本發明專利技術提供的端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器的柵區長度為L2，柵區中心位置位于距離單模光纖端部的長度L1范圍內；本發明專利技術提供的端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器的聲壓靈敏度比基于Fresnel端面反射原理的光強型光纖水聽器高，且為全石英結構，采用端部敏感結構，承受聲壓能力強；端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器與側向敏感的光纖光柵傳感器相比，易于夾持、免受沖擊波損壞、能夠克服超聲駐波的干擾；在端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器上鍍不同類型的膜，可以增加其抗聲壓能力或提高其聲壓靈敏度；加入套管鎧裝的端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器可以免受聲場空化效應的損壞；端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器系統簡單，滿足MHz超聲波測量要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術具體涉及一種端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲(HighIntensityFocused Ultrasound)傳感器及系統,能對高強度聚焦超聲聲場分布進行準確快速測量，屬于傳感
技術介紹
高強度聚焦超聲治療是新興的無創/微創治療腫瘤癌癥技術。高強度聚焦超聲治療利用聚焦超聲產生的巨大能量，殺死超聲聚焦區域內的腫瘤細胞，而周圍組織受損較小，它具有非侵入性治療等優點。為了能進行完全和有效的高強度聚焦超聲治療，必須準確地確定高強度聚焦超聲聲場分布、聲能量分布和聲焦域大小。目前主要采用壓電水聽器測量高強度聚焦超聲聲場，但壓電水聽器存在難以承受高聲壓的缺點，主要應用于對低強度聲 場的測量。一般通過低強度聲場下壓電水聽器測量結果理論推算得到高強度聲場特性，理論推算得到高強度聲場參數很不準確，這給高強度聚焦超聲治療帶來安全隱患。光纖水聽器(Fiber optic hydrophone)具有屏蔽電磁干擾、承受高聲壓和高空間分辨率等優勢,光纖水聽器主要有基于Fresnel端面反射原理的光強型光纖水聽器、光纖Fabry-Perot水聽器和光纖Bragg光柵水聽器。基于Fresnel端面反射原理的光強型光纖水聽器可實現高強度聚焦超聲聲場端部敏感，能測量極高聲壓，但是最小可測聲壓高O O. 9MPa)、聲壓分辨率低，難以滿足高分辨率聲場測量要求(Staudenraus J and Eisenmenger ff, Ultrasonics, Vol31, No 4,267-273, 1993 ； Canney M S，et al, Journal of theAcoustical Society ofAmerica, Vol 124, No 4，2406-2420，2008 ; Umchid S, et al, Ultrasonics, Vol 49, No3,306-311, March 2009 ； Ueberle F and Jamshidi-Rad A, Proceedings of the 26thInternational Conference on Low Temperature Physics,Beijing, China, Vol 279, NoI,012001-012007, 2011)。光纖Fabry-Perot水聽器主要通過在光纖端部鍍膜(包括鋁膜的PET(聚乙烯對酞酸鹽)(Beard P C and Mills T N, Electronics Letters, Vol 33，No 8,801-803,1997)、殼聚糖膜(Chitosan membrane) ( Chen L H, et al, Proceedingsof the SPIEConference on Advanced Sensor Systems and Applications IV, Beijing, China1Vol7853，pp. 78530-78534，2010)和聚對二甲苯-C (Parylene-C) (MorrisP, et al, Journalof the Acoustical Society of America, Vol 125, No 6, 3611-3622,2009.))構成Fabry-Perot腔實現。一方面需要苛刻的鍍膜技術使得膜層厚度很難保證，另一方面在高強度聚焦超聲場中傳感頭端面的聚合物薄膜或反射面金屬層會被打壞或脫落。Fisher 等人(Fisher N E, et al, Applied Optics, Vol 37, No34, 8120-8128, 1998 ； Fisher N E, et al, Proceedings of the 12th InternationalConference onOptical Fiber Sensors, Virginia, USA, pp. 190-192, 1997 ； SurowiecJ, et al, Proceedings of 1996IEEE Ultrasonic Symposium, San Antonio, Texas, USA,pp. 1051-1054, 1996)較早利用超聲場引起應變改變光纖Bragg光柵中心波長的原理研究了高頻率的超聲場測量問題，Fomitchov和Krishnaswamy (Fomitchov P andKrishnaswamy S，Optical Engineering, Vol 42, No 4, 956-963, 2003)米用光纖 Bragg光柵研究了平面超聲場的測量問題，Guan等人(GuanB O, et al, IEEE PhotonicsTechnology Letters, Vol 16,No 1，169-171，2005 ; Tam HY, et al, United StatesPatent No. :US7, 206, 259B2, Apr 17，2007)采用分布式Bragg反射光纖激光器實現超聲場和溫度同時測量，Rosenthal 等人(Rosenthal A, et al, Optics Letters, Vol 36, No10，1833-1835，May 2011)采用Ji相移光纖Bragg光柵測量超聲波。光纖光柵具有高聲壓靈敏度和耐高聲壓的優勢，上述研究工作均采用光纖Bragg光柵側向敏感的方法進行低強度超聲測量，這種方法空間分辨率低，難于夾持，易受駐波干擾，以及易被沖擊波損壞，不適用于高強度聚焦超聲聲場傳感和測量。目前未見到端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器的相關報道。
技術實現思路
本專利技術提供了一種端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器及系統，端部敏感 型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器克服壓電水聽器測量范圍小和易損壞的缺點，聲壓靈敏度比光強型光纖水聽器高，理論上可測聲壓極值可達幾十MPa ;端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器與側向敏感方式的光纖光柵傳感器相比，消除超聲駐波影響。該傳感器構成的系統簡單，滿足MHz超聲波測量要求。本專利技術的端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器，在單模光纖的端部有柵區長度為L2的光纖光柵，柵區長度為L2的光纖光柵的中心位置位于距離單模光纖端部LI的位置，所述光纖光柵為光纖Bragg光柵，也可以是其它類型的光纖光柵。進一步，測量高強度聚焦超聲聲場時，端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器軸心線與高強度聚焦超聲換能器的聲軸方向平行；進一步，柵區長度L2小于被測的高強度聚焦超聲聲波半波長；且1^1 ^ L2/2 ;進一步，在端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器上鍍膜；進一步，端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器上鍍用于提高傳感器耐壓程度，且改變傳感器的靈敏度和溫度特性的膜，所述膜包括金屬膜、介質膜、介質金屬復合膜、有機物膜或聚合物膜；進一步，在使用時安裝在對其進行夾持和定位的傳感器柔性夾具；進一步，所述端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器懸置安裝于傳感器柔性夾具上且懸置長度可調用于改變端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器的靈敏度和分辨率。本專利技術還公開了一種利用端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器形成的傳本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器，其特征在于：在單模光纖的端部有柵區長度為L2的光纖光柵，柵區長度為L2的光纖光柵的中心位置位于距離單模光纖端部L1的位置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王代華，馬茲國，賈平崗，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
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