Développement de la technologie des transducteurs en céramique piézoélectrique

La technologie d'imagerie par échographie médicale est les quatre technologies d'imagerie médicale de la technologie d'imagerie médicale moderne et a été largement utilisée dans la cardiologie, l'obstétrique, l'ophtalmologie, le foie, les reins, la vésicule biliaire et le système vasculaire. Par rapport à d'autres technologies d'imagerie, la technologie d'imagerie à ultrasons présente les avantages uniques de bonnes performances en temps réel, pas de dégâts et de faible coût,disque en céramique filaire à ultrasonsest largement utilisé dans la pratique clinique pratique. La technologie d'imagerie à ultrasons est une technique de traitement de l'imagerie en utilisant des ondes ultrasoniques émises par les transducteurs ultrasoniques pour entrer dans le tissu humain et refléter les échos à différentes limites tissulaires du corps humain. Le transducteur à ultrasons est à la fois un émetteur à ultrasons et un récepteur d'écho. Il s'agit de la composante acoustique la plus critique des systèmes d'imagerie par ultrasons médicaux et est une garantie d'obtenir des images de haute qualité. La naissance de diverses nouvelles fonctions et méthodes d'imagerie est également inséparable de l'innovation de la technologie des transducteurs. Cet article traite du développement et des perspectives de la technologie des transducteurs d'imagerie à ultrasons.

2. Transducteur composite piézoélectrique

Maintenant,céramique piézoélectriquesont les matériaux les plus couramment utilisés dans les transducteurs d'imagerie ultrasonores, qui ont une efficacité de conversion électromécanique élevée. Easy pour être adapté à des circuits, des performances stables, un traitement facile et un faible coût, il est largement utilisé. Dans le même temps, les matériaux en céramique électrique ont également une grande impédance acoustique, ce qui n'est pas facile de faire correspondre l'impédance acoustique des tissus mous et de l'eau humains; Qualité mécanique, facteur élevé, bande passante étroite, fragilité élevée, faible résistance à la traction, il est difficile de façonner des composants de grande région et une conversion ultra-mince à haute fréquence. Le dispositif n'est pas facile à traiter et d'autres défauts. Dans les années 1970, R.Enewnham et Le.Cross et d'autres américains ont commencé à traiter les œufs. l'espace sont combinés. Les composites piézoélectriques les plus étudiés sont les composites piézoélectriques de type 1 à 3, qui ont une sensibilité élevée, une faible impédance acoustique, un faible facteur de qualité mécanique et un traitement facile. Les transducteurs à ultrasons composites peuvent atteindre l'imagerie multi-fréquences, l'imagerie harmonique et autre imagerie non linéaire, et leurs performances sont nettement meilleures que celles deMatériaux en céramique piézoélectrique. À l'heure actuelle, certaines conversions à large bande en matériaux composites piézoélectriques ont été utilisées. Le dispositif d'énergie est appliqué à l'imagerie multi-fréquence clinique et à l'imagerie harmonique. Cependant, en raison de l'influence de l'utilisation de matériaux en polymère dans le transducteur composite, la zone effective de la céramique piézotique, l'impédance acoustique et le processus de fabrication compliqué, le transducteur multi-dimensionnel à multi-voies est toujours fabriqué pour utiliser la céramique piézoélectrique.

3.Piezoélectrique Un monocristal

Le Nomura du Japon a commencé à rechercher des matériaux cristallins piézoélectriques. Au milieu des années 1990, les matériaux cristallins piézoélectriques ont attiré une large attention des chercheurs en raison de leurs excellentes propriétés piézoélectriques. Actuellement, les transducteurs de cristal piézoélectriques sont suivis par des transducteurs composites. Son coefficient piézoélectrique et son coefficient de couplage électromécanique sont beaucoup plus élevés que les matériaux en céramique piézoélectrique PZT couramment utilisés. Le réseau de transducteurs conçu avec un matériau en cristal piézoélectrique a une sensibilité et une bande passante beaucoup plus élevées queTransducteurs de céramique piézoélectrique. En 1999, Toshiba Corporation of Japan a développé un transducteur ultrasonique PZNTGL / 9 de 3,5 MHz, qui a atteint une puissance pénétrante haute résolution et forte et a été utilisé dans la pratique clinique. En 2003, l'Université de Californie du Sud aux États-Unis a développé un transducteur monocristallin piézoélectrique à haute fréquence à éléments mono-éléments en matériau sulfonate (Linbo3), qui a obtenu une bonne profondeur de pénétration et un rapport signal / bruit d'image. Cependant, comme le processus de croissance monocristalliste est beaucoup plus compliqué que le processus de préparation en céramique, les films monocristallins piézoélectriques à un comparable pour la céramique piézoélectrique ne peuvent pas être produits actuellement, et seul un petit nombre de transducteurs à monocusstal piézoélectriques sont utilisés dans les applications cliniques.

4. Transducteur à large bande

Les marquages ​​précoces sur la sonde à ultrasons tels que 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz et d'autres fréquences de fonctionnement se réfèrent généralement à la fréquence cardiaque, qui a une bande passante d'environ 1 MHz, peut être appelée un transducteur à bande étroite de fréquence unique et à une fréquence à centres est toujours grand. qui a une grande perte de signal à haute fréquence à l'écho des tissus profonds, affectant la netteté et la sensibilité du degré d'image à ultrasons au milieu des années 1980, basé sur l'atténuation de l'échographie dans les tissus biologiques et leurs cartes d'échographie. L'influence de l'image Le développement d'un transducteur à large bande, tel que la fréquence centrale de la bande passante efficace de 3,5 MHz peut atteindre environ 3 MHz le transducteur, qui utilise une fréquence élevéecapteur de knock piézoélectriquePour améliorer la résolution lors de la détection du tissu superficiel, et la fréquence basse fréquence forme un signal d'écho avec moins d'atténuation, résultant en un affichage d'image plus net de la structure des tissus profonds. Dans les années 1990, les transducteurs à large bande à fréquence variable et les transducteurs à ultra-bande ont été utilisés dans les années cliniques Diagnostics.Si le même transducteur peut être converti pour générer des ondes ultrasoniques avec une fréquence centrale de 2,5, 3,5 et 6 MHz, la bande passante de la bande peut atteindre plus de 5 MHz. Les transducteurs ultra-large-bande ont pu générer des échographies de 1,8 à 12 MHz. Current La technologie d'imagerie harmonique largement utilisée dans le lit est également développée sur la base des transducteurs à large bande. Comme la technologie. Étant donné que le transducteur à large bande est capable de recevoir plusieurs harmoniques générées par des ondes sonores dans le tissu, son ensemble contient une grande quantité d'informations sur le corps humain, ce qui peut améliorer la résolution axiale de l'image et peut améliorer l'esprit du système d'imagerie par ultrasons.