агульны метад HIFU для тэставання гукавога поля

Радыяцыйны метад - гэта добра зарэкамендаваў сябе метад вымярэння, які арыентаваны на вымярэнне плоскасці п'езаэлектрычныя керамічныя пласціны зруху ў вадкасці. У 1987 годзе Бейснер вывеў формулу разліку сілы выпраменьвання на цалкам паглынутую мішэнь у сфакусаваным ультрагукавым полі гуку пры здагадцы, што геаметрычная акустыка, недыфракцыйнае высокачашчыннае абмежаванне і накіраванасць далёкага поля з'яўляюцца прамавугольнымі функцыямі, калі кут ≤ 30 ° адхіляецца менш за 0,8%. У 1998 годзе ён прымяніў геаметрычны акустычны метад, каб атрымаць агульную формулу сілы выпраменьвання сфакусаванага ультрагуку на доследнай мішэні, абмеркаваў сілу выпраменьвання на мішэні поўнага адлюстравання і мішэні поўнага паглынання і правёў эксперымент, які пацвердзіў, што адхіленне магутнасці гуку, вымеранае ультрагукавым вымярэннем магутнасці 1,6 МГц і метадам каларыметрыі, не перавышае 3%. У 2005 годзе Шоў з Нацыянальнай фізічнай лабараторыі Вялікабрытаніі выкарыстаў інтэгралы Рэлея і эксперыменты, каб праверыць справядлівасць агульнай формулы. Вынікі былі даволі паслядоўнымі. У 2003 годзе ён вымераў напружанне ўзмацняльніка магутнасці анода схемы прывада пераўтваральніка HIFU, выкарыстоўваючы метад вадзянога слупа на аснове выпраменьвання (вада вымярае ціск акустычнага выпраменьвання або шчыльнасць акустычнай энергіі ў кропцы вымярэння шляхам вымярэння вышыні слупа вадкасці ў тонкай трубцы).

Інтэнсіўнасць гукавога поля пры напружанні ад 200 В да 2600 В паказвае, што метад вадзянога слупа можа павялічыць дыяпазон вымярэння гукавога поля да 2000 Вт/см 2 , але калі напружанне падымаецца да пэўнага ўзроўню (2600 В), магутнасць гуку занадта вялікая, і ў вадзе ўзнікне значная кавітацыя. Група бурбалак стварае перашкоды для гукавога поля, робячы магутнасць вымярэння гуку значна нестабільнай і дэманструе тэндэнцыю насычэння. У 2004 і 2005 гадах Кітай прыняў нацыянальны стандарт «вымярэння магутнасці акустычнага высокаінтэнсіўнага сфакусаванага ультрагуку і характарыстык гукавога поля» і галіновыя стандарты «сістэмы лячэння сфакусаваным ультрагукам высокай інтэнсіўнасці (H IFU), якія сканцэнтраваны на характарыстыках ультрагуку і ультрагуку. Асноўная ідэ П'езаэлектрычны пераўтваральнік з керамічных пласцін непасрэдна вымярае гукавы ціск на поўнай магутнасці пры факусоўцы. Для стандарту рэкамендаваны гідрафоны і радыяцыйныя метады.

2 гідрафона выяўлення

Гідрафон - гэта пераўтваральнік, які пераўтворыць сігнал гукавога ціску пад вадой у электрычны. Калі ціск (акустычныя перашкоды) на п'езаэлектрычны матэрыял змяняецца, размеркаванне зарада ўнутры п'езаэлектрычнага матэрыялу змяняецца прапарцыйна і адлюстроўваецца ў выглядзе сігналу напружання, таму ён можа быць выняты электродам на паверхні п'езаэлектрычнага керамічнага элемента. Гэтыя зарады ўзмацняюцца з дапамогай узмацняльніка напружання або ўзмацняльніка зарада, і апрацоўка сігналу адлюстроўвае выяву, якая адлюстроўвае форму гукавой хвалі. Такім чынам, вымярэнне гукавога ціску ў ультрагукавым гукавым полі выконваецца вельмі простым спосабам. Традыцыйныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца для ультрагукавога выяўлення гукавога поля, - гэта п'езаэлектрычная кераміка і PVDF (полівінілідэнфтарыд).

