ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７ ７１４６．２０１５．０６．００６
换能器的研究
李亚楠１，王 波２，周 燕１，彭 宽１，肖嘉莹１
（１．中南大学地球科学与信息物理学院生物医学工程系，湖南长沙４１００８３；
２．湖南大学生物学院，湖南长沙４１００８２）
摘 要：针对目前光声内窥成像中常用的基于压电陶瓷的中空聚焦超声换能器制作工艺复杂、定制费用高的 问题，本文利用ＰＶＤＦ压电薄膜声阻抗低、频响宽、易于加工等优点，以及环氧树脂介于ＰＶＤＦ和生物组织的声阻抗特性，制作了一款基于１１０μｍＰＶＤＦ压电薄膜的中空声透镜聚焦超声换能器。声场测试实验表明，该换能器纵向分辨率为０
．２２ｍｍ，焦点处横向分辨率约为０．６５ｍｍ，和理论设计值相符。随后又利用多模光纤和宽带介
质膜反射镜，通过仿体实验对其内窥成像效果进行了初步验证。相比于基于压电陶瓷的聚焦超声换能器，本方案极大的降低了内窥光声成像中所需的中空聚焦超声换能器的设计和制作成本，方便了实验室条件下内窥光声系统的开发。
关键词：光声内窥；超声换能器；ＰＶＤＦ；声透镜中图分类号：ＴＢ５５２文献标志码：Ａ
文章编号：１００７ ７１４６（２０１５）０６ ００４１ ０７
ＨｏｌｌｏｗＦｏｃｕｓｅｄＰＶＤＦＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｗｉｔｈＥｐｏｘｙＡｃｏｕｓｔｉｃＬｅｎｓｆｏｒ
ＰｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃＥｎｄｏｓｃｏｐｙ
ＬＩＹａｎａｎ１，ＷＡＮＧＢｏ２，ＺＨＯＵＹａｎ１，ＰＥＮＧＫｕａｎ１，ＸＩＡＯＪｉａｙｉｎｇ
１
（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＩｎｆｏ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅ
ｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｍｏｓｔｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓｆｏｒｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｎｄｏｓｃｏｐｙａｒｅｂａｓｅｄｏｎｃｅｒａｍｉｃｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａ
gff全贴合技术
ｔｅｒｉａｌｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｉｎｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ａｎｄｕｓｕａｌｌｙｒｅｑｕｉｒｅｓｐｅｃｉａｌｃｕｓｔｏｍｉｚａｔｉｏｎｔｈａｔｃａｎｂｅｃｏｓｔｌｙｅｘ ｐｅｎｓｉｖｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｈｏｌｌｏｗｌｅｎｓ ｆｏｃｕｓｅｄｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｂａｓｅｄｏｎ１１０μｍｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｉｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ（ＰＶＤＦ）ｆｉｌｍｉｓｐｒｅｓ ｅｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｉｍａｇｉｎｇ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｆｕｌｌｙｔａｋｅｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｌｏｗａｃｏｕｓｔｉｃｉｍｐｅｎｄ ｅｎｃｅ，ｂｒｏａｄａｃｏｕｓｔｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｂａｎｄ，ｅａｓｙ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｌｏｗｃｏｓｔｆｒｏｍｔｈｅＰＶＤＦｆｉｌｍ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｉｍｐｅｄ ａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＰＶＤＦｆｉｌｍａｎｄｂｉｏｌｏ
