مبدل درون حفره ای پروب اسکنر اولتراسوند اکو زیمنس X300 EV9-4

ساختار مبدل

پارامترهای عملکرد مبدل که بر کیفیت تصاویر اولتراسوند تأثیر می گذارد، وضوح و حساسیت محوری و جانبی است. وضوح محوری بیشتر با فرکانس موج اولتراسوند تعیین می شود. با افزایش فرکانس، طول موج کاهش می یابد، که سودمند است زیرا تمایز بهتری بین یک هدف و سایر اشیاء ایجاد می کند. وضوح جانبی در امتداد جهت متعامد به جهت محوری توسط پروفیل پرتو مبدل تعیین می شود. یک پرتو باریکتر منجر به وضوح بهتر در امتداد جهت جانبی می شود. حساسیت مبدل نسبت کنتراست تصاویر اولتراسونیک را تعیین می کند. یک مبدل با حساسیت بالاتر می تواند تصویر روشن تری از هدف ایجاد کند. مبدل برای به دست آوردن تصاویر با کیفیت بالا با افزایش این پارامترهای عملکرد طراحی شده است.

یک مبدل آرایه 1 بعدی معمولی از یک لایه فعال، لایه های تطبیق صوتی، یک بلوک پشتی، یک لنز صوتی، کرف ها، یک صفحه زمین (GRS) و یک برد مدار چاپی انعطاف پذیر سیگنال (FPCB) تشکیل شده است. لایه فعال معمولاً از یک ماده پیزوالکتریک - بیشتر پیزوسرامیک - ساخته شده است. لایه فعال یک موج اولتراسوند را در پاسخ به سیگنال رانندگی الکتریکی تولید می کند، موج منعکس شده در مرز یک اندام را دریافت می کند و موج اولتراسوند دریافتی را با استفاده از اثر پیزوالکتریک به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. با این حال، تفاوت بزرگ در امپدانس صوتی بین عناصر پیزوسرامیک و بدن انسان مانع از انتقال موثر انرژی اولتراسونیک بین دو رسانه می شود. لایه های تطبیق آکوستیک برای تسهیل انتقال انرژی اولتراسوند استفاده می شود. هر لایه منطبق دارای ضخامت یک چهارم طول موج در فرکانس مرکزی مبدل است. بلوک پشتیبان برای جذب موج اولتراسوند که به سمت عقب از عنصر پیزوالکتریک منتشر می شود استفاده می شود. اگر موج رو به عقب در پایین بلوک پشتی منعکس شود و به عنصر پیزوالکتریک بازگردد، می تواند باعث ایجاد نویز در تصویر اولتراسوند شود. بنابراین، بلوک پشتی باید میرایی بالایی داشته باشد. علاوه بر این میرایی مواد، چندین تغییر ساختاری برای افزایش اثرات پراکندگی در داخل بلوک پشتی اجرا شده است، به عنوان مثال، وارد کردن شیارها یا میله ها در بلوک. بلوک پشتی معمولا دارای امپدانس صوتی بین 3 تا 5 Mrayl است. اگر بلوک پشتی دارای امپدانس صوتی خیلی زیاد باشد، انرژی صوتی تولید شده توسط عنصر پیزوالکتریک توسط بلوک پشتی تلف می شود و امواج اولتراسوند کمی به بدن انسان منتقل می شود. لنز آکوستیک از مبدل اولتراسونیک در برابر آسیب های بیرونی محافظت می کند و پرتو اولتراسوند را بر اساس قانون اسنل بر روی یک نقطه مشخص متمرکز می کند. برای کاهش اتلاف انرژی اولتراسوند در داخل لنز، موادی با ثابت میرایی پایین ترجیح داده می شوند. لنزهای آکوستیک معمولی از مواد لاستیکی برای تماس راحت بین مبدل و بیماران ساخته شده اند. کرف یک شکاف بین عناصر پیزوالکتریک آرایه‌شده است که هر عنصر را از عناصر همسایه خود جدا می‌کند تا تداخل بین آنها کاهش یابد. تداخل به طور جدی عملکرد مبدل را کاهش می دهد. بنابراین، اشکال و مواد مختلفی از کرف برای کاهش تداخل ایجاد شده است.