一种基于石墨烯的光声成像装置及其成像方法

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯的光声成像装置及其成像方法。本发明的光声成像探头采用石墨烯薄膜粘贴在棱镜的表面，石墨烯薄膜的上表面粘贴盛放水的水槽，成像样本放在水槽中；探测光以全反射角的方向聚焦到成像样本上，激发光激发成像样本产生光声信号；石墨烯薄膜具有光偏振吸收特性，平衡探测器接收反射后受到光声信号调制的s偏振光和p偏振光，并将二者强度差的变化转变成电压信号，采集卡采集后的数据重建形成成像样本的光声图像；本发明通过石墨烯在全反射角附近对两种偏振光不同反射率的作用方式，能够探测传统超声换能器所不能探测的宽频光声信号；本发明系统简单，便于小型化和集成阵列实现大面积样品的快速光声成像。

主权项

一种基于石墨烯的光声成像装置，其特征在于，所述光声成像装置包括：探测光装置、光声成像探头、二维扫描台、激发光、偏振分束器、平衡探测器、高频放大器和采集卡；其中，所述光声成像探头包括水槽、石墨烯薄膜和棱镜，石墨烯薄膜的下表面附着在透明的基底上，基底通过折射率匹配液粘贴在棱镜的表面，石墨烯薄膜的上表面粘贴盛放水的水槽，成像样本粘贴在盖玻片上，放置在水槽中；所述盖玻片通过连接杆连接至二维扫描台；探测光装置发出圆偏振光，经透镜聚焦后，入射至超声探头的棱镜，以全反射角的方向聚焦在棱镜的底面，并在焦点处发生反射，在焦点处作为探测窗口；激发光照射至水槽，激发成像样本产生光声信号，并引起与石墨烯接触的水的折射率变化；所述石墨烯薄膜具有光偏振吸收特性，石墨烯薄膜周围的水折射率改变时，引起s偏振光和p偏振光的反射率发生不同的非线性变化；从棱镜反射出来的两种偏振光束受到光声信号调制；经透镜聚焦后，通过偏振分束器分成s偏振光和p偏振光，分别由高带宽平衡探测器的两个探头接收，s偏振光和p偏振光的强度差的变化转变成电压信号；经放大器后由采集卡进行数据采集；同时，所述二维扫描台带动成像样本进行二维扫描；对采集后的数据进行重建形成成像样本的光声图像。