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基于椭圆形声学聚焦的光声池

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简介:
基于椭圆形声学聚焦的光声池是一种先进的生物医学成像技术,利用特定形状的声学透镜实现高效光声信号收集与增强,提高图像分辨率和对比度。 我们研制了一种椭圆柱形的光声池。该装置能够将通过一个轴上的激光束产生的声能全部聚焦到位于另一个轴上的圆形声换能器上。初步实验表明,当使用充满液体的这种光声池时,可以实现高灵敏度和清晰的脉冲响应。类似的设计也可能适用于蒸汽中的光声测量。

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    基于椭圆形声学聚焦的光声池是一种先进的生物医学成像技术,利用特定形状的声学透镜实现高效光声信号收集与增强,提高图像分辨率和对比度。 我们研制了一种椭圆柱形的光声池。该装置能够将通过一个轴上的激光束产生的声能全部聚焦到位于另一个轴上的圆形声换能器上。初步实验表明,当使用充满液体的这种光声池时,可以实现高灵敏度和清晰的脉冲响应。类似的设计也可能适用于蒸汽中的光声测量。
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    本研究探讨了基于矩形阵列的十字波束形成技术在声学聚焦中的应用,并提出了一种创新的聚焦波束成像方法,旨在提高图像分辨率和质量。 十字阵、矩形阵聚焦波束声成像算法和平面阵阵列的波束形成技术。
  • MATLAB在场仿真应用
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    本研究利用MATLAB软件进行聚焦声场的仿真分析,探讨其在不同条件下的传播特性及优化方法,为声学设计提供理论依据。 MATLAB field聚焦声场仿真涉及使用MATLAB软件进行声场的模拟与分析,特别是在实现聚焦效果方面。这种方法能够帮助研究人员更好地理解声波在不同介质中的传播特性以及如何有效集中声能量到特定区域。
  • 线TOFD焊接缺陷检测方法
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  • COMSOL三维模型:多物理场模块波无损检测技术,压...
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  • 相控阵技术COMSOL水浸无损检测:多层材料与超检测
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    本研究利用COMSOL软件和相控阵聚焦技术,探讨水浸环境下多层材料的声学及超声波检测方法,旨在提升复杂结构无损检测精度。 相控阵聚焦无损检测技术结合了声学与超声波的特性,在水浸环境中通过COMSOL软件进行多层材料的检测表现出卓越的能力。 基于压力声学物理场,这种先进的无损检测方法利用计算机控制电子设备形成和操纵声波束,从而在多个方向上对复杂结构进行深入分析。相控阵聚焦技术特别适用于水下环境中的应用,其中COMSOL软件通过模拟声学与超声波的传播特性来预测多层材料内部的裂缝及缺陷。 无损检测中常用的两种方法——声学和超声检测,在结合了相控阵聚焦之后,其精确度和效率都有显著提升。这种技术不仅能够识别不同介质中的结构变化(如裂纹或孔洞),还能通过高频声波穿透并反射特性来探测材料内部的不连续性。 在实际应用中,特别是在航空航天、汽车制造以及石油化工等行业,相控阵聚焦无损检测技术的应用越来越广泛。这些行业对于高质量和高性能材料的需求使得这种非破坏性的测试方法变得至关重要。利用压力声学物理场控制波束的方向与焦点,可以实现对复杂结构的全面扫描,并且定位内部缺陷。 COMSOL软件在此类应用中起到了关键作用:它能够模拟水环境中的反射、折射以及多层介质内的传播过程,从而帮助研究人员理解材料内部分子间的相互作用及声学信号的变化。这些仿真结果有助于优化检测参数设置,提高实际操作的可靠性和准确性。 综上所述,相控阵聚焦技术与COMSOL软件相结合,在无损检测领域展现出了巨大潜力。它不仅提高了工作效率,还确保了更高的测试精度和可靠性,对保障工业产品品质及安全性具有重要意义。
  • 探头场仿真_saddle53n_相控阵超探头水浸场模拟
