CN108535196A - 一种探测型光声显微系统及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探测型光声显微系统，所述系统包括：探测光产生装置、探测光光路、脉冲激发光产生装置、激发光光路、棱镜/金属膜/液体介质组成的表面等离子体共振检测装置、声学反射镜、光束分解光路。该探测型光声显微系统使用了一个二次曲面型声学反射镜，其允许脉冲激发光高通量、高分辨率的聚焦于待测样品上，高效激发光声信号；同时，使光声信号发生反射偏转，会聚于表面等离子体共振检测装置上。该架构既保留了表面等离子体共振检测的超宽频谱响应能力，又提升了其光声信号检测灵敏度，同时实现了反射模式的光声激发与探测。由此形成的超高灵敏、宽带光声成像系统，适合观测厚样品或者活体组织，从而实现对各类生物组织样本的高质量成像。

Description

一种探测型光声显微系统及成像方法

技术领域

本发明属于光声成像技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于声学反 射镜式的SPR(Surface Plasmon Resonance，表面等离子体共振)探测型光声 显微系统。

背景技术

光声成像技术为一种基于光声效应的新型无标记成像手段，通过激发光的 照射使生物样品发生热弹性效应产生超声波，由于样品对光的特异性吸收效应， 其不同部分所产生的超声信号也具有特异性，最后通过对这些超声波信号探测 可以对生物样品成像。

早期的光声断层成像具备200μm空间分辨率，其后的暗场照明型光声显微 镜不仅提升了横向分辨率至50μm，而且明显改善了图像质量，成功观测到皮下 (>3.0mm)黑色素肿瘤和血管网络的三维结构。光学分辨率光声显微镜达到 微米级横向分辨率，清晰成像了包括毛细血管甚至红血球细胞的微循环结构。

近年来，光声成像实现了亚波长分辨能力(甚至突破了光学衍射极限)， 同时大幅提高了图像采集速率，能够从亚细胞尺度上揭示重要的形态、功能和 动态信息。而现有的光声显微成像技术，不管是光学分辨率或声学分辨率的点 扫描技术，还是PACT面扫描技术，大都是基于压电陶瓷换能器的。由于压电基 超声换能器自身属性的限制，探测带宽一般在几十兆赫兹，纵向分辨率一般在 几十微米，探测灵敏度噪声等效声压800Pa。

其中，高分辨率、高灵敏度与更深的成像深度一直是发展成像手段的最终 目的，但是目前光声成像中由激发光激发的光声波一般是使用超声换能器直接 接收，此类探测器一般由压电陶瓷制作，由于该材料自身的某些性质，其探测 的带宽很窄，以至于光声成像的纵向分辨率与横向分辨率差异巨大，所成图像 严重失真。而且声波以球面波的形式传播，当光声波达到超声换能器时往往大 部分的能量会扩散到介质中，只有很少的一部分可以被探测器接收，这严重影 响了光声波探测的灵敏度与成像深度。

因此，现有的光声显微成像技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明针对以上现有光声显微成像技术存在的问题，提供一种基于表面等 离子共振的探测型光声显微成像系统，将SPR(Surface Plasmon Resonance， 表面等离子体共振)技术应用于光声成像，以提高光声成像系统的灵敏度，增 加成像深度和检测带宽，从而实现对生物组织样本的高质量成像。

第一方面，本发明实施例提供一种基于表面等离子共振的探测型光声显微 成像系统，其包括：探测光产生装置、探测光光路、脉冲激发光产生装置、激 发光光路、金属膜、液体介质、声学反射镜、光束分解光路和信号采集模组；

所述探测光产生装置用于产生探测光，所述探测光包括s分量和p分量，

所述脉冲激发光产生装置用于产生脉冲激发光，

其中，所述脉冲激发光依次经所述激发光光路和声学反射镜后作用于被测 对象产生光声波，所述光声波在所述液体介质中传播，使所述液体介质的折射 率产生周期性变化；

其中，探测光包括s分量和p分量，所述探测光沿所述探测光光路传播并 作用于所述金属膜的表面处，使所述金属膜产生表面等离子共振效应，所述探 测光的p分量在所述金属膜上的反射率随所述液体介质的折射率变化而变化；

