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超声频率对超声调制光信号的影响

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具有超声定位的高空间分辨率和光学检测的高灵敏度的超声调制光学成像术是一种有前途的无损的生物组织成像技术。超声调制光学成像技术技术结合光学成像和超声成像的优点,实现对浑浊介质内部隐藏物的光学成像,具有成像对比度高和分辨率高,无损,可活体检测等优点,其中超声的定位和调制作用至关重要,有望在将来作为组织内部检测的首选。本文研究的是超声频率对超声调制光信号的影响。通过了解超声调制光学成像技术的研究,探究超声调制光学成像的实验,对光信号进行分析,再通过超声频率对超声调制光信号的实验,分析不同频率超声的调制现象,研究超声频率对超声调制光信号的影响,探究超声强度与调制光信号之间的关系。

【关键词】超声调制光学成像;超声频率;调制光信号;影响;更多范文
超声频率对超声调制光信号的影响
首先入射光从介质表面经过足够长的传播距离(该距离远大于平均自由程mfp)后,到达聚焦超声区,此过程遵循漫射理论。
其次到达聚焦超声区的散射光与超声波发生作用,受到声波的调制。这个过程一直是超声调制光学成像技术的研宄重点和难点,至今仍未完全弄清楚。一般认为有三种可能的机制:(1)散射介质的光学性质(包括吸收系数、散射系数和折射率)被超声场机械波所感应而发生变化,结果导致散射光被调制,这种机制实际是强度调制机制,因此不需要相干光作光源;Mahan和Weng先后在1998年和2007年对此给出了自己的解释。但至今尚未有实验观察到非相干光的超声调制现象的报道。(2)散射介质中的散射体在超声场作用下作受迫运动,导致相干散射光的光程和相位随之变化,最终体现在相干光散斑的强度随超声信号而变化;1995年Leutz和Maret曾用动态光散射的方法研究了这个机制,但所建模型需要改进;(3)超声场造成介质折射率的变化,同样影响着散射光光程变化,从而使散射光强受超声调制。后二种机制属于相位调制机制,需要相干性很好的光源。2001年Wang就后二种机制的综合作用和影响作出了较完整的描述,并用Monte Carlo模拟加以验证。在Wang的理论基础上,Sava进一步研究了在各向异性、空间不均匀的散射介质中,散射光与脉冲超声场的相互作用机制。
最后从超声区出来的调制光以弹道光(包括蛇行光)或漫射光的方式到达介质表面。2005年Zhu等利用Monte Carlo模拟证明了从超声区域出来的调制散射光在单层组织中的分布(远离声光作用区和边界)仍满足漫射理论,而调制深度(调制光强与未被调制光强的比值)只与超声区的声光特性有关,不受超声区外介质的光学参数和组织结构等的影响,是最终进行图像处理的较佳物理量。研究结果为超声调制光学成像技术进行数据处理提供原理性依据。

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