微波热声成像（热声成像）是近年来发展中的一种新型无损医学成像方法，它结合了纯电磁波成像的高对比度特性和纯超声成像的高分辨率特性的优点，可以提供高对比度和高分辨率的组织成像。由于微波的深穿透性，生物组织内部产生的热声信号携带了组织的微波吸收特征信息，通过测量热声信号能重建出组织中的微波吸收分布图像。因此，热声成像是一种无损、高对比度、高分辨率、深成像深度、大视场的成像方法。　　本论文在对热声成像应用背景、优势特点及其图像重建和修正算法有深入理解和分析的基础上，利用部分实验室现有的仪器基础，加上设计和定做新设备（组件），建立了一套新型热声成像系统，这套系统包括以下主要组件:超短脉冲微波源，多元快速数据采集系统，多元超声探测器，适合人体乳房的耦合杯。期间，对其各个组件进行了多次的参数优化与调试，最终形成了适用于乳腺检测的热声成像系统。　　激发源方面，超短脉冲微波源突破了微秒级脉冲微波源作为热声成像激发源的技术瓶颈，实现了高效率高分辨率的热声成像;在调试超短脉冲微波源过程中，发明了基于热声效应、逆压电效应、等离子体放电效应3种微波探测方法，这对微波能量的测量，安全性评估，微波天线调试与天线参数优化起了辅助性作用;利用上述微波测量方法，得到了热声成像系统的微波分布情况，并对其可能导致的热损伤进行了评估，得到了热声成像微波源剂量的安全操作规范。　　数据采集装置方面，通过建立由数字切换、64路放大器、数据采集卡、FPGA等构成的384通道的多元快速数据采集系统和编写相应的labView程序，可以将数据采集时间压缩到10ms每64路，将总的图像重建时间压缩到20ms，首次实现了热声图像的实时采集与实时显示;通过研发基于线性探测器，环形探测器和柔性探测器等多种探测器，实现了高效率的超声耦合，提出了一种基于柔性探测器的样品接触式扫描方法，相对于传统的直线扫描和环形扫描有相当大的优势，包括形状自适应、信息完整性和高效的信号传输，克服了传统扫描方法的困难，成为适用于乳腺检测最可能的热声扫描方法。　　系统应用方面，首先讨论了多种人体组织的电磁参数，指出乳腺肿瘤检测的可能性;其次，利用热声方法探究离体肿瘤的信号信噪比，指出早期乳腺肿瘤也有着较高的对比度，这意味着热声成像可以实现乳腺肿瘤早期检测，随着肿瘤的恶化程度增加，肿瘤的信号强度会变大，这为热声成像实现肿瘤分期提供了依据;再次，利用热声成像技术实现了离体肿瘤高分辨率和高对比的度三维显示;考虑到乳腺检测中声信号与微波耦合问题，制作了体杯式热声乳腺耦合器;最后结合超短脉冲微波和乳腺耦合器等器件，设计并制作了超短脉冲微波激发的热声乳腺检测装置。　　综上所述，本文建立了一套新型热声成像系统，具有无损、高对比度、高分辨率、深成像深度、大视场等优点，为解决目前医学领域盲区提供更可靠的新技术和新成像方法，同时为热声成像技术针对性的应用于临床诊断打下了扎实的实验和仪器基础。