CN112971715B - 用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置及方法，包括脉冲激光产生模块、光电探测模块、线性光整形模块、反光镜、透光反射镜、反光反声镜、脉冲同步信号发生模块、超声发射/信号采集模块、图像重建模块、阵列超声换能器、微波发生模块、微波天线和电机扫描模块；本发明的光场、声场、微波场同轴共线地照射到样品表面，其中检测区域内微波场、光场和声场的能量分布相对均匀，可以实现被测样品同一位置处均匀且高灵敏度的热声、光声和超声成像。本发明的一体化成像装置不仅可以手持实时获取三模态的断层成像，还能通过扫描模块带动该成像装置实现快速大范围三维成像，获取更加完整和全面的互补信息。

Description

用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置及方法

技术领域

本发明属于微波热声、光声和超声成像技术领域的技术领域，具体涉及一种用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置及方法。

背景技术

多模态成像系统相比单一模态系统可以提供更多的互补信息：微波热声成像可以提供组织中的介电常数等信息；光声成像可以提供组织中光吸收系数的差异；而超声成像可以提供组织中声阻抗差异的信息。这些参数对提高早期肿瘤的诊断能力具有重要的作用，引起了广泛的研究。现有单一模态的成像模式存在其局限性，如微波热声成像的成像分辨率相对较低；超声成像，的成像对比度相对较低；光声成像虽然具有分辨率高，成像对比度高的特点，但难以区分组织的边界。热声、光声、超声三模态成像系统可以结合不同模态之间的优势，提供全面的互补信息。

申请号CN201711048754.4的专利申请公开了一种热声、光声、超声三模态乳腺肿瘤检测装置及方法，该专利发明了一种基于环形探测器和喇叭天线的热声、光声、超声三模态成像装置，并将其用于乳腺肿瘤检测。但是上述专利仍有一些不足：1、该装置采用喇叭天线，体积比较笨重，不方便移动；2、该装置采用环形探测器，乳腺等特殊部位由于具有凸起的特征，可以将其放入到环形探测器的中心检测区域进行检测，而无凸起特征的部位很难被放入到环形探测器的中心检测区域，因此该装置无法对某些无凸起特征部位进行检测，如头颈部位，以及腹部等。3、由于该装置的微波热声成像装置利用圆形喇叭口输出微波，微波场能量均匀的区域较小且位置固定，对于尺寸大的样品无法实现均匀的微波激发，造成所成图像不能反应真实的微波吸收。

申请号CN 201911033375.7的专利申请公开了一种微波热声、光声和超声三模态肠道组织成像方法及系统。该发明通过向肠道组织待成像区域发射脉冲激光、脉冲微波以及脉冲超声，通过检测信号从而重建出光声、微波热声以及超声图像。该方法及系统主要应用场景为肠道及腔内。应用于肠道及腔内的三模态成像系统由于受生理结构的限制，用于发射微波的天线，光纤以及阵列超声换能器尺寸相对较小、能量相对较弱且多为圆周扫描成像，因此不适用于体表组织大范围深度成像；另外，该发明未公开成像系统的装置图和扫描头结构，更没有表明该成像系统可以做到微波热声、光声以及超声发射和接收同轴共线，实现均匀的热声、光声以及超声的激发和成像。

可以看出，微波热声、光声、超声三模态成像系统可以克服单一模态的缺点，获取更全面的互补信息。而现有的热声、光声、超声三模态系统具有体积笨重或者成像范围小，无法实现均匀的热声、光声以及超声的激发和成像等不足。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置及方法，可以实现被测样品同一位置处均匀且高灵敏度的热声、光声和超声成像。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，包括脉冲激光产生模块、光电探测模块、线性光整形模块、反光镜、透光反射镜、反光反声镜、脉冲同步信号发生模块、超声发射/信号采集模块、图像重建模块、阵列超声换能器、微波发生模块、微波天线和电机扫描模块；所述脉冲同步信号发生模块分别与光电探测模块、超声发射/信号采集模块、微波发生模块及电机扫描模块连接，所述脉冲激光产生模块与线性光整形模块连接，所述超声发射/信号采集模块与图像重建模块、阵列超声换能器连接，所述微波发生模块与微波天线连接；所述阵列超声换能器的焦平面与透光反声镜的反射面成45°夹角，且透光反声镜的中轴线与阵列超声换能器的焦平面重合，所述阵列超声换能器产生的超声波经透光反射镜反射后成45°入射到反光反声镜并最终照射到被检测样品的表面；所述反光反声镜位于微波天线的正下方，所述微波天线产生的微波场垂直照射到被检测样品的表面；