其中，所述光束分解光路用于将所述混合偏振光分解为s偏振光和p偏振 光；

其中，所述信号采集模组用于采集所述s偏振光和p偏振光，并根据所述s 偏振光和p偏振光信号生成被测对象图像。

优选地，所述探测光光路包括依序排布的偏振片、玻片和第一凸透镜，所 述探测光依次经过偏振片、玻片和第一凸透镜，所述偏振片用于将所述探测光 束转变为线偏振光，所述玻片用于调整所述线偏振光s偏振光和p偏振光的分 量，所述第一凸透镜用于使所述线偏振光会聚并照射于所述金属膜的所述表面 处。

优选地，所述激发光光路包括依次排布的整束透镜组和显微物镜，所述脉 冲激发光依次经过整束透镜组和显微物镜，所述整束透镜组用于所述脉冲激光 光束的整束，所述显微物镜用于聚焦整束后的脉冲激光光束。

优选地，所述金属膜设置在一棱镜表面上，所述探测光经所述棱镜照射于 所述金属膜的表面处，所述棱镜用于折返所述探测光，使探测光激发表面等离 子体共振效应。

优选地，所述光束分解光路包括第二凸透镜和偏振分束器，所述第二凸透 镜用于会聚所述混合偏振光，所述偏振分束器用于将所述混合偏振光分解为s 偏振光和p偏振光。

优选地，所述信号采集模组包括光电探测器和上位机，所述光电探测器用 于采集并观察所述s偏振光和p偏振光，所述上位机与所述光电探测器通信连 接，其用于处理采集到的s偏振光和p偏振光信号，并进行被测对象的三维图 像重建。

优选地，所述激发光光路还包括补偿镜，所述补偿镜布置于所述显微物镜 和所述声学反射镜之间，其用于补偿激发光透过声学反射镜光斑形状变化。

第二方面，作为同一发明构思，本发明实施例还提供一种探测型光声显微 成像方法，其包括如下步骤：

生成脉冲激发光，所述脉冲激发光依次经激发光光路和声学反射镜后作用 于被测对象产生光声波，所述光声波在所述液体介质中传播，所述声学反射镜 接收所述光声波并将其会聚在金属膜的表面处，使所述液体介质的折射率产生 周期性变化；

生成探测光，探测光包括s分量和p分量，所述探测光沿光路传播并作用 于所述金属膜的表面处，使所述金属膜产生表面等离子共振效应，所述探测光 由于该效应在所述金属膜上的反射率随所述液体介质的折射率变化而变化；

所述混合偏振光分解为s偏振光和p偏振光；

采集所述s偏振光和p偏振光，并根据所述s偏振光和p偏振光信号生成 被测对象图像。

可选地，所述探测光光路包括依序排布的偏振片、玻片和第一凸透镜，所 述探测光依次经过偏振片、玻片和第一凸透镜，所述偏振片用于将所述探测光 束转变为线偏振光，所述玻片用于调整所述线偏振光s偏振光和p偏振光的分 量，所述第一凸透镜用于使所述线偏振光会聚并照射于所述金属膜的所述表面 处。

可选地，所述激发光光路包括依次排布的整束透镜组和显微物镜，所述脉 冲激发光依次经过整束透镜组和显微物镜，所述整束透镜组用于所述脉冲激光 光束的整束，所述显微物镜用于聚焦整束后的脉冲激光光束。

实施本发明实施例具有以下有益效果：

1)本实施例的显微系统及成像方法为一种基于表面等离子共振检测技术 (SPR(SPR，Surface Plasmon Resonance)的探测型光声显微系统及成像方 法，该探测型光声显微系统及成像方法使用了一个透明的声学反射镜来进行对 光声信号的会聚，使激发光可透过声学反射镜对样品直接进行光声信号激发并 实现光声信号在局部区域增强，而且激发系统与探测系统同侧，形成一套超高 灵敏度，超高成像深度，高检测带宽的反射式光声成像系统，将反射式结构与 表面等离子共振探测技术结合，可进行厚样品或者活体的成像，从而实现对生 物组织样本的高质量成像。

