DE2914031B1 - Ultraschallwandler - Google Patents

Ultraschallwandler

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Description

verschlechtert jedoch gleichzeitig auch den Sendefall, da die Energieabgabe beim Senden wegen der niedrigen Güte der die Sendeschicht bildenden PVF2-Schicht zu gering ist. Um einen etwas besseren Ausgleich zwischen Sendefall und Empfangsfall zu schaffen, wurde bereits ein weiterer Vorschlag unterbreitet, der unter dem Titel »MONOLITHIC SILICON-PVF2 PIEZOELECTRIC ARRAYS FOR ULTRASONIC IMAGING« von den Autoren R. G. Swartz und J. D. Plummer auf dem »Eighth International Symposium on Acoustic Imaging« in Key Biscayne, Florida zwischen dem 29. Mai und 2. Juni 1978 präsentiert wurde. Der in dieser Präsentationsunterlage, insbesondere auf der Seite 15, beschriebene sogenannte »Theta« Array-Wandler besteht aus einem äußeren Ring aus Piezokeramik, der als Sender dient, in dessen Innern mit sehr viel geringeren Abmessungen ein Empfangs-Array aus einer Schicht Polyvinylfluorid (PVF2) angeordnet ist. Die räumlich getrennte Anordnung von Sende- und Empfangsschichten hat den Nachteil fehlender Kompaktheit, woraus wiederum immer noch zu ungünstiges Sende/Empfangsverhältnis resultiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultraschallwandler der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß bei optimal kompaktem Aufbau gleichzeitig optimale Ergebnisse für den Sende- und Empfangsfall geschaffen werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die beiden Schichten in Hybridtechnik flächig aufeinanderliegend miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler,
4ί) bestehend aus einer Sendeschicht aus Material mit relativ hoher dielektrischer Kontante und hoher Schallimpedanz und einer Empfangsschicht aus Material mit relativ niedriger dielektrischer Konstante und niedriger Schallimpedanz.
4' Für herkömmliche Ultraschallwandler, ζ. Β. auch solche in Array-Form mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Einzelschwinger, wird insbesondere für den medizinischen Anwendungsfall eine kurze Pulsanregung mit hoher Eindringtiefe gefordert. Gleichzeitig
gewinnt aber auch die originalgetreue Pulsverarbeitung im Empfangsfall immer wichtigere Bedeutung, beispielsweise bei der Gewebserkennung etc. Übliche Ultraschallwandler verwenden ein einziges Piezomaterial gleichzeitig als Sender und Empfänger. Die geforderten
Bedingungen sind hier nur mit relativ hohem technologischen Aufwand, z. B. Feinteilung der Einzelschwinger bei der Array-Ausbildung, zu erreichen. Es wurden bereits Versuche unternommen, insbesondere den Empfangsfall zu verbessern. So wurden beispielsweise
anstelle von Piezomaterialien zum Senden und Empfangen Schichten aus Polyvinylfluorid (PVF2) verwendet. Ein Ultraschallwandler dieser Art ist beispielsweise Gegenstand des Aufsatzes »EXPERIMENTAL BROADBAND ULTRASONIC TRANSDUCERS USING PVF2 PIEZOELECTRIC FILM« in der Zeitschrift »ELECTRONICS LETTERS« 5. August 1976, Vol. 12, Nr. 16, Seiten 363 und 364. Dieser vorbekannte Wandler verbessert zwar die Güte des Empfangs. Er

Claims (7)

Patentansprüche: bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschicht (2) auf der der Empfangsschicht (3) abgewandten Fläche einen Anschluß für den Sender (4) aufweist. "' 8. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Sandwich-Bauweise zwischen Sende- (2) und Empfangsschicht (3) Bauteile (8) der Empfangsschaltung, insbesondere Empfangsverstärker, in IC-Bauweise eingelagert 1() sind. 9. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschicht (2) aus Piezokeramik und die Empfangsschicht (3) aus piezoelektrischer Kunststoffolie gefertigt sind. '' 10. Ultraschallwandler nach Anspruch!}, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsschicht (3) aus piezoelektrischer Kunststoffolie mit einer Impedanz von etwa 3 ■ 106 Pas/m und einer Güte von etwa 15 gefertigt ist. -» 11. Ultraschallwandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschicht aus Blei-Zirkonat-Titanat oder Blei-Metaniobat gefertigt ist. 12. Ultraschallwandler nach einem der Ansprü- -' ehe 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Kunststoffolie der Empfangsschicht (3) aus Polyvinylfluorid (PVF2) oder Polyvinylchlorid oder Polycarbonat besteht. 13. Ultraschallwandler nach einem der Ansprü- !l) ehe 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in Hybridtechnik miteinander verbundene Sendeschicht (2) und Empfangsschicht (3) zusätzlich und vorzugsweise ebenfalls in Hybridtechnik auf einem Dämpfungsträgerkörper (1), vorzugsweise aus ela- !) stischem Gummi od. dgl., angebracht sind.
1. Ultraschallwandler, bestehend aus einer Sendeschicht aus Material mit relativ hoher dielektrischer Konstante und hoher Schallimpedanz und einer Empfangsschicht aus Material mit relativ niedriger dielektrischer Konstante und niedriger Schallimpedanz, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schichten (2, 3) in Hybridtechnik flächig aufeinanderliegend miteinander verbunden sind.
2. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsschicht (3) gleichzeitig Anpassungsschicht für den Sendefall ist.
3. Ultraschallwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsschicht (3) zur Anpassung an Körpergewebe oder bei Vorschaltung einer Wasserstrecke zur Anpassung an Wasser ausgebildet ist.
4. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsschicht (3) auf der Sendeschicht (2) unter Zwischenlagerung einer Kontaktierung, z. B. dünne Kontaktschicht oder Leiterbahnen in gedruckter Schaltungstechnik, aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt, ist.
5. Ultraschallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung einen elektrischen Empfangsanschluß zum Empfänger (6) aufweist.
6. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sendeschicht (2) abgewandte Fläche der Empfangsschicht (3) einen Anschluß (7) für Massepotential aufweist.
7. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1
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