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本发明实施例公开了一种用于自由移动状态下实验动物脑成像的光声层析成像装置,该光声层析成像装置包括:光源组件,光纤束耦合组件,成像支架;成像支架与光纤束耦合组件连接,成像支架的外围形成有圆形滑槽;信号采集组件,包括一个光声信号探测器,光声信号探测器用于探测由目标物的成像部位激发出的光声信号,光声信号探测器可活动的设置于圆形滑槽中;电控旋转台组件,电控旋转台组件与光声信号探测器连接;信号处理组件,信号处理组件分别与光源组件、信号采集组件和电控旋转台组件连接。本发明实施例提供的光声层析成像装置相比于传统的自由移动状态下实验动物脑成像的光声层析成像系统成像质量得到了明显提高。