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    本项目专注于开发用于相控阵超声及聚焦探头的水浸声场模拟软件,采用先进的saddle算法进行精确建模和分析,旨在优化工业无损检测技术。 超声波探头聚焦声场仿真可以模拟水浸探头和相控阵探头的超声发射声场。通过设置探头频率和直径,该方法具有很强的实际应用价值。
  • 高强度疗法用肿瘤治療
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    高强度聚焦超声(HIFU)疗法是一种非侵入性治疗技术,通过超声波将体外能量聚焦于体内肿瘤组织,实现精准消融,适用于多种实体肿瘤的治疗。 高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是一种非侵入性的医疗技术,通过利用高能量的超声波直接作用于肿瘤组织来实现消融和治疗的效果。这项技术起源于20世纪初对超声疗法的研究,并在随后几十年中不断演变和发展。 早在20世纪30年代,人们就开始使用超声波进行理疗,主要依靠热效应或机械效应改善病变部位的状况。随着科技的进步,治疗方法逐渐多样化并变得更为复杂。进入50年代后,科学家们发现聚焦后的超声束可以在不损害周围组织的情况下精确破坏深层组织的小区域,这为后续的发展提供了理论基础。 然而,在当时由于诊断设备和技术理解上的限制,这种疗法并没有得到广泛应用。直到70年代末期,温热疗法作为一种治疗癌症的方法被提出并受到重视。此时期的探索工作对后来HIFU技术的开发起到了重要的推动作用。 进入21世纪以来,随着超声成像技术和生物学效应研究的进步,无创性地定位和治疗深部组织成为可能。HIFU(高强度聚焦超声)或称为非侵入式超声切除术/聚焦超声外科手术,在国际上被视为一种革命性的肿瘤治疗方法。 中国在该领域取得了显著的进展,并且在全球范围内处于领先地位。多家研究机构及医院已将这项技术应用于临床实践,针对肝癌、乳腺癌等多种实体瘤进行治疗并不断优化方案。 展望未来,HIFU技术有望进一步提升精准度和扩大适应范围的同时降低成本,为越来越多的肿瘤患者带来安全有效的无创性治疗选择。
  • 斯塔克设计
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    本研究聚焦于斯塔克光谱光声池中激光的设计与优化,探讨其在高灵敏度检测中的应用潜力,为化学和生物传感提供新方法。 激光斯塔克光谱光声池的设计是进行高分辨激光斯塔克光谱学研究的关键组成部分,主要用于通过施加强电场于光声池来分析分子的能级及光谱特性。在这一领域中,精确的能量跃迁测量对于科学研究至关重要,而精心设计的光声池则为这些实验提供了一个理想的平台。 利用光声效应进行激光斯塔克光谱学研究时,通常采用调制激光束强度的方式代替直接电场调节吸收激光功率的方法来实现特定目标。在本项研究中所使用的光声池体积小巧、非共振设计,并能在超过30千伏/厘米的强电场环境中正常运作,同时具备极高的检测灵敏度。 该设备通过微型化传声器(驻极体)增强了性能表现,在低压环境下工作时能够有效限制谱线因碰撞和多普勒效应导致的加宽现象,从而获取更为精确、分辨率更高的光谱数据。这对于分子气体的研究尤其重要,因为高分辨率光谱学需要详细了解分子能级的精细结构及其相关的谱线宽度。 在设计过程中充分考虑了电场均匀性及声共振的影响,以确保强电场条件下由于压力变化而可能产生的假信号能够被最小化处理。整个装置由聚乙烯筒包裹并支撑着位于平板两侧的四个传声器,在几十毫托这样的极低气压环境中仍可稳定运行。 实验中使用了CO2激光器等特定设备来获取NH3气体的无多普勒斯塔克光谱,证明了该设计在强电场条件下工作的可行性,并展示了其潜在的应用价值。此外,研究还探讨了一种新的实验手段——通过调谐某些分子跃迁至共振态并利用内调制检测方案实现对分子能级的精确测量。 文中提到激光器产生的脉冲宽度、自相关曲线半宽以及与脉冲形状相关的常数γ(例如双曲正割脉冲中γ为1.55)对于实验信号分析至关重要。同时,在实际操作过程中,研究者还采用了锁定放大器来检测记录信号,并使用扫描电压记录直流输出。 为了防止在强电场条件下出现放电现象损坏电子元件,本设计采取了环形金属屏罩及缓冲结构等措施以确保安全可靠的运行环境。这些改进不仅为高分辨激光斯塔克光谱学提供了坚实的实验基础,还为进一步探索非线性光学领域的潜在研究方向指明了道路。