The invention discloses a lead free piezoelectric single crystal high-frequency ultrasonic transducer and a preparation method thereof, relating to the technical field of high frequency ultrasonic transducers. The high frequency ultrasonic transducer consists of a sound matching layer (1), a sounding material (2), a backing layer (3) and a metal shell (4), and the operating frequency is from 20MHz to 300MHz. Among them, the sound matching layer (1) is parylene; the sounding material (2) is a lead-free piezoelectric single crystal high-frequency piezoelectric element; the backing layer (3) is a conductive adhesive; and the metal shell (4) is made of stainless steel. The invention relates to a method for preparing a high frequency ultrasonic transducer, comprising the steps that A. uses a lead-free piezoelectric single crystal material of high Curie temperature to L. and encapsulates a single crystal element in a metal housing....... The thinning method especially by mechanical thinning chemical mechanical thinning reactive ion etching, the lead-free piezoelectric crystal materials made of a high performance lead-free crystal element, and this element prepared a transducer, solves the problem of lead pollution and high frequency.
【技术实现步骤摘要】
一种无铅压电单晶高频超声换能器及其制备方法
本专利技术涉及高频超声换能器
,具体指一种应用高性能无铅压电单晶元件的超声换能器及其制备方法。
技术介绍
超声换能器(Ultrasonictransducer)是超声成像、检测、治疗系统的关键组成部件。压电材料是超声换能器的换能元件,其对超声换能器的性能乃至整个超声成像系统的性能至关重要。其中,高压电系数、高机电耦合系数及高的温度稳定性是压电材料发展的重要方向。近年来,具有更高分辨率的高频医学超声技术成为具有医学应用价值的新一代医学超声技术。其中,血管内超声、眼科超声成像等高频超声技术更是成为医学超声领域的最具增长价值的方向之一,如血管内超声成像技术(IVUS),利用微小型高频超声探头,实时显示血管的截面图像,获取管壁的厚度、管腔大小和形状及截面积等信息,在血管病诊疗和冠心病诊疗领域发挥了重要作用。目前,传统的医疗超声换能器主要采用Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)压电陶瓷作为压电功能材料,但基于PZT陶瓷制备的超声探头带宽-6dB和灵敏度仅为55~70%,并且随着全球对环境保护问题的重视,环境友好型压电材料已然成为现今社会科技发展的大势所趋,基于传统PZT陶瓷的医疗超声换能器在制备及废弃过程中对环境和人体的铅污染问题至今仍无法解决。因此,对可应用于医用超声换能器的高性能无铅压电材料及器件的需求已是迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺失或不足,提出一种通过机械减薄-化学机械减薄-反应离子刻蚀相结合的减薄方式来将无铅压电单晶材料加工成一种高性能无铅单晶元件,并以此元件来制备一种环 ...
【技术保护点】
一种无铅压电单晶高频超声换能器,其特征在于,由声匹配层(1),发声材料(2),背衬层(3),金属外壳(4)组成;其中,声匹配层(1)为聚对二甲苯;发声材料(2)为无铅压电单晶高频压电元件;背衬层(3)为导电胶;金属外壳(4)为不锈钢材料;工作频率为20MHz至300MHz。
【技术特征摘要】
1.一种无铅压电单晶高频超声换能器,其特征在于,由声匹配层(1),发声材料(2),背衬层(3),金属外壳(4)组成;其中,声匹配层(1)为聚对二甲苯;发声材料(2)为无铅压电单晶高频压电元件;背衬层(3)为导电胶;金属外壳(4)为不锈钢材料;工作频率为20MHz至300MHz。2.如权利要求1所述的一种无铅压电单晶高频超声换能器,其特征在于,所述无铅压电单晶高频压电元件为Mn:KNN单晶元件,厚度范围为3μm至200μm。3.如权利要求1所述的一种无铅压电单晶高频超声换能器,其特征在于,所述导电胶(3)的声阻抗范围为3~7MRayl。4.一种无铅压电单晶高频超声换能器的制备方法,其特征在于,由以下步骤:a)采用高居里温度的无铅Mn:KNN掺杂压电单晶材料,单晶化学式为(K0.44Na0.46)NbO3-xmol%Mn,Mn掺杂范围为0.1~8mol%,沿(001)方向切片,制成单晶厚片;b)对单晶厚片进行极化,极化条件:温度为20℃~200℃,极化电压范围为1...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵祥永,马金鹏,王飞飞,唐艳学,范方元,薛赛东,段志华,张毅,石旺舟,
申请(专利权)人:上海师范大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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