DD276193B5 - Transformationsschicht fuer Ultraschallwandler - Google Patents
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Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Transformationsschicht zur Transformation von Ultraschallsignalen, wie sio in Wandloranordnungen in der technischen und medizinischen Ultraschalldiagnostik eingesetzt wird. Die Wandleranordnung dient der Erzeugung und Ableitung von Echosignalen, welche einer Auswerteelektronik zugeführt werden. Entsprechend dem Aufbau der Wandleranordnung, ist die Anpaßschicht für den Einsatz in der bildgebenden und spektroskopischen Ultraschalldiagnostik vorgesehen.
Charakteristik dos Standes der Technik
Die Effektivität und die Genauigkeit von Ultraschallwandleranordnungen, wie sio zur Messung und Prüfung in der technischen und medizinischen Ultraschalldiagnostik eingesetzt werden, hängen wesentlich vom Vorhandensein und Aufbau der (VO-Transformationsschicht ab. Sie beeinflußt alle akustisch relevanten Eigenschaften, wie beispielsweise Empfindlichkeit, Auflösungsvermögen und Bandbreite. Ihre Verwendung zur Anpassung an verschiedene Umgebungsmedion wurde bereits beschrieben (DE-PS 2537788; US-PS 4427912). Aus der Ub-PS 3004424 ist auch das Prinzip des Aufbaus aus mehreren Schichten bekannt. Außerdem ist es bekannt, in der Transformationsschicht geeignete Polymere und auch Polymere mit Füllstoffen, z. B. Quarzglas u.ä. oder Porzellan, wie Epoxidharz, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, aber auch Polyvinylidenfluorid und Polyvinyldifluorid zu verwenden (EP-PS 021 534; DE-PS 2537788, 2914031 und 3309236). Bei der Verwendung von Polyvinylidenfluorid gestatten nach DE-PS 3309236 dessen Materialeigenschaften einzelne (V4)-Schichten nur für sehr hoha Frequenzen, die nicht im diagnostisch relevanten Frequenzbereich liegen. Im interessanten Bereich ist die Transformationsschicht so dick, daß die PVDF-Schicht erheblich an Empfindlichkeit verliert und somit die positiven Eigenschaften von PVDF einbüßt.
Um die notwendige Decke dos PVDF als Transformationsschicht von größer als etwa 0,1 mm nutzen zu können, ist eine polarisierungsrichtige Zusammenführung einzelner Schichten notwendig (Platte, M., Dissertation, TH Aachen, 1985555). Der technologische Aufwand dazu ist unvertretbar hoch. In den Beschreibungen befindet sich zudem die PVDF-Folie jeweils an der dem Medium zugewandten Oberfläche der Wandleranordnung. Berücksichtigt man die hohe mechanische, thermische und chemische Sensibilität von PVDF, so ist eine Schutzschicht zwingend notwendig.
Es besteht das Ziel, die Signalgewinnung bei Ultraschalldiagnostik-Geräten, insbesondere bei Schnittbildgeräten drastisch zu verbessern und damit die Aussagesicherheit der Diagnose zu erhöhen.
Es besteht die Aufgabe, durch Veränderung der (Vil-Transformationsschicht insbesondere die Empfangscharakteristik der Ultraschallwandleranordnung dem konkreten Untersuchungszweck anzupassen und zu verbessern.
Erfindungsgemäß sind innerhalb einer Transformationsschicht zwischen einer modifizierton Polymerschicht (6) und einer Polyvinylidenfluoridschicht (4) eine erste Metallschicht (8) aus Chrom oder Aluminium und eine zweite Metallschicht (7) aus Silber oder Kupfor angeordnet. Diese Metallschichten (7,8) weisen gegenüber den Polymerschichten eine wesentlich geringere Schichtdicke auf.
Die PVDF-Schicht dient als Empfangsteil der Ultraschallwandleranordnung. Die erfindungsgemäße Anpaßschicht wird mit der Ultraschallwandleranordnung so verbunden, daß die PVDF-Schicht der Piezokeramik zugewandt ist.
Die Realisierung der Gesamtdicke auf (V<) erfolgt durch unterschiedliche Schichtdicken von Kunststoff und PVDF-Folie.
Es liegt jetzt eine Transformationsschicht vor, mit der gleichzeitig die optimale Transformation der Sendeimpulse zum zu untersuchenden Medium und der Empfang der Signale aus diesem möglich ist. Die Anpaßschicht ermöglicht die Ablsitung von Empfangssignalen hoher Empfindlichkeit und optimaler Auflösung.
Die im allgemeinen mechanisch und thermisch sehr sensible PVDF-Schicht erhält in dieser Anordnung eine wirksame Schutzschicht, welche die akustischen Eigenschaften nicht störend beeinflußt.
Damit vereinigen sich in der Transformationsschicht sowohl die Funktion als Anpaßschicht als auch der Empfangsschicht optimal.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die Figur zeigt den Aufbau einer kompletten Wandleranordnung ohne Gehäuse. Eine Piezokeramik (1), deren Dicke entsprechend der gewünschten Frequenz gewählt wird, ist rückseitig mit einem Dämpfungskörper (2) verklebt. Auf die vordere Seite der Piezokeramik (1) ist eine Anpaßschicht (3) mit einer Gesamtdicke von (ΧΛ) aufgebracht.
Die Transformationsschicht (3) besteht aus einer PVDF-Schicht (4), die auf ihrer Vor- und Rückseite eine aus Aluminium bestehende Kontaktschicht (5) besitzt und einer Kunststoffschicht (6).
Zwischen der Kunststoffschicht (6) und der PVDF-Schicht (4) ist eine dünne Silberschicht (7) und eine wesentlich dünnere Chromschicht (8) eingebracht. Die Schichtdicke des PVDF und des Kunststoffes ist so variierbar, daß in jedem Fall in Abhängigkeit von der Frequenz der Piezokeramik (1) die Gesamtdicke der Transformationsschicht (λΛ) beträgt.
Claims (2)
1. Transformationsschicht für Ultraschallwandler, deren Dicke ein Viertel der Wellenlänge des Sch&lls beträgt und entweder insgesamt vom Empfänger gebildet wird oder einen Empfänger in Form einer Schicht aus piezoelektrischem oder ferro-elektrischem Polymermaterial mit eingearbeiteten Elektroden enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer modifizierten Polymerschicht (6) und einer Polyvinylidenfluoridschicht (4) eine erste Metallschicht (8) aus Chrom oder Aluminium und eine zweite Metallschicht (7) aus Silber oder Kupfer angeordnet sind.
2. Transformationsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten (7,8) gegenüber der Polymerschicht (6) und der Polyvinylidenfluoridschicht (4) eine wesentlich geringere Schichtdicke aufweisen.
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1988
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