Ontwikkeling van ultrasone piëzo-elektrische keramische transducertechnologie

 1. Medische echografietechnologie is de vier medische beeldvormingstechnologieën van de moderne medische beeldvormingstechnologie en wordt veel gebruikt in de cardiologie, verloskunde, oogheelkunde, lever, nieren, galblaas en vasculaire systemen. Vergeleken met andere beeldvormingstechnologieën heeft ultrasone beeldvormingstechnologie de unieke voordelen van goede realtime prestaties, geen schade en lage kosten.ultrasone bedrade keramische schijf wordt veel gebruikt in de praktische klinische praktijk. Ultrasone beeldvormingstechnologie is een techniek voor beeldverwerking waarbij gebruik wordt gemaakt van ultrasone golven die worden uitgezonden door ultrasone transducers om het menselijk weefsel binnen te dringen en echo's te reflecteren op verschillende weefselgrenzen van het menselijk lichaam. De ultrasone transducer is zowel een ultrasone zender als een echo-ontvanger. Het is de meest kritische akoestische component in medische ultrasone beeldvormingssystemen en staat garant voor het verkrijgen van beelden van hoge kwaliteit. De geboorte van verschillende nieuwe beeldfuncties en -methoden is ook onlosmakelijk verbonden met de innovatie van transducertechnologie. Dit artikel bespreekt de ontwikkeling en vooruitzichten van transducertechnologie voor ultrasone beeldvorming.

2. piëzo-elektrische composiettransducer

    Momenteel piëzo-elektrische keramiek is de meest gebruikte materialen in ultrasone beeldtransducers, die een hoge elektromechanische conversie-efficiëntie hebben. Gemakkelijk te matchen met circuits, stabiele prestaties, eenvoudige verwerking en lage kosten, het wordt veel gebruikt. Tegelijkertijd hebben elektrische keramische materialen ook een grote akoestische impedantie, wat niet gemakkelijk te evenaren is met de akoestische impedantie van menselijk zacht weefsel en water; mechanische kwaliteit, hoge factor, smalle bandbreedte, hoge brosheid, lage treksterkte, het is moeilijk om componenten met een groot oppervlak te vormen en ultradunne hoogfrequente conversie. Het apparaat is niet gemakkelijk te verwerken en andere defecten. In de jaren zeventig begonnen het Amerikaanse R.ENewnham en LE.Cross en anderen eieren te behandelen. Bij de studie van composietmaterialen zijn composietmaterialen gebaseerd op een bepaald verband tussen piëzo-elektrische keramiek en polymeermaterialen. De volumeverhouding en de ruimtelijke geometrische verdeling van de ruimte worden gecombineerd. De meest bestudeerde piëzo-elektrische composieten zijn piëzo-elektrische composieten van het type 1-3, die een hoge gevoeligheid, lage akoestische impedantie, lage mechanische kwaliteitsfactor en gemakkelijke verwerking hebben. Samengestelde ultrasone transducers kunnen multifrequentiebeeldvorming, harmonische beeldvorming en andere niet-lineaire beeldvorming bereiken, en hun prestaties zijn aanzienlijk beter dan die van piëzo-elektrische keramische materialen . Momenteel zijn er enkele breedbandconversies gemaakt van piëzo-elektrische composietmaterialen gebruikt. Het energieapparaat wordt toegepast op klinische multifrequentiebeeldvorming en harmonische beeldvorming. Vanwege de invloed van het gebruik van polymeermaterialen in de composiettransducer, het effectieve oppervlak van het piëzo-keramiek, de akoestische impedantie en het gecompliceerde fabricageproces, wordt de eendimensionale multi-array-transducer echter nog steeds vervaardigd om piëzo-elektrische keramiek te gebruiken.

3. piëzo-elektrische monokristaltransducer

Het Japanse Nomura begon onderzoek te doen naar piëzo-elektrische kristalmaterialen. Halverwege de jaren negentig hebben piëzo-elektrische kristalmaterialen brede aandacht getrokken van onderzoekers vanwege hun uitstekende piëzo-elektrische eigenschappen. Momenteel worden piëzo-elektrische kristaltransducers gevolgd door composiettransducers. De piëzo-elektrische coëfficiënt en elektromechanische koppelingscoëfficiënt zijn veel hoger dan de algemeen gebruikte PzT-piëzo-elektrische keramische materialen. De transducerarray ontworpen met piëzo-elektrisch kristalmateriaal heeft een veel hogere gevoeligheid en bandbreedte dan piëzo-elektrische keramische transducers . In 1999 ontwikkelde Toshiba Corporation uit Japan een 3,5 MHz PZNTgl/9 ultrasone transducer, die een hoge resolutie en een sterk penetrerend vermogen bereikte en in de klinische praktijk werd gebruikt. In 2003 ontwikkelde de Universiteit van Zuid-Californië in de Verenigde Staten een hoogfrequente piëzo-elektrische monokristallijne transducer met één element, gemaakt van sulfonaatmateriaal (LiNbO3), die een goede penetratiediepte en beeldsignaal-ruisverhouding verkreeg. Omdat het groeiproces van één kristal echter veel gecompliceerder is dan het keramische bereidingsproces, kunnen piëzo-elektrische monokristallijne films op een vergelijkbaar niveau voor piëzo-elektrische keramiek momenteel niet worden geproduceerd, en wordt slechts een klein aantal piëzo-elektrische monokristallijne transducers gebruikt in de klinische toepassingen.

4. breedbandtransducer

    Vroege markeringen op de ultrasone sonde, zoals 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz en andere werkfrequenties, verwijzen over het algemeen naar de hartfrequentie, die een bandbreedte heeft van ongeveer 1 MHz, een smalbandige transducer met één centrale frequentie kan worden genoemd en nog steeds groot is. die een groot verlies van hoogfrequent signaal naar de diepe weefselecho heeft, wat de scherpte en gevoeligheid van de echografische beeldgraad halverwege de jaren tachtig beïnvloedt, gebaseerd op de verzwakking van echografie in biologische weefsels en hun echografiekaarten. De invloed van het beeld is de ontwikkeling van een breedbandtransducer, zoals de middenfrequentie van 3,5 MHz, de effectieve bandbreedte kan een transducer van ongeveer 3 MHz bereiken, die gebruik maakt van hoge frequentie piëzo-elektrische klopsensor om de resolutie te verbeteren bij het detecteren van oppervlakkig weefsel, en de lage frequentie vormt een echosignaal met minder verzwakking, wat resulteert in een scherpere beeldweergave van de diepe weefselstructuur. In de jaren negentig werden breedbandtransducers met variabele frequentie en ultrabreedbandtransducers gebruikt in de klinische diagnostiek. Als dezelfde transducer kan worden omgezet om ultrasone golven te genereren met een middenfrequentie van 2,5, 3,5 en 6 MHz, kan de bandbreedte van de band meer dan 2,5, 3,5 en 6 MHz bereiken. 5 MHz. Ultrabreedbandtransducers zijn in staat ultrageluid van 1,8 tot 12 MHz te genereren. Huidig ​​De harmonische beeldtechnologie die veel in bed wordt gebruikt, is ook ontwikkeld op basis van breedbandtransducers. Zoals technologie. Omdat de breedbandtransducer meerdere harmonischen kan ontvangen die worden gegenereerd door geluidsgolven in het weefsel, bevat het pakket een grote hoeveelheid informatie over het menselijk lichaam, wat de axiale resolutie van het beeld kan verbeteren en de geest van het ultrasone beeldvormingssysteem kan verbeteren.