基于光声效应的光声显微成像技术，是以调制激光或者脉冲激光作为激励源、光声信号作为信息载体，结合高分辨率的扫描技术，对采集得到的数据进行图像重建并还原样品内部结构、功能信息的一种显微成像方式。这种方法有机地结合了光学成像和声学成像的特点，具有穿透深度大、图像对比度高、携带信息量多等特点，在生物医学领域中具有广泛的应用前景，成为医学影像技术领域的新兴研究热点。　　本论文提出了新型的高灵敏度光声探测技术一微腔光声探测技术，建立了微腔光声探测的理论模型，设计并研制成功了具有极高探测灵敏度的微腔光声探测器，在此基础上，研制成功了多探元多模式光声显微成像系统。主要完成的工作如下：　　(1)从RG理论出发，建立了连续调制激光工作模式下的微腔光声探测器的理论模型。从理论模型分析得知，在连续调制激光工作模式下，光声探测灵敏度与气体腔体积成反比，因而采用微腔结构对光声信号进行探测可以有极高的探测灵敏度。在此基础上，本文成功设计出微腔光声探测器，并利用微腔光声探测器对植物细胞、动物细胞进行成像，首次在连续调制激光模式下实现了细胞光声显微成像，并且通过分辨率测试板对系统分辨率进行测试，分辨率达到1.25μm，如果采用数值孔径更大的显微物镜，则有望进一步提高系统分辨率。　　(2)在微腔光声探测技术的基础上，首次引入了多探元同步并行采集技术。利用多个探元对同一光声信号进行探测，并进行信号的叠加，有效地提高了系统的探测灵敏度和信噪比，并使用血细胞进行对比实验，验证了多探元微腔光声显微技术能具有更高的探测灵敏度，所获得的光声显微图像更加清晰，对比度和信噪比更高。　　(3)结合微腔光声探测器和共焦扫描系统，同时探测了样品所激发的光声信号以及其后向散射光子，实现了光声-共焦双模式成像。通过分辨率测试板的测试，验证了光声-共焦双模显微成像系统的分辨率达到1.25微米。通过对动物红细胞、白细胞的光声-共焦双模显微成像，以及对植物蒜根尖有丝分裂细胞的光声-共焦双模显微成像，验证了本文设计的光声显微镜具有多模式成像功能的能力，可以获得更全面、更有补充意义的多模式图像。　　(4)在微腔光声探测技术的基础上，提出了散射光声技术，使用吸收系数很高的氧化发黑的铁代替有机玻璃制作微腔，对样品所散射的光子进行探测，在微腔内产生散射光声信号，并对其信号进行探测并还原细胞的二维分布。利用散射光声微腔探测技术及共焦显微技术，实现了对前向散射光光子和后向散射光子的同时成像探测，并实现了对透明细胞的光声显微成像。　　(5)将多探元多模式光声显微镜应用到生物医学实际应用当中，提出了一种通过判断缺铁性贫血细胞中央淡染区面积与整个细胞面积比的方法，来诊断缺铁性贫血程度。同时，利用多探元多模式光声显微镜实现了光声分子影像技术，并用于鼻咽癌细胞的诊断。