ｇｉｃａｌｔｉｓｓｕｅｏｆｔｈｅｅｐｏｘｙａｃｏｕｓｔｉｃｌｅｎｓ．Ｔｈｅｆｏｃｕｓｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｒａｎｓ ｄｕｃｅｒｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｗｉｔｈａｈｕｍａｎｈａｉｒ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｔｃａｎａｃｈｉｅｖｅａｎａｘｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ０．２２ｍｍ，ａｎｄａｌａｔｅｒａｌ
第２５卷第１期２０１６年２月 激 光 生 物 学 报ＡＣＴＡ ＬＡＳＥＲ ＢＩＯＬＯＧＹ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．６
Ｆｅｂ．２０１６收稿日期：２０１５ ０８ ０２；修回日期：２０１５ ０９ ２２
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（３１２００７４８）；国家自然科学基金青年科学基金（６１４０１５２０）资助
作者简介：李亚楠（１９９１－），女，河南济源人，硕士研究生，主要从事光声成像、内窥成像及聚焦超声传感器研究。
（）４１１６４９５４２＠ｑｑ．ｃｏｍ
通讯作者：肖嘉莹（
１９８１－），女，湖南湘潭人，副教授，主要从事超声的产生、传播的有限元机理研究，超声成像及光声成像的生物医学应用，以及超声成像在无损检测中的应用研究。（电话）１８６０８４０１６２２；（电子邮
箱）ｍａｇｇｉｃ＿ｙｕａｎ＠１２６．ｃｏｍ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ０．６５ｍｍａｔｔｈｅｆｏｃａｌｐｏｉｎｔ，ｗｈｉｃｈａｒｅｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｎ，ｉｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｉｍａｇｉｎｇｗａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｉｎｐｈａｎｔｏｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆａ１ｍｍｔｈｉｃｋｍｕｌｔｉ ｍｏｄｅｆｉｂｅｒ，ａｎｄａｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏａｔｅｄｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｌｅｎｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｃｅｒａｍｉｃｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｂａｓｅｄｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｈｅｒｅｃａｎｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｃｏｓｔｏｆｔｈｅｈｏｌｌｏｗｆｏｃｕｓｅｄｔｒａｎｓｄｕｃ ｅｒ，ｗｈｉｃｈｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｓｙｓｔｅｍｉｎｌａｂｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｎｄｏｓｃｏｐｙ；ＵＳｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ＰＶＤＦｆｉｌｍ；ａｃｏｕｓｔｉｃｌｅｎｓ
０ 引言
