一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器制造技術

本實用新型專利技術專利涉及一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，該探測器主要包括金屬外殼、壓電晶片、聲學透鏡及信號傳輸端子。其中外殼用于聲學透鏡、信號傳輸端子的夾持；壓電晶片為單個未分割的晶片并且壓制為球面，中間有一圓形孔用于通光；聲學透鏡由透光率大于90%，聲速與組織接近的材料制作而成，上表面為球面，曲率半徑與壓電晶片一致，下表面為平面，上下兩面經過拋光處理；信號傳輸端子包括正負兩極。本實用新型專利技術專利所設計的無水耦合單陣元聚焦光聲探測器解決了目前光聲成像領域需要水耦合的弊端，在保證透光率及不影響聲的接收情況下更方便臨床使用。

【技術實現步驟摘要】
一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器
本技術屬于臨床無損檢測領域，具體的屬于光聲顯微成像領域，涉及一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器。
技術介紹
光聲成像是近幾年發展非常迅速的一種無損成像方法，它是利用短脈沖激光照射到組織內部產生熱膨脹，從而產生超聲波進行成像。光聲成像激發源為短脈沖激光，接收源為高頻超聲信號，因此結合了光學的高分辨率、光譜吸收的特異性及聲學的低散射特點。與現有光學成像技術相比，光聲成像可以選擇性成像（光譜吸收的特異性），圖像對比度更高，并且由于超聲的低散射，成像深度更深；與現有超聲成像技術對比，分辨率更高，組織成分更易識別。因此，光聲成像是一種非常有潛力的無損成像方法。光聲成像的一個核心器件是探測器，探測器的主要作用是將超聲波轉換為電信號，但是要考慮到與激發光的匹配，不能簡單的沿用目前臨床上的超聲探測器。光聲成像用的探測器根據光聲成像的不同模式所需的探測器也不一樣，如光聲顯微成像一般都是單元的高頻超聲探測器，光聲體成像一般都是低頻的陣列探測器，光聲內窺成像則多采用單陣元并且設計成可以深入體內。目前光聲顯微成像領域都是采用激發光與聲探測器同軸共焦的設計以此來提高橫向分辨率。同軸共焦的方式需要考慮探測器的近場和遠場區域，探測器近場區域接收效率差異很大，因此一般不用近場而用遠場區域來接收超聲，超聲在空氣中衰減非常大，又不能在近場簡單的填充空氣，當前的做法是在近場區域填充水，一方面水的透光性好，另一方面水的聲衰減也很小。但填充水在臨床上的缺點也很明顯，水一旦臟了或者蒸發及灑了都需要更換，頻繁的更換不利于病人病情的檢測。此外，聚焦的超聲能明顯提高成像的分辨率，目前超聲聚焦是簡單的在平面超聲探測器前面加個聲學聚焦透鏡，聲學聚焦透鏡雖然能達到一定的聚焦效果，但設計起來比較困難，還要考慮與探測器本身的匹配問題，并且很可能引起波形的拖尾震蕩。
技術實現思路
本技術在現在基礎上克服當前技術的不足，提供一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，通過無水的設計避免頻繁換水帶來的弊端，并通過探測器陣元晶片自身球形聚焦的方式來避免聲透鏡的匹配，波形震蕩等問題。本技術所要解決的技術問題通過如下技術方案得以解決。一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，包括金屬外殼、壓電晶片、聲學透鏡及信號傳輸端子，金屬外殼與聲學透鏡緊密壓接，并與信號傳輸端子通過螺紋固定；壓電晶片為單個未分割球面晶片，并且中間有通光孔；聲學透鏡上表面為球面，曲率半徑與壓電晶片一致，下表面為平面，上下表面都經過拋光處理；信號傳輸端子分為正負極，負極直接與金屬外殼連接，正負極通過銀線與壓電晶片上下兩面的觸點連接；為防止壓電晶片、觸點、與聲透鏡和金屬外殼脫落，在壓電晶片上表面涂有防水膠，并將觸點、壓電晶片、聲透鏡覆蓋且與金屬外殼接觸。所述壓電晶片為PVDF（PolyvinylideneFluoride，聚偏氟乙烯）材質，晶片厚度為5μm~50μm，曲率半徑為5mm~20mm，中間通光孔半徑為0.5mm~2mm。所述聲學透鏡透光率大于90%，其聲阻抗為2.0g/cm2?μs~3.5g/cm2?μs，上表面為球面，曲率半徑與壓電晶片一致，對于球形壓電晶片，其焦長就等于曲率半徑，為了保證聲場焦區剛好緊挨著聲學透鏡下表面，聲學透鏡的對應厚度為5mm~20mm。所述金屬外殼一方面用于固定聲學透鏡及信號傳輸端子，另一方面也用噪聲屏蔽，其上端有螺紋用于與其它器件的連接。與現有技術相比，本技術的優點是：采用球面壓電晶片進行聲學聚焦，并利用透光的聲學透鏡替換水進行超聲波的耦合，既解決了目前光聲顯微成像探測器需要頻繁更換水，也避免了單一聲透鏡聚焦的弊端。附圖說明以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本技術。