医用超声探头晶体构造

发布时间：

2025-03-12 09:38

医用超声探头晶体的构造：

1、匹配层(Matching Layer)：

为实现换能器晶片与传声媒质之间声特性阻抗的匹配，使声能良好地透过而在探头晶片辐射面敷设的声学材料层。一般取层厚为四分之一波长，声特性阻抗取晶片与传声媒质声特性阻抗的几何平均值。又称过渡层，声透镜或保护膜。复杂结构的探头，其匹配层可以由多层四分之一波长厚且具有适当声特性阻抗的结构组成。

2、探头背衬(probe backing)：

在探头所用的压电晶片辐射面背后的一面上粘接的吸声块。目的是吸收晶片背面辐射的无用声波，降低探头的Q值，改善其脉冲响应。一般情况下，这将伴随探头灵敏度的相应降低，常用的吸声块多用环氧树脂，钨粉环氧加适当的固化剂，增塑剂，按一定配方制定而成。

背衬材料的实用选择与设计制造：

在现有的各种单相材料中，从声学特性与工艺特性综合考虑，几乎没有一种可以直接用做超声换能器背衬，只能采用专门配制的复合材料，集多项有用特性于一身。

高阻抗背衬：声阻抗率超过10*105Pa.s/m者，可列为高阻抗背衬。要达到与压电元件相近的声阻抗率，有两种办法已被证明可行。一种是将钨粉与高塑性金属粉混合后加高压处理，使塑性金属挤入钨粉的颗粒间隙，并在两者界面上形成键合力;或者将钨粉与热塑性塑料的粉末充分混合后热压成型。另一种办法是浸渍法，即将钨粉挤压至紧密堆积状态后，再浸没于液态热固性树脂中，待完全浸透后加热固化。其中，采用的技术路线如下：

(1)浸渍用环氧混合物(简称IEM)

二氧化环巳烯乙烯 3.5份

聚丙二醇二甘油醚 6.5份

壬基琥珀酸酐(NSA) 10份

二甲胺基乙醇每10克NSA对应0,1毫升

(2)第一步浸渍

将压好的钨粉块浸没于丙撑氧中,再逐步加大IEM的浓度.具体流程为:100%丙撑氧,24小时;75%丙撑氧+25%IEM,24小时;50%丙撑氧+50%IEM,24小时;25%丙撑氧+75%IEM,24小时.

(3) 第二不浸渍

将经过第一步浸渍的钨粉块置于100%的IEM中96小时,并使IEM的液面刚好低于钨粉块的顶端.

(4) 加热固化

待两步浸渍完成后,将钨粉块置于80C环境中17.5小时,令其完成固化.。

本方法的特点是在环氧树脂中加入丁稀释剂丙撑氧，以实现完全浸透。而且，为了更加严谨，G.G.LOW等一直是切取浸渍钨粉块的下端贴在换能器上.

高阻抗背衬的另一个技术难点是与压电晶片的粘贴.为了不损伤晶片,并使低粘度环氧树脂胶层尽量薄,E.P.Papadak采用了带橡胶半球的非均匀加压装置。

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