2)本实施例的显微系统及成像方法的表面等离子共振技术来进行检测并使 用声学反射镜会聚光声信号间接的提高了光声信号的强度，其灵敏度大概可以 相比较传统超声换能器会有大概2个量级的提高，相比较现在一般的SPR探测 系统也会有5到8倍的提升。在探测带宽方面，该系统理论上可以达到100MHZ， 具有很高的纵向分辨率。由于其具有反射式的光声成像结构，因此其可观察的 样品类型覆盖率更广。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方 式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需 要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施 方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例所述探测型光声显微成像系统的具体结构示意图；

图2是本发明实施例所述探测型光声显微成像方法流程示意图。

图中，偏振片1，玻片2，第一凸透镜3，棱镜4，第二凸透镜5，偏振分束 器6，光电探测器7，金属膜8，显微物镜9，补偿镜10，声学反射镜11，上位 机12，氦氖激光器13，脉冲激光光束14，整束透镜组15，去离子水16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中附图，对本发明实施方式中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式， 而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组 件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明 的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示 本发明的选定实施方式。基于本发明的实施方式，本领域技术人员在没有做出 创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、 “右”、“垂直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示 所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能 理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描 述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是 可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接 相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领 域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种基于表面等离子共振的探测型光声显 微成像系统，其包括：探测光、探测光光路、脉冲激发光、激发光光路、金属 膜、液体介质、声学反射镜、光束分解光路和信号采集模组；

具体而言，所述脉冲激发光依次经所述激发光光路和声学反射镜后作用于 被测对象产生光声波，所述光声波在所述液体介质中传播，所述声学反射镜接 收所述光声波并将其会聚在所述金属膜的表面处，使所述液体介质的折射率产 生周期性变化；本发明实施例中，所述脉冲激发光照射在被测对象时，由于热 膨胀效应样品发射出球面的光声信号，光声信号在去离子水中传播在声学反射 镜反射并会聚在金属膜的表面处，使金属膜附近的去离子水折射率发生周期性 变化。

具体而言，探测光包括s分量和p分量，所述探测光沿探测光光路传播并 作用于所述金属膜的表面处，使所述金属膜产生表面等离子共振效应，所述探 测光由于该效应在所述金属膜上的反射率随所述液体介质的折射率变化而变 化；本发明实施例中，由于表面等离子共振效应由一定角度射入的探测光中的p 分量在金属膜上的反射率会大大降低并会随着金属膜附近去离子水的折射率变 化而变化，且其反射光强也会随之发生周期性的变化，我们通过探测器接收该 信号来进行生物组织的成像。

具体而言，所述光束分解光路用于将所述混合偏振光分解为s偏振光和p 偏振光；

具体而言，所述信号采集模组用于采集所述s偏振光和p偏振光，并根据 所述s偏振光和p偏振光的光强差信号生成被测对象图像。

本发明实施例将一种新型的表面等离子共振检测技术引入光声成像领域， 并开创性的使用了一个透明的声学反射镜来进行对光声信号的会聚，使激发光 可透过声学反射镜对样品直接进行光声信号激发并实现光声信号在局部区域增 强，而且激发系统与探测系统同侧，形成一套超高灵敏度，超高成像深度，高 检测带宽的反射式光声成像系统，从而实现对生物组织样本的高质量成像。

需要说明的是，所述金属膜不局限于一种材料，例如金属膜(Au)或银膜 (Ag)材料，对于不同的金属膜激发表面等离子共振效应的材料厚度与入射光 角度都有所不同，所述液体介质优选但不限于是去离子水。

进一步地，所述声学反射镜优选但不限于是内部为椭球面的玻璃制声学反 射镜。其中，当激发光束聚焦在其内部面一个焦点处，由于激发光斑很小可以 看做光声信号是由一个点波源产生的，由于椭球面的几何性质，产生的球面声 波会通过声学反射镜反射并聚焦在另一个焦点处，而且由于各个方向所产生的 声波路径都相等，不会产生波的相干叠加而产生能量的抵消，所反射的信号完 全叠加在一起，大大增强其信号强度。