光声成像作为一种新型的无损成像技术，通过脉冲激光照射组织，由于热弹性效应产生超声信号，具有安全、穿透深度大、空间分辨率高等优点，近年来在血管生物学［１ ２］、肿瘤学［３ ４］、神经学［５ ７］、眼科［８ ９］等方面得到了广泛应用。内窥成像作为光声成像的重要分支，是将光声成像集成在内窥探头中对人体内部器官成像，同时达到高分辨率的要求［１０］，发展内窥成像系统可以解决光声成像穿透深度不足的问题。
近几年，一系列光声内窥成像系统被应用到在体实验中，如血管内窥［１１］、泌尿生殖系统［１２］、直肠［１３］内窥成像等，且内窥探头尺寸大小及成像分辨率不断突破。在这些光声内窥成像系统中，利用中空的聚焦超声换能器和光学／超声反射镜实现激光激发与超声探测路径的统一是一种常用的设计方法。ＪｏｏｎＭｏＹａｎｇ等人在２００９年设计了一种４．２ｍｍ直径的超声／光声双模态内窥探头，用于在体检测小鼠食道与直肠壁上的血管［１４］，并在２０１２年进一步将探头的直径缩小到了２．５ｍｍ［１５］，其中，２００９年的内窥系统中使用的是中空的非聚焦压电晶体超声换能器，２０１２年则在中空的压电晶体上加声透镜实现声聚焦；２０１２年他们构造的超声
／光声一体化内窥探头对成年兔的上消化道进行成像时同样也用了中空聚焦的超声换能器［１６］。然而，目前光声内窥系统中所用的超声换能器大都是基于压电陶瓷或者其它压电复合材料，其制作工艺复杂，且光声内窥系统中所需的中空聚焦超声换能器有特殊的结构要求，此类换能器一般需要向少数科研机构和公司定制，开发及制作费用非常高。
ＰＶＤＦ压电薄膜是一种常用的换能器制作材料，已经被广泛的应用在生物医学检测中。相对于压电陶瓷或其它复合压电材料，ＰＶＤＦ压电薄膜有较小的声阻抗值，可以实现与人体组织较好的声阻抗匹配；基于ＰＶＤＦ的超声换能器可以通过改变膜的厚度，较容易地实现高频特性；其次，ＰＶＤＦ压电薄膜相对于其他压电材料来说，形状易改变，可以比较轻易达到内窥系统的中空结构要求，且价格很低，利于减小换能器制作的成本。因此本文选择以ＰＶＤＦ压电薄膜为压电元件来进行中空聚焦超声换能器的制作。
聚焦超声换能器作为超声换能器的重要分支，目前主要有三种类型：自聚焦超声换能器、声透镜聚焦、相控阵聚焦系统。相控阵换能器可以通过电子控制线路调节焦距、焦斑的大小和焦斑的强度，但由于这种换能器对制作要求很高，电子控制线路庞大复杂，后期信号处理量大，因此成本相对较高。换能器自聚焦技术是直接把换能器压电单元的声接收面制作成曲面来进行声聚焦，通常应用在基于压电陶瓷或复合压电陶瓷材料的超声换能器中［１７ ２１］，由于ＰＶＤＦ薄膜是平面的不易弯曲成球面，因此基于ＰＶＤＦ的换能器大多是平面或线聚焦的，点聚焦的很少。基于声透镜的聚焦换能器由
于其结构和制作简单、材料便宜等优点在临床医学中被广泛应用。然而目前有关声透镜聚焦的超声换能器大多是以压电陶瓷［２２］或压电晶体［２１］为基础，基于ＰＶＤＦ压电薄膜的声透镜聚焦方式并不常见。
本文将充分利用ＰＶＤＦ压电薄膜成本低、声阻抗低、频带宽等一系列优点，结合声透镜设计和制作相对简单的特点，来尝试基于声透镜的ＰＶＤＦ中空聚焦超声换能器的制作，对其声场性能进行测试，并通过仿体扫描实验，对其在光声内窥成像中的应用性能进行测试。
１ 超声换能器的制作
由于声透镜位于ＰＶＤＦ压电薄膜与耦合介质（水或人体组织）之间，因此用来做声透镜的材料其声阻抗应该与耦合介质、压电薄膜的声阻抗相匹配，以防止由于声阻抗不匹配而引起超声在透镜内部反射，影响聚焦效果；此外，还要求其声速和耦合介质相差较大，使超声通过声透镜后更容易聚焦。本文选择的声透镜材料为环氧树脂，环氧树脂作为声透镜的常用材料，突出优点为浇铸成型，且本身就是粘合剂；其次由于树脂材料的声阻抗正好介于ＰＶＤＦ和水
２
４
激 光 生 物 学 报 第２５卷
之间，利于减小由于声阻抗不匹配造成的信号损失和干扰；此外其声速相比水差别较大，在水中的相对声折射率更高。本文选择的环氧树脂胶的声学参数如表１所示，该环氧树脂胶在声速、声阻抗方面都满足要求，因此可以用来做声透镜。
表１ 透镜材料与ＰＶＤＦ、水的声学特性对比Ｔａｂ．１ ＭｅａｓｕｒｅｄａｃｏｕｓｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｅｎｓｍａｔｅｒｉａｌｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＰＶＤＦａｎｄｗａｔｅｒ
声学性能Ａｃｏｕｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ声速
（ｍｓ １
）
Ｖｅｌｏｃｉｔｙ密度
料罐
（ｇｃｍ ３
）
Ｄｅｎｓｉｔｙ声阻抗（ＭＲａｙｌ）
