अल्ट्रासाउंड पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर प्रौद्योगिकी का विकास

 1. मेडिकल अल्ट्रासाउंड इमेजिंग तकनीक आधुनिक मेडिकल इमेजिंग तकनीक की चार मेडिकल इमेजिंग तकनीक है, और इसका व्यापक रूप से कार्डियोलॉजी, प्रसूति विज्ञान, नेत्र विज्ञान, यकृत, गुर्दे, पित्ताशय और संवहनी प्रणाली में उपयोग किया गया है। अन्य इमेजिंग तकनीकों की तुलना में, अल्ट्रासाउंड इमेजिंग तकनीक में अच्छे वास्तविक समय के प्रदर्शन, कोई क्षति नहीं होने और कम लागत जैसे अद्वितीय फायदे हैं।अल्ट्रासोनिक वायर्ड सिरेमिक डिस्क का व्यावहारिक नैदानिक ​​​​अभ्यास में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासाउंड इमेजिंग तकनीक मानव ऊतक में प्रवेश करने और मानव शरीर की विभिन्न ऊतक सीमाओं पर गूँज को प्रतिबिंबित करने के लिए अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर से उत्सर्जित अल्ट्रासोनिक तरंगों का उपयोग करके इमेजिंग प्रसंस्करण की एक तकनीक है। अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर और एक इको रिसीवर दोनों है। यह मेडिकल अल्ट्रासाउंड इमेजिंग सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण ध्वनिक घटक है और उच्च गुणवत्ता वाली छवियां प्राप्त करने की गारंटी है। विभिन्न नए इमेजिंग कार्यों और विधियों का जन्म भी ट्रांसड्यूसर प्रौद्योगिकी के नवाचार से अविभाज्य है। यह पेपर अल्ट्रासाउंड इमेजिंग ट्रांसड्यूसर तकनीक के विकास और संभावनाओं पर चर्चा करता है।

2. पीजोइलेक्ट्रिक कम्पोजिट ट्रांसड्यूसर

    वर्तमान में, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अल्ट्रासोनिक इमेजिंग ट्रांसड्यूसर में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सामग्री है, जिसमें उच्च इलेक्ट्रोमैकेनिकल रूपांतरण दक्षता होती है। सर्किट के साथ मिलान करना आसान, स्थिर प्रदर्शन, आसान प्रसंस्करण और कम लागत, इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसी समय, इलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्रियों में भी बड़ी ध्वनिक प्रतिबाधा होती है, जो मानव नरम ऊतक और पानी की ध्वनिक प्रतिबाधा से मेल खाना आसान नहीं है; यांत्रिक गुणवत्ता, उच्च कारक, संकीर्ण बैंडविड्थ, उच्च भंगुरता, कम तन्य शक्ति, बड़े क्षेत्र के घटकों को आकार देना मुश्किल है, और अति पतली उच्च आवृत्ति रूपांतरण। डिवाइस को संसाधित करना आसान नहीं है और अन्य दोष हैं। 1970 के दशक में, अमेरिकी R.ENewnham और LE.Cross और अन्य ने अंडों का इलाज करना शुरू किया। मिश्रित सामग्रियों के अध्ययन में, मिश्रित सामग्री पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पॉलिमर सामग्रियों के बीच एक निश्चित संबंध पर आधारित होती है। आयतन अनुपात और अंतरिक्ष के स्थानिक ज्यामितीय वितरण को संयुक्त किया जाता है। सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए गए पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट 1-3 प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट हैं, जिनमें उच्च संवेदनशीलता, कम ध्वनिक प्रतिबाधा, कम यांत्रिक गुणवत्ता कारक और आसान प्रसंस्करण है। समग्र अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर बहु-आवृत्ति इमेजिंग, हार्मोनिक इमेजिंग और अन्य गैर-रेखीय इमेजिंग प्राप्त कर सकते हैं, और उनका प्रदर्शन इससे काफी बेहतर है पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री । वर्तमान में, पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित सामग्री से बने कुछ ब्रॉडबैंड रूपांतरणों का उपयोग किया गया है। ऊर्जा उपकरण को क्लिनिकल मल्टी-फ़्रीक्वेंसी इमेजिंग और हार्मोनिक इमेजिंग पर लागू किया जाता है। हालाँकि, मिश्रित ट्रांसड्यूसर में पॉलिमर सामग्री के उपयोग के प्रभाव, पीजो सिरेमिक के प्रभावी क्षेत्र, ध्वनिक प्रतिबाधा और जटिल विनिर्माण प्रक्रिया के कारण, एक आयामी बहु-सरणी ट्रांसड्यूसर अभी भी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग करने के लिए निर्मित किया जाता है।

