Розробка технології ультразвукових п'єзоелектричних керамічних перетворювачів

 1. Технологія медичної ультразвукової візуалізації — це чотири технології медичної візуалізації сучасної технології медичної візуалізації, яка широко використовується в кардіології, акушерстві, офтальмології, печінці, нирках, жовчному міхурі та судинній системі. У порівнянні з іншими технологіями візуалізації технологія ультразвукової візуалізації має такі унікальні переваги, як висока продуктивність у реальному часі, відсутність пошкоджень і низька вартість,ультразвуковий дротовий керамічний диск . У практичній клінічній практиці широко використовується Технологія ультразвукової візуалізації – це техніка обробки зображень за допомогою ультразвукових хвиль, які випромінюють ультразвукові перетворювачі, щоб проникнути в тканину людини та відобразити відлуння на різних межах тканин людського тіла. Ультразвуковий перетворювач одночасно є ультразвуковим передавачем і приймачем відлуння. Це найважливіший акустичний компонент у системах медичної ультразвукової візуалізації та є гарантією отримання високоякісних зображень. Поява різноманітних нових функцій і методів візуалізації також невіддільна від інноваційної технології датчиків. У цій статті обговорюються розвиток і перспективи технології перетворювачів ультразвукових зображень.

2. п'єзоелектричний композитний перетворювач

    в даний час п’єзоелектрична кераміка є найпоширенішим матеріалом для ультразвукових перетворювачів зображень, який має високу ефективність електромеханічного перетворення. Легко поєднується зі схемами, стабільна продуктивність, проста обробка та низька вартість, вона широко використовується. У той же час електричні керамічні матеріали також мають великий акустичний опір, який непросто порівняти з акустичним опором м'яких тканин людини та води; механічна якість, високий коефіцієнт, вузька смуга пропускання, висока крихкість, низька міцність на розрив, складно формувати компоненти великої площі та ультратонкі високочастотні перетворення. Пристрій нелегко обробляти та інші дефекти. У 1970-х роках американські R.ENewnham і LE.Cross та інші почали лікувати яйця. У вивченні композитних матеріалів композитні матеріали базуються на певному зв'язку між п'єзоелектричною керамікою та полімерними матеріалами. Об'ємне співвідношення та просторово-геометричний розподіл простору поєднуються. Найбільш широко вивченими п’єзоелектричними композитами є п’єзоелектричні композити типу 1-3, які мають високу чутливість, низький акустичний опір, низький механічний коефіцієнт якості та легкість обробки. Композитні ультразвукові перетворювачі можуть створювати багаточастотне зображення, гармонічне зображення та інше нелінійне зображення, і їх продуктивність значно краща, ніж у п'єзоелектричні керамічні матеріали . В даний час використовуються деякі широкосмугові перетворення з п'єзоелектричних композитних матеріалів. Енергетичний пристрій застосовується для клінічної багаточастотної візуалізації та гармонічної візуалізації. Однак через вплив використання полімерних матеріалів у композитному перетворювачі, ефективну площу п’єзокераміки, акустичний опір і складний виробничий процес, одновимірний багатоматричний перетворювач все ще виготовляється з використанням п’єзоелектричної кераміки.

3. п'єзоелектричний монокристалічний перетворювач

Японська Nomura почала дослідження п’єзоелектричних кристалічних матеріалів. У середині 1990-х років п'єзоелектричні кристалічні матеріали привернули широку увагу дослідників завдяки своїм чудовим п'єзоелектричним властивостям. В даний час п'єзоелектричні кристалічні перетворювачі слідують за композитними перетворювачами. Його п'єзоелектричний коефіцієнт і коефіцієнт електромеханічного зв'язку набагато вищі, ніж у зазвичай використовуваних п'єзоелектричних керамічних матеріалів PzT. Матриця перетворювачів, розроблена з п’єзоелектричного кристалічного матеріалу, має набагато вищу чутливість і смугу пропускання, ніж П'єзоелектричні керамічні перетворювачі . У 1999 році японська корпорація Toshiba розробила ультразвуковий перетворювач 3,5 МГц PZNTgl/9, який досяг високої роздільної здатності та сильної проникаючої здатності та використовувався в клінічній практиці. У 2003 році Університет Південної Каліфорнії в Сполучених Штатах розробив високочастотний одноелементний п’єзоелектричний монокристалічний перетворювач із сульфонатного матеріалу (LiNbO3), який отримав хорошу глибину проникнення та співвідношення сигнал/шум зображення. Однак, оскільки процес вирощування монокристалів є набагато складнішим, ніж процес підготовки кераміки, п’єзоелектричні монокристалічні плівки, порівняні з п’єзоелектричною керамікою, наразі не можуть бути виготовлені, і лише невелика кількість п’єзоелектричних монокристалічних перетворювачів використовується в клінічних застосуваннях.

4. широкосмуговий перетворювач

    Ранні позначки на ультразвуковому датчику, такі як 2,5, 3,5, 5, 7, 10 МГц та інші робочі частоти, як правило, стосуються серцевої частоти, яка має ширину смуги приблизно 1 МГц, її можна назвати одноцентровим частотним вузькосмуговим датчиком і все ще є великою. який має велику втрату високочастотного сигналу для глибокого відлуння тканин, що впливає на різкість і чутливість ступеня ультразвукового зображення в середині 1980-х років, засноване на ослабленні ультразвуку в біологічних тканинах і їх ультразвукових картах. Вплив зображення полягає в розробці широкосмугового перетворювача, наприклад, центральна частота 3,5 МГц, ефективна смуга пропускання може досягати приблизно 3 МГц перетворювача, який використовує високу частоту п’єзоелектричний датчик детонації для покращення роздільної здатності при виявленні поверхневих тканин. Низька частота формує луна-сигнал із меншим затуханням, що призводить до чіткішого зображення глибокої структури тканини. У 1990-х роках у клінічній діагностиці використовувалися широкосмугові перетворювачі зі змінною частотою та ультраширокосмугові перетворювачі. Якщо один і той самий перетворювач можна перетворити на генерування ультразвукових хвиль із центральною частотою 2,5, 3,5 і 6 МГц, пропускна здатність діапазону може досягати більше 5 МГц. Надширокосмугові перетворювачі здатні генерувати ультразвук від 1,8 до 12 МГц. Поточна технологія гармонійного зображення, яка широко використовується в ліжку, також розроблена на основі широкосмугових перетворювачів. Як і техніка. Оскільки широкосмуговий перетворювач здатний отримувати численні гармоніки, створювані звуковими хвилями в тканині, його упаковка містить велику кількість інформації про людське тіло, що може покращити осьову роздільну здатність зображення та покращити дух системи ультразвукової візуалізації.