ＡｃｏｕｓｔｉｃｉｍｐｅｄａｎｃｅＰＶＤＦ２０００１．７５３．５环氧树脂胶
２６７０１．０３２．７５水
１４８９
１
１．４８
中空聚焦超声换能器结构如图１所示，本工作中选择的是１
１０μｍＰＶＤＦ压电薄膜（ＭＥＡＳ），其两面为银电极。在加入声透镜前，先用导电银胶（ＥＳ ＯＬＤＥＲ３０２２）将直径为８ｍｍ左右的圆形（圆心处打了１ｍ
ｍ孔，光纤直径约为０．６ｍｍ）ＰＶＤＦ膜正极与屏蔽线正极相连，然后固定在背衬材料上；屏蔽线负极则与外径９ｍｍ的铝制屏蔽壳相连，同时ＰＶＤＦ膜的负极与屏蔽壳连通；密封完成确定接收超声信号没有问题后，在ＰＶＤＦ膜上加声透镜，由于环氧树脂胶在混合时都会产生气泡，气泡会影
响超声接收效率，因此在进行配比时采取加热法去除气泡。先将Ａ组分加热至１００度左右，随着温度的升高，Ａ组分流动性逐渐变大，将气泡排出，同理加热Ｂ组分，等Ａ、Ｂ两组分降温后混合，相对于直接混合，气泡数量会大量减少；然后以亚克力球为模型将树脂胶压出凹面，在放置亚克力模型前先在球面上喷洒油性脱膜剂，室温下静待２４小时至树脂胶完全固化后即可去除亚克力球；然后在透镜中心处打孔，注意与ＰＶＤＦ膜上的孔对齐，
便于放置光纤。
图１ 声透镜聚焦换能器（ａ）结构示意图；（ｂ）实物图
Ｆｉｇ．１ Ｌｅｎｓｆｏｃｕｓｅｄｕｌｔｒａｓｏｕｎｄｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ａ）Ｓｃｈｅ
ｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；（ｂ）Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
理想的声透镜聚焦超声换能器的焦距ｆ与曲率
半径和声透镜材料有关，如公式（１）所示［
２３］
ｆ＝
Ｒ
１ １／ｎ
（１）
Ｒ是声透镜的曲率半径，ｎ为超声在透镜中的传播速度与在水中的传播速度之比。公式（１）只有在薄透镜条件下才可以成立，因此在制作声透镜时要尽量控制胶层厚度，尽量使得边缘厚度低于０．１Ｒ。本文选用的是直径１４ｍｍ的亚克力球模型，理论焦距为１６ｍｍ。
２ 实验与结果讨论n0492
２．１ 声场测试
本文用制作完成的中空聚焦超声换能器对头发丝进行光声成像实验来对其基本性能进行测试。实验装置如图２（ａ）所示，激光器Ｑ ｓｗｉｔｃｈｅｄＮｄ：ＹＡＧ激光器（Ｎｉｍｍａ ６００，ＢｅａｍｔｅｃｈＣｏ．）发出的１０Ｈｚ的５３２ｎｍ脉冲光照射在制作好的琼脂仿体上，仿体由琼脂粉、脂肪乳、墨汁制作，散射和吸收系数分别为
１ｍｍ １、０．０７ｍｍ １［２４］
，仿体中埋有一根竖直的头发（与仿体表面相距１ｍｍ，光照强度为４０ｍＪ／ｃｍ２）。
制作完成的中空聚焦超声换能器在二维步进电机（ＴＳＡ１５０ ｂ，Ｚｏｌｉｘ）的带动下，对头发丝产生的声场进行扫描，其中Ｙ方向为平行于换能器轴的方向，Ｘ方向为垂直于头发丝及换能器轴的方向。Ｘ方向的扫描步长为０．１ｍｍ，扫描长度为８ｍｍ；Ｙ方向扫描
３
４第１期 李亚楠等：用于光声内窥的中空声透镜聚焦ＰＶＤＦ换能器的研究
步长为０．５ｍｍ，扫描长度１２ｍｍ。换能器接收到的信号经超声放大器（５０７２ＰＲ，Ｏｌｙｍｐｕｓ，２０ｄＢ）用采
集卡（
多媒体教室讲台
ＬＤＩ４００ＳＥ，ＤＩＹＡＮＧ，５０ＭＨｚ）
采集存储。图２ 探头声场测试（ａ）光声成像声场测试装置示意图；（ｂ）纵向不同位置头发丝成像结果Ｆｉｇ．２ Ａｃｏｕｓｔｉｃｆｉｅｌｄ：（ａ）Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ；（ｂ）Ｂ ｍｏｄｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｈａｉｒａｔｄｉｆ ｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈ
当换能器在Ｙ方向的位置一定时，其进行Ｘ方向扫描得到的头发丝信号可以构成一幅Ｂ扫描图像。通过比较在Ｙ方向不同位置的Ｂ扫描图像，就可以得到换能器的声场灵敏度分布及特性。如图２（ｂ）所示，其中Ｙ轴坐标代表换能器和头发丝之间的距离。从图中看到，随着头发丝相对换能器的距离由近到远移动时，其Ｘ方向的半高宽尺度先是由大到小，然后再逐渐变大，且在位于１６ｍｍ附近时达到最小。由此得到本文所制得的聚焦换能器的焦距大约为１６ｍｍ，与设计值相符。
在确定该超声换能器的聚焦效果之后，对其中心频率及空间分辨率进行分析。图３