所述脉冲激光产生模块用于产生可调波长的脉冲激光；所述脉冲激光通过线性光整形模块后产生均匀的线性光斑通过反光镜、透光反声镜以及反光反声镜后照射到被检测样品；

所述光电探测模块，用于探测激光器的出光信号，光电探测模块检测到的光信号用于脉冲同步信号发生模块控制超声发射/信号采集模块、微波发射模块以及电机扫描模块；

所述脉冲同步信号发生模块通过接收光电探测模块检测的出光信号产生同步信号分别控制超声发射/信号采集模块和微波发生模块；所述超声发射/信号采集模块接收到脉冲同步信号后通过阵列超声换能器产生超声信号或者接收光声/微波热声信号，超声回波/光声/微波热声信号通过反光反声镜、透光反声镜被阵列超声换能器接受；

所述微波发生模块接受到脉冲同步信号模块发出的信号后发出脉冲微波；

所述图像重建模块根据采集模块采集到的信号进行图像重建；

所述电机扫描模块接收到脉冲信号后控制电机带动成像装置进行扫描实现大范围三维成像；

所述线性光整形模块出射的线性光束成45°入射到反光镜且与其中轴线重合，所述透光反声镜和反光反声镜与反光镜平行放置且中轴线都处于同一平面上，经反光镜出射的光束透过透光反声镜成45°入射到反光反声镜，线性光束经反光反声镜反射后最终照射到被检测样品的表面；所述照射到被检测样品表面的光场、声场以及微波场相互重叠。

优先的，所述脉冲激光产生模块出射的光通过光纤束连接到线性光整形模块，经线性光整形模块出射的光为线性聚焦光束，其中聚焦光束的焦长可调，且线性光束的能量分布均匀，差异度小于5％。

优先的，所述反光反声镜的长轴方向设置成与微波天线电场方向平行，并且反光反声镜尽可能的靠近微波天线。微波的电场与经过反光反声镜后的光束和声束同轴共线；

所述反光镜由镀介质膜的玻璃片组成，所述透光反声镜由透明玻璃片组成，所述反光反声镜由镀膜的玻璃片组成，这些玻璃片的尺寸完全相同，且材料为K9玻璃；

优先的，所述微波天线可由偶极子天线、贴片天线或者圆偏振天线组成；所述微波发生模块与微波天线之间由柔性同轴电缆连接。

优先的，所述超声发射/信号采集模块包括超声发射电路、预放电路和信号采集电路，超声发射/信号采集模块采集到的信号经图像重建算法模块重建并显示模块。

优先的，所述超声发射/信号采集模块、微波发生模块、电机扫描模块之间由脉冲同步信号发生模块进行同步。

优先的，所述的超声发射/信号采集模块由128路的超声发射电路和128路的采集电路组成。

优先的，所述阵列超声换能器的焦平面与透光反声镜的中轴线重合，保证经过透光反声镜的光束与声束能同轴共线；所述阵列超声换能器采用128通道的阵列超声换能器。

优先的，所述微波发生模块为3GHz的脉冲微波源，重复频率为10-1000Hz,脉宽为500ns。

本发明另一方面还提供了一种用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置的成像方法，包括下述步骤：

光声成像：

线性光整形模块将光纤束出射的发散的线光斑通过聚焦的柱状透镜变成聚焦的线性光束；

聚焦的线性光束成45°入射到反光镜，反射后的光束经透光反声镜到达反光反声镜后，光路再偏转90°后照射到被测样品的表面；

被测样品产生的光声信号通过反光反声镜和透光反声镜反射后被阵列超声换能器接收；

光电探测模块通过检测出射的脉冲激光产生同步的电脉冲信号，用于触发脉冲同步信号产生模块；脉冲同步信号产生模块通过输入的电脉冲同步信号产生同步信号分别控制超声发射/信号采集模块、微波发生模块以及电机扫描模块；

超声发射/信号采集模块接收到同步触发信号后，通过阵列超声换能器接收光声信号；超声发射/信号采集模块和阵列超声换能器之间通过屏蔽线缆连接；超声发射/信号采集模块将采集的信号送至图像重建模块进行图像重建和显示；

超声成像：

超声发射/信号采集模块接收到同步触发信号后，通过阵列超声换能器发射超声波，超声波成45°入射到透光反声镜，反射后的超声波成45°入射反光反声镜后偏转90°照射到被测样品的表面；

