Udvikling af ultralyd piezoelektrisk keramisk transducerteknologi

 1. Medicinsk ultralydsbilledteknologi er de fire medicinske billeddannelsesteknologier inden for moderne medicinsk billeddannelsesteknologi og har været meget brugt i kardiologi, obstetrik, oftalmologi, lever, nyrer, galdeblære og vaskulært system. Sammenlignet med andre billedteknologier har ultralydsbilledteknologi de unikke fordele ved god realtidsydelse, ingen skade og lave omkostninger,ultralyds kablet keramisk disk er meget udbredt i den praktiske kliniske praksis. Ultralydsbilleddannelsesteknologi er en teknik til billedbehandling ved at bruge ultralydsbølger udsendt fra ultralydstransducere til at trænge ind i det menneskelige væv og reflektere ekkoer ved forskellige vævsgrænser af den menneskelige krop. Ultralydstransduceren er både en ultralydssender og en ekkomodtager. Det er den mest kritiske akustiske komponent i medicinske ultralydsbilledsystemer og er en garanti for at opnå billeder af høj kvalitet. Fødslen af ​​forskellige nye billeddannelsesfunktioner og -metoder er også uadskillelig fra innovationen af ​​transducerteknologi. Dette papir diskuterer udviklingen og perspektiverne for ultralydsbilleddannelsestransducerteknologi.

2. piezoelektrisk komposit transducer

    På nuværende tidspunkt piezoelektrisk keramik er de mest almindeligt anvendte materialer i ultralydsbilledtransducere, som har høj elektromekanisk konverteringseffektivitet. Let at blive matchet med kredsløb, stabil ydeevne, nem behandling og lave omkostninger, det er meget udbredt. Samtidig har elektriske keramiske materialer også stor akustisk impedans, hvilket ikke er let at matche den akustiske impedans af menneskeligt blødt væv og vand; mekanisk kvalitet, høj faktor, smal båndbredde, høj skørhed, lav trækstyrke, det er svært at forme komponenter med stort areal og ultratynde højfrekvenskonvertering. Enheden er ikke let at behandle og andre defekter. I 1970'erne begyndte amerikanske R.ENewnham og LE.Cross og andre at behandle æg.I studiet af kompositmaterialer er kompositmaterialer baseret på en vis sammenhæng mellem piezoelektrisk keramik og polymermaterialer.Volumenforholdet og den rumlige geometriske fordeling af rummet kombineres. De mest undersøgte piezoelektriske kompositter er 1-3 type piezoelektriske kompositter, som har høj følsomhed, lav akustisk impedans, lav mekanisk kvalitetsfaktor og nem behandling. Sammensatte ultralydstransducere kan opnå multi-frekvens billeddannelse, harmonisk billeddannelse og anden ikke-lineær billeddannelse, og deres ydeevne er væsentligt bedre end piezoelektriske keramiske materialer . På nuværende tidspunkt er nogle bredbåndskonverteringer lavet af piezoelektriske kompositmaterialer blevet brugt. Energienheden anvendes til klinisk multi-frekvens billeddannelse og harmonisk billeddannelse. Men på grund af indflydelsen fra brugen af ​​polymermaterialer i komposittransduceren, det effektive område af piezokeramikken, den akustiske impedans og den komplicerede fremstillingsproces, er den endimensionelle multi-array-transducer stadig fremstillet til at bruge piezoelektrisk keramik.

3.piezoelektrisk enkeltkrystaltransducer

Japans Nomura begyndte at forske i piezoelektriske krystalmaterialer. I midten af ​​1990'erne har piezoelektriske krystalmaterialer tiltrukket sig bred opmærksomhed fra forskere på grund af deres fremragende piezoelektriske egenskaber. I øjeblikket efterfølges piezoelektriske krystaltransducere af sammensatte transducere. Dens piezoelektriske koefficient og elektromekaniske koblingskoefficient er meget højere end de almindeligt anvendte PzT piezoelektriske keramiske materialer. Transducer-arrayet designet med piezoelektrisk krystalmateriale har meget højere følsomhed og båndbredde end piezoelektriske keramiske transducere . I 1999 udviklede Toshiba Corporation i Japan en 3,5MHz PZNTgl/9 ultralydstransducer, som opnåede høj opløsning og stærk gennemtrængende kraft og blev brugt i klinisk praksis. I 2003 udviklede University of Southern California i USA en højfrekvent enkeltelements piezoelektrisk enkeltkrystaltransducer lavet af sulfonatmateriale (LiNbO3), som opnåede en god penetrationsdybde og billedsignal-støjforhold. Men da enkeltkrystalvækstprocessen er meget mere kompliceret end den keramiske fremstillingsproces, kan piezoelektriske monokrystallinske film på en sammenlignelig måde for piezoelektriske keramik ikke fremstilles på nuværende tidspunkt, og kun et lille antal piezoelektriske enkeltkrystaltransducere bruges i de kliniske applikationer.

4. bredbåndstransducer

    Tidlige markeringer på ultralydssonden såsom 2,5, 3,5, 5, 7, 10MHz og andre driftsfrekvenser refererer generelt til hjertefrekvensen, som har en båndbredde på omkring 1 MHz, kan kaldes en enkeltcenterfrekvens smalbåndstransducer og stadig er stor. som har et stort tab af højfrekvent signal til det dybe vævsekko, hvilket påvirker skarpheden og følsomheden af ultralydsbilledets grad i midten af 1980'erne, baseret på dæmpningen af ultralyd i biologiske væv og deres ultralydskort. Billedets indflydelse er udviklingen af en bredbåndstransducer, som f.eks. centerfrekvensen kan nå 3,MHz 5MHz effektiv båndbredde på omkring 3,MHz. bruger høj frekvens piezoelektrisk bankesensor for at forbedre opløsningen ved detektering af overfladisk væv, og Den lave frekvens danner et ekkosignal med mindre dæmpning, hvilket resulterer i en skarpere billedvisning af den dybe vævsstruktur.I 1990'erne blev ultra-bredbåndstransducere med variabel frekvens og ultrabredbåndstransducere brugt i den kliniske diagnostik. 2,5, 3,5 og 6 MHz, kan båndbredden nå mere end 5 MHz. Ultra-bredbåndstransducere har været i stand til at generere ultralyd fra 1,8 til 12 MHz. Strøm Den harmoniske billeddannelsesteknologi, der er meget udbredt i sengen, er også udviklet på basis af bredbåndstransducere. Ligesom teknologi. Da bredbåndstransduceren er i stand til at modtage flere harmoniske genereret af lydbølger i vævet, indeholder dens pakke en stor mængde menneskelig kropsinformation, som kan forbedre den aksiale opløsning af billedet og kan forbedre ånden i ultralydsbilleddannelsessystemet.