（ａ）中的蓝曲线为换能器焦点处对头发丝的进行Ａ扫描得到的脉冲时域信号，对其进行希尔伯特变换得到的包络形状如图中红曲线所示。测量得到，此包络的半高宽为０．１５μｓ，由于水中的声速为１．４８ｍｍ／μ
ｓ，可得到此换能器在水中的纵向分辨率约为０．２２ｍｍ。然后对此Ａ扫描信号进行频谱分析可得，其中心频率为３
．２５ＭＨｚ， ６ｄＢ频宽约从０．５ＭＨｚ到７ＭＨｚ，如图３（ｂ）所示。而未加声透镜前，基于１１０μｍ厚的Ｐ
ＶＤＦ换能器中心频率约为５ＭＨｚ，加上声透镜后其响应频率向低频方向移动，推测是因为声透镜的
材料构成造成的影响［１５］
。
聚焦换能器的横向分辨率计算如公式（
头笼
２）所示［１０］。
ｒ＝０．７１υ／（ｆ·ＮＡ）（２）
其中υ为超声在介质中的传播速度，ｆ为中心频率，
ＮＡ为声透镜的数值孔径。本文制作的声透镜数值孔径约为０．５５，其中心频率测得为３．２５ＭＨｚ，故横向分辨率的理论值约为０．６ｍｍ。图３（ｃ）为焦点处Ｂ扫描图像中头发丝的横向轮廓，测量其半高宽得到换能器的实际横向分辨率为０．６５ｍｍ，与理论值符合。
４
４ 激 光 生 物 学 报 第２５卷
图３ 超声换能器响应特性（ａ）时间响应特性；（ｂ）频率响应特性；（ｃ）焦点位置横向点扩展函Ｆｉｇ．３ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：（ａ）Ｔｉｍｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅ；（ｂ）Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅ
；（ｃ）Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｐｏｉｎｔｓｐｒｅａｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｆｏｃｕｓ２．２ 内窥旋转扫描实验
为进一步验证制作的ＰＶＤＦ中空聚焦换能器在光声内窥系统中的应用，本文对其进行了内窥旋转扫描仿体实验，实验装置如图４所示。Ｑ ｓｗｉｔｃｈｅｄＮｄ：ＹＡＧ激光器发出的５３２ｎｍ脉冲光经凸透镜聚焦后耦合到芯径为６００μｍ的多模光纤中，光纤穿过聚焦超声换能器中心的小孔，发出的激光经换能器和４５度斜放的宽带介质膜反射镜反射到样品上，换能器及其下方的介质膜反射镜由一个３Ｄ打印的支架支撑，样品产生的光声信号经反射镜反射后被换能
器接收。环形仿体通过一个塑料模具固定在圆形水槽底部，３Ｄ支架支撑超声换能器及反射镜处于环
形仿体的中心，水槽与旋转电机（ＲＡＰ２００，Ｚｏｌｉｘ）连接，扫描过程中水槽随旋转电机进行旋转，而超声换能器与反射镜保持静止。步进电机控制台（ＳＣ３００，Ｚｏｌｉｘ）通过电脑控制旋转电机旋转，同时超声换能器接收的信号经超声放大器（５０７２ＰＲ，Ｏｌｙｍｐｕｓ，２０ｄＢ）和采集卡（ＬＤＩ４００ＳＥ，ＤＩＹＡＮＧ，５０ＭＨｚ）存储到
电脑上。
图４ 内窥光声扫描实验装置图（ａ）实验装置示意图；（ｂ）实验装置实物图
Ｆｉｇ．４ Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｓｃａｎｎｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ（ａ）Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ；（ｂ）Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ
实验所用的环形仿体照片如图５（ａ）所示，环形内径为１２ｍｍ，外径为３０ｍｍ，散射和吸收系数仍分
别为１ｍｍ １和０．０７ｍｍ １，仿体中不同位置竖直插入
三根直径约为０．３ｍｍ的金属丝。利用旋转电机控制水槽旋转使聚焦超声换能器对三根金属丝进行３６０度环形扫描，步进０．５度，共７２０步。实验结果ibm as400
如图５
（ｂ）所示，从图中可以看出，三根金属丝都可以清晰地成像，其分布与图５（ａ）中的金属丝的分布十分吻合，且随着三根金属丝与旋转中心距离的不同，其横向尺寸也略有不同。由此可见，在光声内窥成像条件下，系统可以对目标的光吸收分布进行真实的还原。
５
４第１期 李亚楠等：用于光声内窥的中空声透镜聚焦ＰＶＤＦ换能器的研究
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