需要说明的是，使用的声学反射镜不局限于一种材料，可以是例如石英等 声波反射率较高的多种材料之一；其结构也不局限于一种，可以理解的是只要 可以很好的会聚声波的构造即可，本文不对其进行详述，但其均在本发明实施 例的保护范围之内。

在一个较佳实施例中，如图1所示，所述探测光光路包括依序排布的偏振 片、玻片和第一凸透镜，所述探测光依次经过偏振片、玻片和第一凸透镜，所 述偏振片用于将所述探测光束转变为线偏振光，所述玻片用于调整所述线偏振 光s偏振光和p偏振光的分量，所述第一凸透镜用于使所述线偏振光会聚并照 射于所述金属膜的所述表面处。其中，所述玻片优选但不限于为1/2玻片或1/4 玻片，所述探测光选用波长为633nm的探测光源，功率为10mw，该光通过偏振 片形成线偏振光，再通过二分之一玻片调节线偏振光的偏振方向。

在另一个较佳实施例中，如图1所示，所述激发光光路包括依次排布的整 束透镜组和显微物镜，所述脉冲激发光依次经过整束透镜组和显微物镜，所述 整束透镜组用于所述脉冲激光光束的整束，所述显微物镜用于聚焦整束后的脉 冲激光光束。本发明实施例设置了透明玻璃制成的声学反射镜，激发光经整束 透镜组和显微物镜整束和聚焦之后可透过所述声学反射镜直接进行激发，而且 激发出来的光声波信号可通过所述声学反射镜反射聚焦到一点，大大增强系统 的灵敏度与成像深度。所述脉冲激发光选用波长为532nm的纳秒脉冲激光器， 经过整束透镜组，由0.1NA的显微物镜聚焦照射在被测对象上产生光声信号。

优选地，所述金属膜设置在一棱镜表面上，所述探测光经所述棱镜照射于 所述金属膜的表面处，所述棱镜用于折返所述探测光，使探测光激发表面等离 子共振效应。其中，棱镜的形状优选但并不局限于等腰梯形棱镜，还可以是其 他角度的棱镜，例如直角棱镜等。其中，由一定角度入射的探测光在金属膜上 发生表面等离子共振效应，其反射光中的p分量强度会发生周期性变化。

优选地，所述光束分解光路包括第二凸透镜和偏振分束器(PBS)，所述第 二凸透镜用于会聚所述混合偏振光，所述偏振分束器用于将所述混合偏振光分 解为s偏振光和p偏振光。此外，需要说明的是，将混合光束分解为s偏振光 和p偏振光的器件并非只有偏振分束器(PBS)，还可以是沃拉斯顿棱镜等。

优选地，所述信号采集模组包括光电探测器和上位机，所述光电探测器用 于采集并观察所述s偏振光和p偏振光，所述上位机与所述光电探测器通信连 接，其用于处理采集到的s偏振光和p偏振光信号，并进行被测对象的三维图 像重建。具体而言，本实施例中，所述信号采集模组的控制程序控制二维位移 台扫描样品，采集的信号被采集卡所收集最后通过上位机处理构建图像。

优选地，所述激发光光路还包括补偿镜，所述补偿镜布置于所述显微物镜 和所述声学反射镜之间，其用于补偿激发光透过声学反射镜光斑形状变化。

需要说明的是，所述激发光与探测光的波长不局限于532nm与633nm，针对 不同的结构会有不同更加适合波长组合。

实施例2

如图2所示，本发明实施例还提供一种探测型光声显微成像方法，该方法 其包括如下步骤：

步骤101：生成脉冲激发光，所述脉冲激发光依次经激发光光路和声学反射 镜后作用于被测对象产生光声波，所述光声波在所述液体介质中传播，使所述 液体介质的折射率产生周期性变化；本发明实施例步骤101，所述脉冲激发光照 射在被测对象时，由于热膨胀效应样品发射出球面的光声信号，光声信号在去 离子水中传播在声学反射镜反射并会聚在金属膜的表面处，使金属膜附近的去 离子水折射率发生周期性变化。