П'езаэлектрычная кераміка мае высокую цвёрдасць і адчувальнасць і можа вытрымліваць пэўны дыяпазон гукавога ціску ў полі HIFU пры нізкай магутнасці, але пры павелічэнні інтэнсіўнасці гуку п'езаэлектрычная кераміка лёгка ламаецца, лінейны дынамічны дыяпазон невялікі, а акустычны імпеданс высокі, так што гідрафон стварае пэўныя перашкоды для вымеранага гукавога поля. Акустычны імпеданс PVDF блізкі да акустычнага супраціву вады, ён мае добры акустычны супраціў вады, мяккую тэкстуру, лёгкую апрацоўку, стабільныя хімічныя ўласцівасці, шырокую частотную характарыстыку і выдатную лінейнасць. Дынамічны дыяпазон большы, чым у п'езаэлектрычных керамічных гідрафонаў. Такім чынам, у цяперашні час для вымярэння звычайна выкарыстоўваецца PVDF. Гэта можа палепшыць няроўную частотную характарыстыку, якую стварае п'езаэлектрычная кераміка, і паменшыць перашкоды для вымеранага гукавога поля, пакуль плёнка досыць тонкая. PVDF даступны як у выглядзе плёнкі, так і ў выглядзе іголак. Дыяметр тыпу плёнкі больш за 5 см, у той час як дыяметр іголкі менш за 1 мм, якая лёгка пашкоджваецца ў гукавым полі HIFU.

Памер факальнай вобласці HIFU складае каля 1,1 мм × 2,1 мм × 3,2 мм. Такім чынам, недахопам PVDF з'яўляецца нізкае прасторавае раздзяленне, ён мае краёвы эфект, і аб'ём нельга зрабіць вельмі малым. Абмежаванне тэмпературы, дэпалярызацыя адбываецца, калі тэмпература дасягае 60 °C, хуткасць паўторнага выкарыстання нізкая, а вымярэнне гідрафонам патрабуе механічнага метаду кропкавага сканавання, нават калі сканаванне плоскасці 10 × 10 см, самае хуткае. Гэта таксама займае некалькі гадзін, таму выкарыстанне некалькіх простых радкоў для апісання размеркавання гукавога поля становіцца непазбежным. У 2002 годзе ён выкарыстаў высокачашчынныя п'езаэлектрычныя керамічныя полыя сферы ў якасці гідрафонаў, і гэта мае унікальныя перавагі з пункту гледжання геаметрыі, памеру і адчувальнасці. Дыяметр шара складае ад 0,7 да 1 мм, рэзанансная частата - ад 1,8 да 2,7 МГц, адчувальнасць удвая большая, чым у гідрафона, і ён мае добрую стабільнасць. Ультрагукавы пераўтваральнік п'езакерамічная пласціна , а ціск ігольчастага гідрафона. прылада лічыцца ідэальным датчыкам для вымярэння гукавых палёў высокай інтэнсіўнасці. 

У 2004 годзе паведамлялася аб новым тыпе мембраннага воданагравальніка для вымярэння гукавога поля HIFU, што сведчыць аб тым, што датчык можа вымяраць гукавую магутнасць адразу падчас апрацоўкі HIFU, забяспечваючы такім чынам дакладную дастаўку энергіі падчас лячэння, а таксама вымярэнне радыяцыйнай сілы і вады. У параўнанні з вымярэннем прымача, кампаненты трывалыя і мала ўплываюць на тэмпературу. У 2006 годзе Занэлі і Ховард распрацавалі гідрафон, які эфектыўна пазбягае кавітацыйнага пашкоджання. П'езаэлектрычная кераміка змяшчаецца ў металічны экран, каб забяспечыць гладкую вонкавую паверхню, якая мінімізуе магчымасць з'яўлення кавітацыйных ядраў на паверхні. Невялікае, у дэгазаванай дэіянізаванай вадзе, вымярэнне гукавога поля пераўтваральніка з частатой 1,50 МГц, дыяметрам 100 мм і фокуснай адлегласцю 150 мм дасягнула добрых вынікаў. Аднак лінейны дынамічны дыяпазон п'езаэлектрычнай керамікі недастатковы, што ўплывае на яе верхнюю мяжу для выкарыстання ў вымярэннях HIFU.