Устройство для получения акустических изображений объектов
Союз Советскнх
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву
{22) ЗаЯвлено 06.01.76 (21) 2311845/25-28 с присоединением заявки,пз— (23) Приоритет
Опубликовано 15.04.79. Бюллетень И 14
Дата опубликования описания 200479
<н657336 (51) М. Кл.
G N 29/04
Государственный комитет ссср по делам изобретений и Открытий (53) УДК 620.179. ,16 (088.8) (И) Авторы нвобретення
Ю.И.Варшавский, Р.С.Дадашев и М.И.Либерман (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ
ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ
Изобретение относится к области нераэрушающего контроля объектов акустическими методами и может быть использовано для дефектоскопии изделий и получения изображений внутренних структур и органов в медицинской диагностике.
Известно устройство для получения акустических иэображений объекта методом дифракции света на ультразву- ® ке, отраженном объектом и несущим информацию о его внутренних структурах,1Это устройство содержит кювету, заполненную водой, в которой помещают объект, последовательно соеди- 6 ненные узел синхронизации, генератор электрических колебаний и помещенный в кювету преобразователь, лазер, оптический модулятор, синхронизированный с генератором, сферический коллиматср, расположенные с двух противоположных сторон кюветы положительную цилиндрическую линзу и систему формирования видимого изображения объекта (1) .
B устройстве акустическое изображение формируется следующим образом.
Отраженный от визуализируемого сечения объекта ультразвуковой импульс, формируемый преобразователем, благо- 86 даря наличию узла синхронизации достигает области взаимодействия света и звука в момент включения с помощью оптического модулятора импульса лазерного излучения. Различные сечения объекта визуализируются с помощью системы формирования видимого изображения в результате дифракции на ультразвуке излучения лазера, имеющего конусообразную форму, образованную сферическим коллиматором и положительной цилиндрической линзой.
Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.
Существенным недостатком его является невозможность реализации удовлетворительной разрешающей способности одновременно по осям объекта, совпадающим с направлением света и звука, а также невысокая пороговая чувствительность. йричина низкой разрешающей способности связана с тем, что в импульсном режиме разрешение зависит от соотношения между длительностью импульса звука t®, длительностью импульса света t и диаметром пучка света О, падающего на положительную
657336
3 цилиндрическую линзу. Если импульс звука, распространяющийся со скоростью v, заполняет за время t. всю апертуру света D что выполняется при условии t v > t v+D, то разрешение в направлении света дХ может соответствовать дифракционному пределу 5
4Х-- — Л (1 )
1) где F фокусное расстояние цилиндрической линзы;
Л- длина волны звука. 1О
Однако, в этом случае разрешение в направлении звука rh.2= (y+g) и превышает полуширину пучка света, что является неудовлетворительным.