步骤102：生成探测光，探测光包括s分量和p分量，所述探测光沿探测光 光路传播并作用于所述金属膜的表面处，使所述金属膜产生表面等离子共振效 应，所述探测光的p分量由于该效应在所述金属膜上的反射率随所述液体介质 的折射率变化而变化；本发明实施例步骤102中，由于表面等离子共振效应由 一定角度射入的探测光中的p分量在金属膜上的反射率会大大降低并会随着金 属膜附近去离子水的折射率变化而变化，且其反射光强也会随之发生周期性的 变化，我们通过探测器接收该信号来进行生物组织的成像，

步骤103：所述混合偏振光分解为s偏振光和p偏振光；

步骤104：采集所述s偏振光和p偏振光，并根据所述s偏振光和p偏振光 信号生成被测对象图像。

本发明实施例将一种新型的表面等离子共振检测技术引入光声成像领域， 并开创性的使用了一个透明的声学反射镜来进行对光声信号的会聚，使激发光 可透过声学反射镜对样品直接进行光声信号激发并实现光声信号在局部区域增 强，而且激发系统与探测系统同侧，形成一套超高灵敏度，超高成像深度，高 检测带宽的反射式光声成像系统，从而实现对生物组织样本的高质量成像。

需要说明的是，所述金属膜不局限于一种材料，例如金属膜(Au)或银膜 (Ag)材料，对于不同的金属膜激发表面等离子共振效应的材料厚度与入射光 角度都有所不同。

进一步地，所述声学反射镜优选但不限于是内部为椭球面的玻璃制声学反 射镜。其中，当激发光束聚焦在其内部面一个焦点处，由于激发光斑很小可以 看做光声信号是由一个点波源产生的，由于椭球面的几何性质，产生的球面声 波会通过声学反射镜反射并聚焦在另一个焦点处，而且由于各个方向所产生的 声波路径都相等，不会产生波的相干叠加而产生能量的抵消，所反射的信号完 全叠加在一起，大大增强其信号强度。

需要说明的是，使用的声学反射镜不局限于一种材料，可以是例如石英等 声波反射率较高的多种材料之一；其结构也不局限于一种，可以理解的是只要 可以很好的会聚声波的构造即可，本文不对其进行详述，但其均在本发明实施 例的保护范围之内。

可选地，所述步骤101中，所述探测光光路包括依序排布的偏振片、玻片 和第一凸透镜，所述探测光依次经过偏振片、玻片和第一凸透镜，所述偏振片 用于将所述探测光束转变为线偏振光，所述玻片用于调整所述线偏振光s偏振 光和p偏振光的分量，所述第一凸透镜用于使所述线偏振光会聚并照射于所述 金属膜的所述表面处。其中，所述玻片优选但不限于为1/2玻片或1/4玻片， 所述探测光选用波长为633nm的探测光源，功率为10mw，该光通过偏振片形成 线偏振光，再通过二分之一玻片调节线偏振光的偏振方向。

进一步地，所述金属膜设置在一棱镜表面上，所述探测光经所述棱镜照射 于所述金属膜的表面处，所述棱镜用于折返所述探测光，使探测光激发表面等 离子体共振效应。其中，棱镜的形状优选但并不局限于等腰梯形棱镜，还可以 是其他角度的棱镜，例如直角棱镜等。其中，由一定角度入射的探测光在金属 膜上发生表面等离子共振效应，其反射光中的p分量强度会发生周期性变化。

可选地，所述步骤102中，所述激发光光路包括依次排布的整束透镜组和 显微物镜，所述脉冲激发光依次经过整束透镜组和显微物镜，所述整束透镜组 用于所述脉冲激光光束的整束，所述显微物镜用于聚焦整束后的脉冲激光光束。 本发明实施例设置了透明玻璃制成的声学反射镜，激发光经整束透镜组和显微 物镜整束和聚焦之后可透过所述声学反射镜直接进行激发，而且激发出来的光 声波信号可通过所述声学反射镜反射聚焦到一点，大大增强系统的灵敏度与成 像深度。所述脉冲激发光选用波长为532nm的纳秒脉冲激光器，经过整束透镜 组，由0.1NA的显微物镜聚焦照射在被测对象上产生光声信号。

