景。本文将对SEAM技术的基本原理及其在硬度计量上的可能应用作一简要的介绍。 当一有确定形状的压头,在恒定的试验力P的作用下压入试件表面时,试件在与压头的接触表面上所产生的反作用力F与形变的特征尺度a之间的关系可简化为图1的曲线,在施加试验力的半周期中,     

基于光声技术的火灾气体探测系统设计

近年来，针对标识性气体的探测成为火灾探测技术中发展最活跃的领域之一。将可检测极低浓度的某一气体的光声检测技术应用于极早期火灾气体产物的检测是一个新的尝试，将可能实现高灵敏度、高可靠性的火灾探测。但常规光声气体检测设备结构复杂、价格昂贵，必须恰当的重新设计才能应用到火灾探测系统中。分析了该技术在火灾探测中应用的关键问题,并提出了一种利用光声腔和光源间的“自由吸收路径”进行测量的光声气体探测系统，避免了对光源的窄带滤波要求，实现了在线式的气体检测。起始状态下，光声腔密封有纯CO气体，吸收光源中4.6 μm的辐射，产生一定强度的初始光声信号；当火灾气体产物流经吸收路径时，其中的CO气体吸收使到达光声腔的光辐射在4.6 μm波长上发生衰减，导致光声信号减弱，这个信号的变化量就反映了吸收路径中的CO气体浓度。     

工具显微镜最佳光栏的确定

本文介绍了通过实验确定工具显微镜最佳光栏的方法 ,并取得了很好的效果     

基于光流法的固体内部声传播方向测量

目前采用光弹设备测量超声传播方向多为人眼主观观测,其误差较大,难以实现精确的定量测量。将Farneback光流法应用于光弹图像的处理,并根据帧与帧之间的光流图来计算光弹图像中的超声传播方向,可以捕捉图像中的动态声场。在实验中对不同传播方向的超声进行了测量,其绝对偏差度数最大值为2.85°,测量结果较为准确。因此,Farneback光流法可用于光弹图像中声波传播方向的判断,且具有快速、准确和直观等特点。     

基于光声原理的火灾复合气体探测技术

监测燃烧过程中产生的气体（主要是CO）来探测火灾逐渐成为火灾探测中的一个重要领域。各种现有的气体传感器灵敏度比较低，不利于火灾的早期报警,利用基于光声原理的复合气体探测技术来进行火灾探测，能极大地提高探测器的灵敏度。将CO和CO2的检测结合起来，可降低探测器的误报率，有利于提高早期报警。     

光切显微镜数显化

1　前　言光切显微镜是精密的计量仪器 ,可测量Ｒ0 .8～10 0 μｍ的粗糙度。它所用光切法原理 ,就是利用一狭窄的扁平光束以一定的倾斜度投射到被测表面上 ,光束在被测表面上发生反射出来的表面微观不平度 ,在光束方向上用显微镜来观测。在仪器测量前 ,应先用标准尺对仪器进行定度 ,再将被测件放入物镜下 ,使被测的粗糙度成像在视场中 ,再按要求进行粗糙度的测量。整个方法复杂并且眼睛易疲劳 ,为了提高测量精度 ,实现光切显微镜测量的数显化 ,我们尝试改造现有的光切显微镜 ,在保留目测的前提下 ,在原照相系统中接收图像信号 ,选用面振ＣＣ…     

固体光声检测的两维理论

本文给出了四层媒质理论模型中有两层具有光吸收特性时，各层媒质中两维交变温度场的严格解，并由此导出目前光声检测中常用的传声器检测，光热光偏转检测，热透镜、光热光位移检测、光声压电和热释电检测中先声信号的理论表达式，使固体光学检测理论更系统化和实用化。     

基于无监督学习的高分辨光声重建

光声断层成像(Optoacoustic Tomography,OAT)是一种新兴的生物医学成像技术,在基础医学研究与临床实践中具有重要作用。针对现有光声断层成像空间分辨率较低的问题,提出了一种结合物理点扩散函数(Point Spread Function,PSF)模型和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的新型高分辨光声重建网络方法(Physical Attention U-Net,Phys-AU-Net)。该方法采用无监督学习策略,结合物理PSF模型和基于注意力机制的U-Net网络。其中,物理PSF模型用于完成对衍射受限机制的模拟,基于注意力机制的U-Net网络用于实现对高密度重叠吸收体图像的特征提取。在二者共同作用下,Phys-AU-Net突破了声衍射极限对于OAT成像空间分辨率的限制。实验结果表明,Phys-AU-Net能够有效实现对声衍射受限光声断层图像的高分辨重建,其性能相较于U-Net网络具有较大程度提升,在结构相似性指标(Structural Similarity,SSIM)方面提升了43.5%,在峰值信噪比(Peak Sign...