被测样品产生的超声回波信号通过反光反声镜和透光反声镜反射后被阵列超声换能器9接收，阵列超声换能器接收到回波信号后被超声发射/信号采集模块采集，并送至图像重建模块进行图像重建和显示；

微波热声成像：

微波发生模块接收到同步触发信号后产生微波，微波发生模块和微波天线通过柔性同轴电缆线连接，微波天线产生的微波场通过反光反声镜照射到被测样品的表面；

被测样品产生的微波热声信号通过反光反声镜和透光反声镜反射后被阵列超声换能器接收；

超声发射/信号采集模块接收到同步触发信号后，通过阵列超声换能器接收热声信号，超声发射/信号采集模块将采集的信号送至图像重建模块进行图像重建和显示。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明成像装置体积小，移动方便。本发明采用柔性天线，体积比传统的喇叭天线体积更小，移动更加灵活。

(2)本发明成像更加均匀；由于本发明采用的光束，声束，微波场同轴共线的形式，保证了被检测组织的激发区域均匀性。

(3)本发明适用的场景更灵活；本发明采用普通的线阵探测器，应用于大部分的成像区域，与传统的环阵探测器相比，应用的场景更灵活。

(4)本发明成像的范围更大；本发明采用电机扫描模块带动一体化成像装置进行扫描成像，因此可以进行更大范围的三维成像。

附图说明

图1为本发明的用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置的原理示意图；

图2为本发明用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置的结构示意图；

图3为线性光整形模块的结构示意图。

附图标号说明：

1、脉冲激光产生模块；1-1、光纤束；2、光电探测模块；3、线性光整形模块；3-1、出光口、3-2、旋转螺杆；3-3、光纤束固定基座、3-4、光纤束压板、3-5、透镜固定基座、3-6、柱状聚焦透镜；4、反光镜；5、透光反声镜；6、反光反声镜；7、脉冲同步信号发生模块；8、超声发射/信号采集模块；8-1、超声连接线；8-2、图像重建模块；9、阵列超声换能器；10、微波发生模块；10-1、柔性同轴电缆线；11、微波天线；12、被检测样品；13、电机扫描模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2所示，本实施例用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，包括脉冲激光产生模块1、光电探测模块2、线性光整形模块3、反光镜4、透光反射镜5、反光反声镜6、脉冲同步信号发生模块7、超声发射/信号采集模块8、图像重建模块8-2、阵列超声换能器9、微波发生模块10、微波天线11和电机扫描模块13；所述脉冲同步信号发生模块7分别与光电探测模块、超声发射/信号采集模块8、微波发生模块及电机扫描模块连接，所述脉冲激光产生模块与线性光整形模块连接，所述超声发射/信号采集模块8与图像重建模块连接，所述超声发射/信号采集模块8还通过超声连接线8-1与阵列超声换能器连接，所述微波发生模块与微波天线连接；所述阵列超声换能器9的焦平面与透光反声镜5的反射面成45°夹角，且透光反声镜5的中轴线与这列超声换能器9的焦平面重合，所述阵列超声换能器9产生的超声波经透光反射镜5反射后成45°入射到反光反声镜6并最终照射到被检测样品12的表面；所述反光反声镜6位于微波天线11的正下方，所述微波天线11产生的微波场垂直照射到被检测样品12的表面；经透光反声镜5后的光场与超声场重合；经反光反声镜6后的光场、声场、微波场重合。

进一步的，所述脉冲激光产生模块1用于产生可调波长的脉冲激光；所述脉冲激光通过线性光整形模块3后产生均匀的线性光斑通过反光镜4、透光反声镜5以及反光反声镜6后照射到被检测样品12。

更进一步的，脉冲激光产生模块1出射的光通过光纤束1-1连接到线性光整形模块3，经线性光整形模块出射的光为线性聚焦光束，其中聚焦光束的焦长可以调节，且线性光束的能量分布相对均匀，差异度小于5％。

在本申请的另一个实施例中，脉冲激光的波长选择为1064nm波长，脉宽为10ns，重复频率20Hz,脉冲激光产生模块与线性光整形模块通过光纤束连接，其中光纤束为单出光口。

进一步的，所述光电探测模块2由光电二极管组成，用于探测激光器的出光信号，光电探测模块检测到的光信号用于脉冲同步信号发生模块7控制超声发射/信号采集模块、微波发射模块以及电机扫描模块；所述光电探测模块检测到的光信号用于同步脉冲同步信号产生模块控制超声发射/信号采集模块、微波发射模块以及电机扫描模块。