进一步地，所述激发光光路还包括补偿镜，所述补偿镜布置于所述显微物 镜和所述声学反射镜之间，其用于补偿激发光透过声学反射镜光斑形状变化。

优选地，所述步骤103中，所述光束分解光路包括第二凸透镜和偏振分束 器，所述第二凸透镜用于会聚所述混合偏振光，所述偏振分束器用于将所述混 合偏振光分解为s偏振光和p偏振光。此外，需要说明的是，将混合光束分解 为s偏振光和p偏振光的器件并非只有偏振分束器(PBS)，还可以是沃拉斯顿 棱镜等。

优选地，所述步骤104中，所述信号采集模组包括光电探测器和上位机， 所述光电探测器用于采集并观察所述s偏振光和p偏振光，所述上位机与所述 光电探测器通信连接，其用于处理采集到的s偏振光和p偏振光信号，并进行 被测对象的三维图像重建。具体而言，本实施例中，所述信号采集模组的控制 程序控制二维位移台扫描样品，采集的信号被采集卡所收集最后通过上位机处 理构建图像。

需要说明的是，所述激发光与探测光的波长不局限于532nm与633nm，针对 不同的结构会有不同更加适合波长组合。

通过以上描述可知，实施本发明实施例具有以下有益效果：

1)本实施例的显微系统及成像方法为一种基于表面等离子共振检测技术 (SPR,Surface Plasmon Resonance)的探测型光声显微系统及成像方法，该 探测型光声显微系统及成像方法使用了一个透明的声学反射镜来进行对光声信 号的会聚，使激发光可透过声学反射镜对样品直接进行光声信号激发并实现光 声信号在局部区域增强，而且激发系统与探测系统同侧，形成一套超高灵敏度， 超高成像深度，高检测带宽的反射式光声成像系统，将反射式结构与表面等离 子共振探测技术结合，可进行厚样品或者活体的成像，从而实现对生物组织样 本的高质量成像。

2)本实施例的显微系统及成像方法的表面等离子共振技术来进行检测并使 用声学反射镜会聚光声信号间接的提高了光声信号的强度，其灵敏度大概可以 相比较传统超声换能器会有大概2个量级的提高，相比较现在一般的SPR探测 系统也会有5到8倍的提升。在探测带宽方面，该系统理论上可以达到100MHZ， 具有很高的纵向分辨率。由于其具有反射式的光声成像结构，因此其可观察的 样品类型覆盖率更广。

参考具体实施方式，尽管本发明已经在说明书和附图中进行了说明，但应 当理解，在不脱离权利要求中所限定的本发明范围的情况下，所属技术领域人 员可作出多种改变以及多种等同物可替代其中多种元件。而且，本文中具体实 施方式之间的技术特征、元件和/或功能的组合和搭配是清楚明晰的，因此根据 这些所公开的内容，所属技术领域人员能够领会到实施方式中的技术特征、元 件和/或功能可以视情况被结合到另一个具体实施方式中，除非上述内容有另外 的描述。此外，根据本发明的教导，在不脱离本发明本质的范围，适应特殊的 情形或材料可以作出许多改变。因此，本发明并不限于附图所图解的个别的具 体实施方式，以及说明书中所描述的作为目前为实施本发明所设想的最佳实施 方式的具体实施方式，而本发明意旨包括落入上述说明书和所附的权利要求范 围内的所有的实施方式。

Claims (10)

1.一种探测型光声显微系统，其特征在于，所述系统包括：探测光产生装置、探测光光路、脉冲激发光产生装置、激发光光路、金属膜、液体介质、声学反射镜、光束分解光路和信号采集模组；

所述探测光产生装置用于产生探测光，所述探测光包括s分量和p分量，

所述脉冲激发光产生装置用于产生脉冲激发光，

其中，所述脉冲激发光依次经所述激发光光路和声学反射镜后作用于被测对象产生光声波，所述光声波在所述液体介质中传播，所述声学反射镜接收所述光声波并将其会聚在所述金属膜的表面处，使所述液体介质的折射率产生周期性变化；