Улучшение разрешениял2 происходит при использовании коротких импульсов света и звука таких, что
D >t v >t 1 точно малым. Однако, при этом импульсе ультразвука за время tg заполняет лишь часть апертуры D, в связи с чем эффективное значение численной апертуры F/D возрастает, 25 что приводит к ухудшению разрешения дх в соответствии с формулой (1). Кроме того, в данном случае происходит падение пороговой чувствительности, так как не все излучение ла- 30 вера взаимодействует с импульсом звука. Целью изобретения является повышение разрешающей способности и чувствительности устройства. 35 Поставленная цель достигается тем, что в известное .устройство вводится расположенная между сферическим коллиматором и положительной цилиндрической линзой система формиро- 4О вания полосового пучка света и сканирования им ультразвукового поля, отраженного объектом, состоящей из установленных последовательно цилиндрического коллиматора и двух синхронно вращающихся зеркал. В таком устройстве осуществляется линейное сканирование со скоростью v апертуры цилиндрической линзы узким пучком света шириной t v, кото- И) рое начинается в момент прйхода импульса звука в область взаимодействия. В этом случае взаимодействие света и короткого импульса звука происходит в течение времени D/ч 55 прохождения импульсом звука апертуры линзы так, что эффективная численная апертура равна F/Ð, и разрещение ьх соответствует дифракционному пределу {1). В то же время разрешение 6О h Z вЂ Ч и может достигать предель,( г ного значения A/zi так как взаимодействие происходит лишь с отраженный импульсом, протяженность которого 4 тр с предложенном устройстве улучшается пороговая чувствительность по сравнению с известным, так как все излучение лазера взаимодействует с компонентами углового спектра отраженного импульса звука, Предложенное устройство поясняется приведенной схемой. Устройство содержит кювету 1, заполненную водой, последовательно соединенные помещенный в кювету преобразователь 2, генератор электрических колебаний 3 и узел синхронизации, состоящей из последовательно соединенных импульсного модулятора 4, регулируемого каскада 5 временной задержки и фотоэлемента б. Устройство также снабжено установленными последовательно лазером 7, сферическим коллиматором 8, служащим для расширения пучка излучения, системой формирования полосового пучка света и сканирования им ультразвукового оля, отраженного объектом, состоящей из расположенного последовательно цилиндрического коллиматора 9 и двух сннх» ронно вращающихся зеркал 10. За тем установлены с двух противоположных сторон кюветы положительная цилиндрическая линза 11 и система формирования видимого изображения объекта, состоящая из расположенных последовательно проекционной цилиндрической линзы 12, пространственного Фильтра 13, корректирующей линзы 14 и экрана 15. Акустическое изображение в устройстве формируется следующим образом. Отраженный от визуалиэируемого сечения объекта 16 ультразвуковой импульс, Формируемый преобразователем 2, благодаря наличию узла синхронизации достигает ближнюю к объекту границу области взаимодействия света и звука в тот момент, когда с помощьк зеркал 20 начинается сканирование апертуры линзы 11 излучением лазера 7, сфокусированным s полосовой пучок коллиматорами 8 и 9. По мере прохождения отраженным импульсом звука области взаимодействия за счет дифракции света на звуке происходит трансформация пространственного углового спектра ультразвукового поля в пространственный угловой спектр оптического излучения, и вблизи фоxyt:à линзы 11 формируется уменьшенное изображение виэуалнэируемого сечения объекта. С помощью системы формирования видимого изображения на экране 15 формируется изображение исследуемого сечения объекта. Регулировка времени задержки в каскаде 5 дает возможность наблюдать на экране различные сечения объекта. Предлагаемое устройство выгодно отличается от указанного прототипа, т.к. дает возможность визуализировать сечения объектов с лучшей раэ657336 Формула изобретения Составитель d.Азаров Техред M. Петко Корректор A.Ãðÿöåíêo Редактор E.Зубистова Заказ 1784/43 Тираж 1089 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 решаюшей способностью и чувствительностью. Это позволит повысить эффективность и расширить область применения устройства, например для обнаружения внутренних опухолей на ранней стадии образования, когда их размеры малы. Устройство для получения акустических изображений объектов методом дифракции света на ультразвуке, содержащее кювету, заполняемую водой, в которой помещают объект, последовательно соединенные узел синхронизации, генератор электрических колебаний и помещенный в кювету преобразователь, лазер, сферический коллиматор, расположенные с двух противоположных сторон кюветы положительную цилиндрическую линзу и систему формирования видимого изображения объекта, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения разрешающей способности и чувствительности уст5 ройства, оно снабжено расположенной между сферическим KOJIJIHMaTopoM u положительной цилиндрической линзой системой формирования полосового пучка света и сканирования им ульт10 развукового поля, отраженного объектом, состоящей из установленных последовательно цилиндрического коллиматора и двух синхронно вращающихся зеркал. д Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. KessIer. Х..W.IEEE Transaction: on Sonics and UItrasonics". 1972, 19с 94р 425-427 °