进一步的，如图3所示，所述线性光整形模块可以调节聚焦光束的焦距，包括出光口3-1、旋转螺杆3-2、光纤束固定基座3-3、光纤束压板3-4、透镜固定基座3-5和柱状聚焦透镜3-6；光纤束的出光口3-1由光纤束固定基座3-3和光纤束压板3-4固定，其中光纤束固定基座3-3与光纤束压板3-4用螺丝刚性固定；柱状聚焦透镜3-6通过卡槽的方式固定在透镜固定基座3-5上；透镜固定基座3-5和光纤束固定基座3-3之间的距离通过旋转螺杆3-2来调节。所述线性光整形可以通过调节光纤出光口和柱状聚焦透镜之间的距离可以实现焦长的调节；聚焦的线性光斑依次通过反光镜、透光反声镜、反光反声镜照射到组织的表面。

所述线性光整形模块3出射的线性光束成45°入射到反光镜4且与其中轴线重合，所述透光反声镜5和反光反声镜6与反光镜4平行放置且中轴线都处于同一平面上，经反光镜4出射的光束透过透光反声镜5成45°入射到反光反声镜6，线性光束经反光反声镜6反射后最终照射到被检测样品12的表面；所述照射到被检测样品12表面的光场、声场以及微波场相互重叠。

进一步的，所述反光镜4由镀介质膜的玻璃片组成，所述透光反声镜5由透明玻璃片组成，所述反光反声镜6由镀膜的玻璃片组成，这些玻璃片的尺寸完全相同，且材料为K9玻璃；各镜子的尺寸均为40mm*20mm*1mm。其中反光镜和反光反声镜将光路偏转90°。透光反声镜和反光反声镜将声路偏转90°。所述反光镜和反光反声率的反光率为99.9％，透光反声镜的透光率为95％，透光反声镜和反光反声镜的声反射率为93％。

所述反光反声镜的长轴方向设置成与微波天线电场方向平行，并且反光反声镜尽可能的靠近微波天线。微波的电场与经过反光反声镜后的光束和声束同轴共线。

进一步的，所述脉冲同步信号发生模块7通过接收光电探测模块检测的出光信号产生同步信号分别控制超声发射/信号采集模块8和微波发生模块10；所述超声发射/信号采集模块8接收到脉冲同步信号后通过阵列超声换能器9产生超声信号或者接收光声/微波热声信号，超声回波/光声/热声信号通过反光反声镜6、透光反声镜5被阵列超声换能器接受；

进一步的，所述超声发射/信号采集模块8由超声发射电路，预放电路，信号采集电路组成，超声发射/信号采集模块8采集到的信号经图像重建算法模块8-2重建并显示模块；所述超声发射/信号采集模块8、微波发生模块10、电机扫描模块13之间由脉冲同步信号模块7进行同步。

更进一步的，所述的超声发射/信号采集模块由128路的超声发射电路和128路的采集电路组成。

所述阵列超声换能器的焦平面与透光反声镜的中轴线重合，从而保证经过透光反声镜的光束与声束能同轴共线；本实施例中，所述的阵列超声换能器采用128通道的阵列超声换能器。

所述微波发生模块10为3GHz的脉冲微波源，重复频率为10-1000Hz,脉宽为500ns。微波天线为偶极子天线，微波源和微波天线之间通过同轴电缆线进行连接。

更进一步的，光声、超声以及热声成像的耦合介质采用变压器油，其中反光镜、透光反声镜、反光反声镜以及阵列超声换能器都浸没在油中。

在本申请的另一个实施例中，提供了一种用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置的成像方法，包括：

光声成像：

脉冲激光产生模块1和线性光整形模块3之间通过光纤束1-1连接；所述的光整形模块将光纤束1-1出射的发散的线光斑通过聚焦的柱状透镜变成聚焦的线性光束；

聚焦的线性光束成45°入射到反光镜4，反射后的光束经透光反声镜5到达反光反声镜6后，光路再偏转90°后照射到被测样品12的表面；

被测样品产生的光声信号通过反光反声镜6和透光反声镜5反射后被阵列超声换能器9接收；

光电探测模块2通过检测出射的脉冲激光产生同步的电脉冲信号，用于触发脉冲同步信号产生模块7，脉冲同步信号产生模块7通过输入的电脉冲同步信号产生同步信号分别控制超声发射/信号采集模块8、微波发生模块10以及电机扫描模块13；