其中，所述探测光沿所述探测光光路传播并作用于所述金属膜的表面处，使所述金属膜产生表面等离子共振效应，所述探测光的p分量由于该效应在所述金属膜上的反射率随所述液体介质的折射率变化而变化；

其中，所述光束分解光路用于将所述混合偏振光分解为s偏振光和p偏振光；

其中，所述信号采集模组用于采集所述s偏振光和p偏振光，并根据所述s偏振光和p偏振光的光强差信号生成被测对象图像。

2.如权利要求1所述的探测型光声显微系统，其特征在于，所述探测光光路包括依序排布的偏振片、玻片和第一凸透镜，所述探测光依次经过偏振片、玻片和第一凸透镜，所述偏振片用于将所述探测光束转变为线偏振光，所述玻片用于调整所述线偏振光s偏振光和p偏振光的分量，所述第一凸透镜用于使所述线偏振光会聚并照射于所述金属膜的所述表面处。

3.如权利要求1所述的探测型光声显微系统，其特征在于，所述激发光光路包括依次排布的整束透镜组和显微物镜，所述脉冲激发光依次经过整束透镜组和显微物镜，所述整束透镜组用于所述脉冲激光光束的整束，所述显微物镜用于聚焦整束后的脉冲激光光束。

4.如权利要求3所述的探测型光声显微系统，其特征在于，所述金属膜设置在一棱镜表面上，所述探测光经所述棱镜照射于所述金属膜的表面处，所述棱镜用于折返所述探测光，使探测光激发表面等离子体共振效应。

5.如权利要求1所述的探测型光声显微系统，其特征在于，所述光束分解光路包括第二凸透镜和偏振分束器，所述第二凸透镜用于会聚所述混合偏振光，所述偏振分束器用于将所述混合偏振光分解为s偏振光和p偏振光。

6.如权利要求1所述的探测型光声显微系统，其特征在于，所述信号采集模组包括光电探测器和上位机，所述光电探测器用于采集并观察所述s偏振光和p偏振光，所述上位机与所述光电探测器通信连接，其用于处理采集到的s偏振光和p偏振光信号，并进行被测对象的三维图像重建。

7.如权利要求3所述的探测型光声显微系统，其特征在于，所述激发光光路还包括补偿镜，所述补偿镜布置于所述显微物镜和所述声学反射镜之间，其用于补偿激发光透过声学反射镜光斑形状变化。

8.一种探测型光声显微成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

生成脉冲激发光，所述脉冲激发光依次经激发光光路和声学反射镜后作用于被测对象产生光声波，所述光声波在所述液体介质中传播，所述声学反射镜接收所述光声波并将其会聚在金属膜的表面处，使所述液体介质的折射率产生周期性变化；

生成探测光，探测光包括s分量和p分量，所述沿探测光光路传播并作用于所述金属膜的表面处，使所述金属膜产生表面等离子共振效应，所述探测光的p分量在所述金属膜上的反射率随所述液体介质的折射率变化而变化；

所述混合偏振光分解为s偏振光和p偏振光；

采集所述s偏振光和p偏振光，并根据所述s偏振光和p偏振光的光强差信号生成被测对象图像。

9.如权利要求8所述的探测型光声显微成像方法，其特征在于，所述探测光光路包括依序排布的偏振片、玻片和第一凸透镜，所述探测光依次经过偏振片、玻片和第一凸透镜，所述偏振片用于将所述探测光束转变为线偏振光，所述玻片用于调整所述线偏振光s偏振光和p偏振光的分量，所述第一凸透镜用于使所述线偏振光会聚并照射于所述金属膜的所述表面处。

10.如权利要求8所述的探测型光声显微成像方法，其特征在于，所述激发光光路包括依次排布的整束透镜组和显微物镜，所述脉冲激发光依次经过整束透镜组和显微物镜，所述整束透镜组用于所述脉冲激光光束的整束，所述显微物镜用于聚焦整束后的脉冲激光光束。