圖1是本技術一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器的側向剖面圖。圖2是本技術一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器的聲焦點與聲接收示意圖。圖3是本技術一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器的俯視圖。具體實施方式為使本技術實現技術手段、創作特征、易于了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本技術。一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，包括金屬外殼3、壓電晶片1、聲學透鏡2及信號傳輸端子4，金屬外殼3與聲學透鏡2緊密壓接，并與信號傳輸端子4通過螺紋固定；壓電晶片1為單個未分割球面晶片，并且中間有通光孔1-2；聲學透鏡2上表面為球面，曲率半徑與壓電晶片1一致，下表面為平面，上下表面都經過拋光處理；信號傳輸端子4分為正負極，負極直接與金屬外殼3連接，正負極通過銀線4-1、4-1與壓電晶片上下兩面的觸點4-3、4-4連接；為防止壓電晶片1、觸點4-3、4-4、與聲透鏡2和金屬外殼3脫落，在壓電晶片上表面涂有防水膠1-1，并將觸點4-3、4-4、壓電晶片1、聲透鏡2覆蓋且與金屬外殼3接觸。更進一步的，本技術的制作過程為：首先選定透光率大于90%，聲阻抗為2.0g/cm2?μs~3.5g/cm2?μs的材料，并將其上表面加工成曲率半徑為5mm~20mm的球面，下表面為平面，整體厚度為5mm~20mm的聲學透鏡2，上下表面進行拋光。然后選定厚度為5μm~50μm的PVDF薄膜，用激光切割機在薄膜中間切割出半徑為0.5mm~2mm的通光孔，再在上下表面鍍上0.5mm×1mm的銀帶作為觸點4-3、4-4，用銀線4-1、4-1將觸點延伸出來，之后將薄膜放在對應曲率半徑的球面模具上，在聲學透鏡2的球面涂上膠水后，將球面模具與聲學透鏡2的球面進行壓接。之后將銀線4-1、4-1與信號傳輸端子4連接，在壓電晶片上表面涂上防水膠1-1。本技術用于光聲顯微成像時，短脈沖激光從通光孔1-2中心通過，再透過透明的聲學透鏡2進入組織，組織內產生的聲信號為球面波，經由聲學透鏡2耦合進壓電晶片1，由于壓電晶片1為球面，因此只有與其曲率半徑一致的球面波1-3才能被接收，其它形式聲波會迅速相干后衰減，因此也只有壓電晶片1焦區1-4處的組織產生的超聲波才能被接收，焦區1-4緊挨著聲學透鏡下表面，這樣整個探測器與組織緊密接觸時能保證超聲波的有效接收。以上顯示和描述了本技術的基本結構、工作原理和本技術的優點。上述實施例為本技術較佳的實施方式，但本技術的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本技術的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，包括金屬外殼、壓電晶片、聲學透鏡及信號傳輸端子；其特征在于：所述金屬外殼與聲學透鏡緊密壓接，并與信號傳輸端子通過螺紋固定；所述壓電晶片為單個未分割球面晶片，并且中間有通光孔；所述聲學透鏡上表面為球面，曲率半徑與壓電晶片一致，聲學透鏡上表面與壓電晶片通過膠水壓接，聲學透鏡下表面為平面，上下表面都經過拋光處理；所述壓電晶片上下表面鍍有銀帶作為觸點，并用銀線將觸點延伸出來，銀線與信號傳輸端子正負兩極連接；所述信號傳輸端子分為正負極，其中負極還直接與金屬外殼連接。

【技術特征摘要】
1.一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，包括金屬外殼、壓電晶片、聲學透鏡及信號傳輸端子；其特征在于：所述金屬外殼與聲學透鏡緊密壓接，并與信號傳輸端子通過螺紋固定；所述壓電晶片為單個未分割球面晶片，并且中間有通光孔；所述聲學透鏡上表面為球面，曲率半徑與壓電晶片一致，聲學透鏡上表面與壓電晶片通過膠水壓接，聲學透鏡下表面為平面，上下表面都經過拋光處理；所述壓電晶片上下表面鍍有銀帶作為觸點，并用銀線將觸點延伸出來，銀線與信號傳輸端子正負兩極連接；所述信號傳輸端子分為正負極，其中負極還直接與金屬外殼連接。2.根據權利要求1所述的一種無水耦合單陣元聚焦光聲探測器，其特征在于：所述聲學透鏡透光率大于90%，其聲阻抗為2.0g/cm2?...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許棟，鄭毅，曾俏，紀軒榮，
申請(專利權)人：廣州佰奧廷電子科技有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東,44