超声发射/信号采集模块8接收到同步触发信号后，通过阵列超声换能器9接收光声信号。超声发射/信号采集模块8和阵列超声换能器9之间通过屏蔽线缆连接。超声发射/信号采集模块8将采集的信号送至图像重建模块8-2进行图像重建和显示。

超声成像：

超声发射/信号采集模块8接收到同步触发信号后，通过阵列超声换能器9发射超声波。超声波成45°入射到透光反声镜5，反射后的超声波成45°入射反光反声镜6后偏转90°照射到被测样品12的表面；

被测样品产生的超声回波信号通过反光反声镜6和透光反声镜5反射后被阵列超声换能器9接收。阵列超声换能器接收到回波信号后被超声发射/信号采集模块采集，并送至图像重建模块8-2进行图像重建和显示。

微波热声成像：

微波发生模块10接收到同步触发信号后产生微波，微波发生模块10和微波天线11通过柔性同轴电缆线10-1连接；微波天线11产生的微波场通过反光反声镜6照射到被测样品12的表面；

被测样品产生的微波热声信号通过反光反声镜6和透光反声镜5反射后被阵列超声换能器9接收；

超声发射/信号采集模块8接收到同步触发信号后，通过阵列超声换能器9接收热声信号。超声发射/信号采集模块8将采集的信号送至图像重建模块8-2进行图像重建和显示。

进一步的，在利用用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置进行成像时，包括下述3种工作模式：

模式一：手持一体化成像装置，并将其放置在被检测样品的待检测位置，对该位置进行热声、光声和超声实时成像，脉冲同步信号模块7不产生电机扫描信号；

模式二：一体化成像装置在被检测样品的同一个位置完成热声、光声、超声成像后脉冲同步信号模块控制电机扫描模块带动一体化成像装置到下一个位置再进行信号采集；

模式三：脉冲同步信号模块输出固定频率的脉冲信号控制电机扫描模块带动一体化成像装置进行匀速扫描，一体化成像装置在扫描的过程中同时交错进行光声、超声、热声成像。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，包括脉冲激光产生模块(1)、光电探测模块(2)、线性光整形模块(3)、反光镜(4)、透光反声镜(5)、反光反声镜(6)、脉冲同步信号发生模块(7)、超声发射/信号采集模块(8)、图像重建模块(8-2)、阵列超声换能器(9)、微波发生模块(10)、微波天线(11)和电机扫描模块(13)；所述脉冲同步信号发生模块(7)分别与光电探测模块、超声发射/信号采集模块(8)、微波发生模块及电机扫描模块连接，所述脉冲激光产生模块与线性光整形模块连接，所述超声发射/信号采集模块(8)与图像重建模块、阵列超声换能器连接，所述微波发生模块与微波天线连接；所述阵列超声换能器(9)的焦平面与透光反声镜(5)的反射面成45°夹角，且透光反声镜(5)的中轴线与阵列超声换能器(9)的焦平面重合，所述阵列超声换能器(9)产生的超声波经透光反声镜(5)反射后成45°入射到反光反声镜(6)并最终照射到被检测样品(12)的表面；所述反光反声镜(6)位于微波天线(11)的正下方，所述微波天线(11)产生的微波场垂直照射到被检测样品(12)的表面；

所述脉冲激光产生模块(1)用于产生可调波长的脉冲激光；所述脉冲激光通过线性光整形模块(3)后产生均匀的线性光束通过反光镜(4)、透光反声镜(5)以及反光反声镜(6)后照射到被检测样品(12)；

所述光电探测模块(2)，用于探测激光器的出光信号，光电探测模块检测到的出光信号用于脉冲同步信号发生模块(7)控制超声发射/信号采集模块、微波发生 模块以及电机扫描模块；

所述脉冲同步信号发生模块(7)通过接收光电探测模块检测的出光信号产生脉冲同步信号分别控制超声发射/信号采集模块(8)和微波发生模块(10)；所述超声发射/信号采集模块(8)接收到脉冲同步信号后通过阵列超声换能器(9)产生超声信号或者接收光声/微波热声信号，超声回波/光声/微波热声信号通过反光反声镜(6)、透光反声镜(5)被阵列超声换能器接受；