3.पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर

जापान की नोमुरा ने पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल सामग्री पर शोध शुरू किया। 1990 के दशक के मध्य में, पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल सामग्रियों ने अपने उत्कृष्ट पीजोइलेक्ट्रिक गुणों के कारण शोधकर्ताओं का व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। वर्तमान में, पीज़ोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर के बाद मिश्रित ट्रांसड्यूसर आते हैं। इसका पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले PzT पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्रियों की तुलना में बहुत अधिक है। पीज़ोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल सामग्री के साथ डिज़ाइन किए गए ट्रांसड्यूसर ऐरे की संवेदनशीलता और बैंडविड्थ बहुत अधिक है पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर । 1999 में, जापान के तोशिबा कॉर्पोरेशन ने 3.5 मेगाहर्ट्ज PZNTgl/9 अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर विकसित किया, जिसने उच्च रिज़ॉल्यूशन और मजबूत मर्मज्ञ शक्ति हासिल की और नैदानिक ​​​​अभ्यास में उपयोग किया गया। 2003 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय ने सल्फोनेट सामग्री (LiNbO3) से बना एक उच्च आवृत्ति एकल-तत्व पीज़ोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर विकसित किया, जिसने अच्छी प्रवेश गहराई और छवि सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त किया। हालाँकि, चूंकि एकल क्रिस्टल विकास प्रक्रिया सिरेमिक तैयारी प्रक्रिया की तुलना में बहुत अधिक जटिल है, वर्तमान में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के लिए तुलनीय पीजोइलेक्ट्रिक मोनोक्रिस्टलाइन फिल्मों का उत्पादन नहीं किया जा सकता है, और नैदानिक ​​​​अनुप्रयोगों में केवल थोड़ी संख्या में पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया जाता है।

4. वाइडबैंड ट्रांसड्यूसर

    अल्ट्रासाउंड जांच पर प्रारंभिक चिह्न जैसे कि 2.5, 3.5, 5, 7, 10 मेगाहर्ट्ज और अन्य ऑपरेटिंग आवृत्तियां आम तौर पर हृदय आवृत्ति को संदर्भित करती हैं, जिसकी बैंडविड्थ लगभग 1 मेगाहर्ट्ज है, इसे एकल-केंद्र आवृत्ति संकीर्ण-बैंड ट्रांसड्यूसर कहा जा सकता है और अभी भी बड़ा है। जिसमें गहरे ऊतक प्रतिध्वनि के लिए उच्च आवृत्ति सिग्नल का बड़ा नुकसान होता है, जो 1980 के दशक के मध्य में अल्ट्रासाउंड छवि डिग्री की तीक्ष्णता और संवेदनशीलता को प्रभावित करता है, जो जैविक ऊतकों और उनके अल्ट्रासाउंड मानचित्रों में अल्ट्रासाउंड के क्षीणन पर आधारित है। छवि का प्रभाव एक ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर का विकास है, जैसे कि 3.5 मेगाहर्ट्ज प्रभावी बैंडविड्थ की केंद्र आवृत्ति लगभग 3 मेगाहर्ट्ज ट्रांसड्यूसर तक पहुंच सकती है, जो उच्च आवृत्ति का उपयोग करती है सतही ऊतक का पता लगाने पर रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने के लिए पीज़ोइलेक्ट्रिक नॉक सेंसर , और कम आवृत्ति कम क्षीणन के साथ एक प्रतिध्वनि संकेत बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप गहरी ऊतक संरचना का एक तेज छवि प्रदर्शन होता है। 1990 के दशक में, क्लिनिकल डायग्नोस्टिक्स में परिवर्तनीय आवृत्ति ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर और अल्ट्रा-वाइडबैंड ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया गया था। यदि उसी ट्रांसड्यूसर को 2.5, 3.5 और 6 मेगाहर्ट्ज की केंद्र आवृत्ति के साथ अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्पन्न करने के लिए परिवर्तित किया जा सकता है, तो बैंड की बैंडविड्थ 5MHz से अधिक तक पहुंच सकती है। अल्ट्रा-वाइडबैंड ट्रांसड्यूसर 1.8 से 12 मेगाहर्ट्ज तक अल्ट्रासाउंड उत्पन्न करने में सक्षम हैं। वर्तमान में बिस्तर में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली हार्मोनिक इमेजिंग तकनीक भी ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर के आधार पर विकसित की गई है। प्रौद्योगिकी की तरह. चूंकि वाइडबैंड ट्रांसड्यूसर ऊतक में ध्वनि तरंगों द्वारा उत्पन्न कई हार्मोनिक्स प्राप्त करने में सक्षम है, इसके पैकेज में बड़ी मात्रा में मानव शरीर की जानकारी होती है, जो छवि के अक्षीय रिज़ॉल्यूशन में सुधार कर सकती है, और अल्ट्रासाउंड इमेजिंग प्रणाली की भावना में सुधार कर सकती है।