Sviluppo della tecnologia dei trasduttori ceramici piezoelettrici ad ultrasuoni

 1. La tecnologia di imaging ad ultrasuoni medica comprende le quattro tecnologie di imaging medico della moderna tecnologia di imaging medico ed è stata ampiamente utilizzata in cardiologia, ostetricia, oftalmologia, fegato, reni, cistifellea e sistema vascolare. Rispetto ad altre tecnologie di imaging, la tecnologia di imaging a ultrasuoni presenta i vantaggi unici di buone prestazioni in tempo reale, nessun danno e basso costo,il disco ceramico cablato ad ultrasuoni è ampiamente utilizzato nella pratica clinica pratica. La tecnologia di imaging a ultrasuoni è una tecnica per l'elaborazione delle immagini che utilizza onde ultrasoniche emesse da trasduttori ultrasonici per entrare nel tessuto umano e riflettere gli echi ai diversi confini dei tessuti del corpo umano. Il trasduttore a ultrasuoni è sia un trasmettitore a ultrasuoni che un ricevitore di eco. È il componente acustico più critico nei sistemi di imaging ecografico medico ed è una garanzia per ottenere immagini di alta qualità. Anche la nascita di varie nuove funzioni e metodi di imaging è inseparabile dall'innovazione della tecnologia dei trasduttori. Questo articolo discute lo sviluppo e le prospettive della tecnologia dei trasduttori per imaging ecografico.

2. trasduttore composito piezoelettrico

    Attualmente, le ceramiche piezoelettriche sono i materiali più comunemente utilizzati nei trasduttori di imaging a ultrasuoni, che hanno un'elevata efficienza di conversione elettromeccanica. Facile da abbinare ai circuiti, prestazioni stabili, facilità di elaborazione e basso costo, è ampiamente utilizzato. Allo stesso tempo, i materiali ceramici elettrici hanno anche una grande impedenza acustica, che non è facile da eguagliare l'impedenza acustica dei tessuti molli umani e dell'acqua; qualità meccanica, fattore elevato, larghezza di banda stretta, elevata fragilità, bassa resistenza alla trazione, è difficile modellare componenti di grandi dimensioni e conversione ad alta frequenza ultrasottile. Il dispositivo non è facile da elaborare e altri difetti. Negli anni '70, gli americani R.ENewnham e LE.Cross e altri iniziarono a trattare le uova. Nello studio dei materiali compositi, i materiali compositi si basano su una certa connessione tra ceramica piezoelettrica e materiali polimerici. Il rapporto volumetrico e la distribuzione geometrica spaziale dello spazio sono combinati. I compositi piezoelettrici più studiati sono i compositi piezoelettrici di tipo 1-3, che hanno elevata sensibilità, bassa impedenza acustica, basso fattore di qualità meccanica e facile lavorazione. I trasduttori ultrasonici compositi possono ottenere immagini multifrequenza, immagini armoniche e altre immagini non lineari e le loro prestazioni sono significativamente migliori di quelle di materiali ceramici piezoelettrici . Attualmente sono state utilizzate alcune conversioni a banda larga realizzate con materiali compositi piezoelettrici. Il dispositivo energetico viene applicato all'imaging clinico multifrequenza e all'imaging armonico. Tuttavia, a causa dell'influenza dell'uso di materiali polimerici nel trasduttore composito, dell'area effettiva della ceramica piezoelettrica, dell'impedenza acustica e del complicato processo di produzione, il trasduttore multi-array unidimensionale è ancora fabbricato per utilizzare ceramica piezoelettrica.

3. trasduttore piezoelettrico a cristallo singolo

La giapponese Nomura iniziò la ricerca sui materiali cristallini piezoelettrici. A metà degli anni '90, i materiali cristallini piezoelettrici hanno attirato grande attenzione da parte dei ricercatori grazie alle loro eccellenti proprietà piezoelettriche. Attualmente, i trasduttori a cristalli piezoelettrici sono seguiti da trasduttori compositi. Il suo coefficiente piezoelettrico e il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico sono molto più elevati rispetto ai materiali ceramici piezoelettrici PzT comunemente usati. L'array di trasduttori progettato con materiale di cristallo piezoelettrico ha una sensibilità e una larghezza di banda molto più elevate rispetto a trasduttori ceramici piezoelettrici . Nel 1999, la Toshiba Corporation del Giappone ha sviluppato un trasduttore ultrasonico PZNTgl/9 da 3,5 MHz, che ha raggiunto un'alta risoluzione e un forte potere di penetrazione ed è stato utilizzato nella pratica clinica. Nel 2003, l'Università della California del Sud negli Stati Uniti ha sviluppato un trasduttore piezoelettrico a singolo elemento ad alta frequenza realizzato in materiale solfonato (LiNbO3), che ha ottenuto una buona profondità di penetrazione e un buon rapporto segnale-rumore dell'immagine. Tuttavia, poiché il processo di crescita del singolo cristallo è molto più complicato del processo di preparazione della ceramica, al momento non è possibile produrre pellicole monocristalline piezoelettriche paragonabili a quelle della ceramica piezoelettrica e nelle applicazioni cliniche viene utilizzato solo un piccolo numero di trasduttori piezoelettrici a cristallo singolo.

4. trasduttore a banda larga

    I primi segni sulla sonda ecografica come 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz e altre frequenze operative si riferiscono generalmente alla frequenza cardiaca, che ha una larghezza di banda di circa 1 MHz, può essere definita un trasduttore a banda stretta con frequenza a centro singolo ed è ancora grande. che ha una grande perdita di segnale ad alta frequenza nell'eco dei tessuti profondi, influenzando la nitidezza e la sensibilità del grado dell'immagine ecografica a metà degli anni '80, in base all'attenuazione degli ultrasuoni nei tessuti biologici e nelle loro mappe ecografiche. L'influenza dell'immagine è lo sviluppo di un trasduttore a banda larga, come la frequenza centrale di 3,5 MHz la larghezza di banda effettiva può raggiungere circa 3 MHz trasduttore, che utilizza l'alta frequenza sensore di detonazione piezoelettrico per migliorare la risoluzione durante il rilevamento del tessuto superficiale e La bassa frequenza forma un segnale eco con minore attenuazione, con conseguente visualizzazione di immagini più nitide della struttura del tessuto profondo. Negli anni '90, nella diagnostica clinica sono stati utilizzati trasduttori a banda larga a frequenza variabile e trasduttori a banda ultralarga. Se lo stesso trasduttore può essere convertito per generare onde ultrasoniche con frequenza centrale di 2,5, 3,5 e 6 MHz, la larghezza di banda della banda può raggiungere più di 5 MHz. I trasduttori a banda ultralarga sono stati in grado di generare ultrasuoni da 1,8 a 12 MHz. Attuale Anche la tecnologia di imaging armonico ampiamente utilizzata a letto è sviluppata sulla base di trasduttori a banda larga. Come la tecnologia. Poiché il trasduttore a banda larga è in grado di ricevere più armoniche generate dalle onde sonore nel tessuto, il suo pacchetto contiene una grande quantità di informazioni sul corpo umano, che possono migliorare la risoluzione assiale dell'immagine e lo spirito del sistema di imaging a ultrasuoni.