Развіццё тэхналогіі ультрагукавых пераўтваральнікаў

Прагляды: 13 Аўтар: Рэдактар сайта Час публікацыі: 2019-04-18 Паходжанне: Сайт

Запытайцеся

1.Развіццё Матэрыялы для ультрагукавых п'езаэлектрычных пераўтваральнікаў : (1) П'езаэлектрычныя кампазітныя пераўтваральнікі: у цяперашні час п'езаэлектрычная кераміка з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным матэрыялам у ультрагукавых датчыках візуалізацыі з эфектыўнасцю электрамеханічнага пераўтварэння, лёгка спалучаецца са схемамі і нявызначанай прадукцыйнасцю. Шырока выкарыстоўваюцца перавагі лёгкай апрацоўкі і нізкай кошту. У той жа час п'езаэлектрычныя керамічныя матэрыялы таксама маюць высокі акустычны супраціў, які няпроста супаставіць з акустычным супраціўленнем мяккіх тканін чалавека і вады. Механічны каэфіцыент якасці высокі, прапускная здольнасць вузкая, далікатнасць вялікая, трываласць на расцяжэнне нізкая, фарміраванне кампанентаў вялікай плошчы складана, а звыштонкі высокачашчынны пераўтваральнік цяжка апрацоўваць. У 1970-я гады ў ЗША пачалі вывучаць кампазітныя матэрыялы. Кампазіцыйныя матэрыялы складаюцца з п'езаэлектрычнай керамікі і палімерных матэрыялаў у пэўным рэжыме злучэння, пэўным аб'ёмным суадносінах і пэўным прасторавым геаметрычным размеркаваннем. У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўваюцца даследаванні і прымяненне. Гэта п'езаэлектрычны кампазітны матэрыял тыпу 1~3 з высокай адчувальнасцю, нізкім акустычным супрацівам, нізкай механічнай якасцю і лёгкай апрацоўкай. Кампазітныя ультрагукавыя датчыкі дазваляюць атрымліваць шматчастотныя выявы. Гарманічны малюнак і іншыя нелінейныя выявы, прадукцыйнасць якіх у значнай ступені звязана з пераўтваральнікам, вырабленым з п'езаэлектрычнага керамічнага матэрыялу. Шырокапалосныя пераўтваральнікі зроблены з кампазітных матэрыялаў у некаторых гарманічных сістэмах візуалізацыі, якія выкарыстоўваюцца ў клінічных прымяненнях, і выкарыстанне палімерных матэрыялаў у кампазітных пераўтваральніках уплывае на эфектыўную плошчу і акустычны імпеданс керамікі. Акрамя складаных вытворчых працэсаў, п'езаэлектрычная кераміка ўсё яшчэ выкарыстоўваецца ў аднамерных шматматрычных пераўтваральніках.

(2) П'езаэлектрычныя монакрышталічныя пераўтваральнікі: кампанія Nomura пачала даследаванні п'езаэлектрычных монакрышталяў у 1969 годзе, у 1990-я гады. Сярэднетэрміновыя п'езаэлектрычныя монакрышталічныя матэрыялы прыцягнулі шырокую ўвагу даследчыкаў дзякуючы сваім выдатным п'езаэлектрычным уласцівасцям. У цяперашні час п'езаэлектрычныя монакрышталічныя пераўтваральнікі з'яўляюцца выдатнымі гарачымі кропкамі даследаванняў пасля кампазітных пераўтваральнікаў. Напрыклад, новы тып расслабленага сегнетоэлектрычнага монакрысталічнага пераўтваральніка, прадстаўлены цытратам свінцу, лантана, цынку, тытанатам свінцу і сілікатам вісмута, свінцу, тытанатам свінцу, мае значна большы каэфіцыент п'езаэлектрычнасці і каэфіцыент электрамеханічнага ўзаемадзеяння, чым керамічны матэрыял PZT. Масіў пераўтваральнікаў, распрацаваны з п'езаэлектрычнага монакрысталічнага матэрыялу, мае значна больш высокую адчувальнасць і шырыню прапускання, чым п'езаэлектрычны керамічны прыбор для замены. У 1999 г. японская карпарацыя Toshiba распрацавала ультрагукавы датчык 3,5 МГц PZNT91/9, які дасягнуў высокага раздзялення і моцнай пранікальнай здольнасці і быў прыменены ў клінічных мэтах. У 2003 годзе Універсітэт Паўднёвай Каліфорніі распрацаваў высокачашчынны, але элементарны п'езаэлектрычны крышталічны пераўтваральнік з матэрыялу танталата літыя, які атрымаў добрую глыбіню пранікнення і суадносіны сігнал-шум выявы. Аднак працэс вырошчвання монакрышталя значна больш складаны, чым працэс падрыхтоўкі керамікі. У цяперашні час немагчыма вырабіць п'езаэлектрычныя монакрышталі па цане, параўнальнай з керамікай, і толькі невялікая колькасць пераўтваральнікаў, вырабленых з п'езаэлектрычных монакрышталяў, прымяняецца і клінічна.