所述微波发生模块(10)接受到脉冲同步信号后发出脉冲微波；

所述图像重建模块(8-2)根据超声发射/信号采集模块采集到的信号进行图像重建；

所述电机扫描模块(13)接收到脉冲同步信号后控制电机带动成像装置进行扫描实现大范围三维成像；

所述线性光整形模块(3)出射的线性光束成45°入射到反光镜(4)且与其中轴线重合，所述透光反声镜(5)和反光反声镜(6)与反光镜(4)平行放置且中轴线都处于同一平面上，经反光镜(4)出射的光束透过透光反声镜(5)成45°入射到反光反声镜(6)，线性光束经反光反声镜(6)反射后最终照射到被检测样品(12)的表面；所述照射到被检测样品(12)表面的光场、声场以及微波场相互重叠。

2.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述脉冲激光产生模块(1)出射的光通过光纤束(1-1)连接到线性光整形模块(3)，经线性光整形模块出射的光为聚焦的线性光束，其中线性光束的焦长可调，且线性光束的能量分布均匀，差异度小于5％。

3.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述反光反声镜的长轴方向设置成与微波天线电场方向平行，并且反光反声镜尽可能的靠近微波天线，微波的电场与经过反光反声镜后的光束和声束同轴共线；

所述反光镜(4)由镀介质膜的玻璃片组成，所述透光反声镜(5)由透明玻璃片组成，所述反光反声镜(6)由镀膜的玻璃片组成，这些玻璃片的尺寸完全相同，且材料为K9玻璃。

4.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述微波天线(11)可由偶极子天线、贴片天线或者圆偏振天线组成；所述微波发生模块(10)与微波天线(11)之间由柔性同轴电缆(10-1)连接。

5.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述超声发射/信号采集模块(8)包括超声发射电路、预放电路和信号采集电路，超声发射/信号采集模块(8)采集到的信号经图像重建模块(8-2) 重建并显示。

6.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述超声发射/信号采集模块(8)、微波发生模块(10)、电机扫描模块(13)之间由脉冲同步信号发生模块(7)进行同步。

7.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述的超声发射/信号采集模块由128路的超声发射电路和128路的信号采集电路组成。

8.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述阵列超声换能器的焦平面与透光反声镜的中轴线重合，保证经过透光反声镜的光束与声束能同轴共线；所述阵列超声换能器采用128通道的阵列超声换能器。

9.根据权利要求1所述用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置，其特征在于，所述微波发生模块为3GHz的脉冲微波源，重复频率为10-1000Hz,脉宽为500ns。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于热声、光声、超声共线激发和接收的成像装置的成像方法，其特征在于，包括下述步骤：

光声成像：

线性光整形模块将光纤束出射的发散的线光斑通过聚焦的柱状透镜变成聚焦的线性光束；

聚焦的线性光束成45°入射到反光镜，反射后的光束经透光反声镜到达反光反声镜后，光路再偏转90°后照射到被检 测样品的表面；

被检 测样品产生的光声信号通过反光反声镜和透光反声镜反射后被阵列超声换能器接收；

光电探测模块通过检测出射的脉冲激光产生同步的电脉冲信号，用于触发脉冲同步信号发生 模块；脉冲同步信号发生 模块通过输入的电脉冲信号产生脉冲同步信号分别控制超声发射/信号采集模块、微波发生模块以及电机扫描模块；

超声发射/信号采集模块接收到脉冲同步信号后，通过阵列超声换能器接收光声信号；超声发射/信号采集模块和阵列超声换能器之间通过屏蔽线缆连接；超声发射/信号采集模块将采集的信号送至图像重建模块进行图像重建和显示；

超声成像：

超声发射/信号采集模块接收到脉冲同步信号后，通过阵列超声换能器发射超声波，超声波成45°入射到透光反声镜，反射后的超声波成45°入射反光反声镜后偏转90°照射到被检 测样品的表面；

被检 测样品产生的超声回波信号通过反光反声镜和透光反声镜反射后被阵列超声换能器接收，阵列超声换能器接收到回波信号后被超声发射/信号采集模块采集，并送至图像重建模块进行图像重建和显示；

微波热声成像：

微波发生模块接收到脉冲同步信号后产生微波，微波发生模块和微波天线通过柔性同轴电缆线连接，微波天线产生的微波场通过反光反声镜照射到被检 测样品的表面；

被检 测样品产生的微波热声信号通过反光反声镜和透光反声镜反射后被阵列超声换能器接收；

超声发射/信号采集模块接收到脉冲同步信号后，通过阵列超声换能器接收热声信号，超声发射/信号采集模块将采集的信号送至图像重建模块进行图像重建和显示。

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