2, Шырокапалосны пераўтваральнік: рана адзначаны на ультрагукавым датчыку, напрыклад, 2,5, 3,5, 5, 7, 10 МГц і г. д. Працоўная частата кампанент п'езаэлектрычнага цыліндру звычайна адносіцца да яго цэнтральнай частаты, яго прапускная здольнасць складае каля 1 МГц, гэты тып датчыка можна назваць вузкапалосным з адной цэнтральнай частатой. Датчык працяглы час знаходзіцца ў прыватным рэжыме і мае вялікія страты высокачашчыннага сігналу ў глыбокіх тканінах, што ўплывае на выразнасць і адчувальнасць ультрагукавога малюнка. У сярэдзіне 1980-х гадоў на падставе закона згасання ультрагуку ў біялагічных тканінах і яго ўплыву на ультрагукавыя выявы быў распрацаваны шырокапалосны пераўтваральнік, напрыклад, пераўтваральнік з цэнтральнай частатой 3,5 МГц і эфектыўнай паласой прапускання каля 3 МГц. Павярхоўныя тканіны выкарыстоўваюць высокую частату для паляпшэння разрознасці, у той час як глыбокія тканіны выкарыстоўваюць нізкую частату для фарміравання менш аслабленых рэха-сігналаў, што прыводзіць да больш выразнага адлюстравання выявы глыбокіх тканкавых структур. У 1990-я гады ў клінічнай дыягностыцы выкарыстоўваліся шырокапалосныя датчыкі з пераменнай частатой і звышшырокапалосныя датчыкі. Тэхналогія гарманічнай візуалізацыі шырока выкарыстоўваецца ў клінічнай практыцы, а таксама тэхналогія візуалізацыі, распрацаваная на аснове шырокапалосных пераўтваральнікаў. Паколькі шырокапалосны пераўтваральнік можа прымаць некалькі гармонік, якія генеруюцца ультрагукам, які падае на аснову тканіны, ён утрымлівае вялікую колькасць інфармацыі пра чалавечае цела, можа палепшыць восевае раздзяленне выявы і адчувальнасць сістэмы ультрагукавой візуалізацыі.

3, Датчык трохмернай ультрагукавой візуалізацыі: у параўнанні з традыцыйнай двухмернай ультрагукавой візуалізацыяй, трохмерная ультрагукавая візуалізацыя мае перавагі інтуітыўна зразумелага адлюстравання выявы, дакладнага вымярэння аб'ёму і плошчы мішэні і часу, неабходнага для скарачэння дыягназу лекара. Ультрагукавая візуалізацыя была ў цэнтры ўвагі сучасных прыкладанняў і распрацовак. У цяперашні час існуе ў асноўным два метаду атрымання трохмерных ультрагукавых малюнкаў. Адным з іх з'яўляецца атрыманне серыі двухмерных ультрагукавых малюнкаў з вядомымі прасторавымі пазіцыямі з выкарыстаннем існуючай аднамернай фазаванай лінейнай рашоткі, а затым выкананне трохмернай рэканструкцыі малюнкаў для атрымання двухмерных малюнкаў у асноўным праз механічнае сканіраванне і прастору магнітнага поля. метад сканавання пазіцыянавання. Метад сканавання з механічным прывадам заключаецца ў атрыманні двухмернага малюнка шляхам фіксацыі пераўтваральніка на механічнай руцэ, кіраванай кампутарам, для веернага або паваротнага сканавання. З-за складанага абсталявання і высокіх тэхнічных патрабаванняў метад п'езакрышталяў Pzt у цяперашні час выкарыстоўваецца радзей; прасторавае пазіцыянаванне магнітнага поля. Метад сканавання заключаецца ў фіксацыі датчыка становішча магнітнага поля на звычайным ультрагукавым датчыку і вымярэнні змены прасторавага становішча датчыка падчас аперацыі адбору проб; выпадковае сканіраванне можа быць выканана як звычайны зонд, і дарожка руху кампутарнага зонда зандзіравання выбаркі. Метад гнуткі ў працы і можа выконваць шырокі спектр сканавання. Недахопам з'яўляецца тое, што сістэму неабходна калібраваць перад кожным выкарыстаннем, а працэс сканавання павінен быць раўнамерным і павольным, на што моцна ўплывае чалавечы фактар. Акрамя таго, існуючы аднамерны лінейны пераўтваральнік складаецца з мноства невялікіх элементаў у адным вымярэнні, і можа быць дасягнута электронная факусоўка ў плоскасці візуалізацыі. Аднак ёсць толькі адзін элемент масіва ў прасторавым становішчы з пэўнай таўшчынёй ад плоскасці малюнка, і электронная факусоўка не можа быць рэалізавана. У далейшым рэалізуецца трохмерная рэканструкцыя, і фокус звычайна дасягаецца з дапамогай акустычнай лінзы ў кірунку таўшчыні плоскасці малюнка, але фокус фіксуецца за кошт фокусу лінзы. У той жа час рэканструкцыя трохмернага відарыса з дапамогай двухмернага відарыса занадта доўгая, а дазвол трохмернага відарыса часта ніжэй, чым у двухмернага. Паколькі двухмерныя выявы атрымліваюцца ў розны час, рэканструяваныя трохмерныя выявы цяжка рэалізаваць у рэальным часе для адлюстравання жывых тканак і органаў. П'езакерамічны датчык павінен выкарыстоўваць зонд з двухмернай плошчай для кіравання ультрагукавым прамянём для факусіроўкі ў напрамку адхілення трохмернай прасторы, атрымання трохмерных прасторавых даных у рэжыме рэальнага часу і рэканструкцыі трохмернага відарыса.

4, Ёмістны пераўтваральнік мікраапрацоўкі: ёмістны пераўтваральнік мікраапрацоўкі з'яўляецца важнай тэндэнцыяй у развіцці ультрагукавых пераўтваральнікаў візуалізацыі. Ён выкарыстоўвае тэхналогію вырабу буйнамаштабных інтэгральных схем з крэмніевым матэрыялам у якасці падкладкі і пластом росту наверсе. апору, якая мае зазор, а затым пакрывае апору плёнкай, так што паміж плёнкай і крамянёвым корпусам утвараецца паветраны зазор, а на плёнцы і крамянёвым корпусе адпаведна фарміруецца металічны электрод, утвараючы кандэнсатар, які мае вібрацыйную плёнку. п'езацыліндрычны керамічны пераўтваральнік cMUT мае высокую адчувальнасць, шырокую прапускную здольнасць, просты ў вырабе і невялікі памер. Ён мае шырокі дыяпазон працоўных тэмператур і просты ў рэалізацыі электроннай інтэграцыі. Ён падыходзіць для вытворчасці буйнамаштабных зондаў 2D-матрыцы і высокачашчынных зондаў. Ён мае добрую прапускную здольнасць і пранікненне ў параўнанні са звычайнымі п'езаэлектрычнымі керамічнымі пераўтваральнікамі. У 2002 годзе Стэнфардскі ўніверсітэт і Злучаныя Штаты правялі вялікую працу ў гэтай галіне, распрацавалі аднамерную і двухмерную cMUT і змадэлявалі гукавое поле cMUT. У цяперашні час cMUT знаходзіцца яшчэ на стадыі лабараторных даследаванняў і не выкарыстоўваецца ў клінічнай практыцы.