一种超声探头的制作方法,该超声探头及一种超声成像设备技术

为了降低超声换能器阵列的阻抗，提供一种超声探头，其中在压电材料片３２的厚度延伸方向打有许多孔洞３４并在这些孔洞的内壁上镀上电极３６，这样相邻孔洞间的压电材料壁就产生基于机电耦合系数ｋ↓［３１］的超声振动。同时还提供了一种使用这种超声探头的超声成像设备。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,该超声探头及一种超声成像设备的制作方法
本专利技术涉及，该超声探头及一种超声成像设备。更具体地说，本专利技术涉及一种基于机电耦合系数k31产生超声振动的超声探头的制作方法，该超声探头及使用它的超声成像设备。当用超声扫描一个对象并根据接收到的回波信号可将物体的内部成像时，超声探头用于发射超声波并接收回波。超声探头有一个超声换能器阵列。这些超声换能器通常用压电陶瓷制作。单独的超声换能器是在压电陶瓷的前后表面上镀电极，产生超声振动，其中电信号的方向和机械振动的方向相同，即基于机电耦合系数k33产生的超声振动。为了提高成像的分辨率，将压电陶瓷制成微小单元。所以每一超声换能器单元都是一长条形，其高度多于底边的10倍，并在长条的高端和低端镀上电极。然而，这种结构的超声换能器其电极之间的阻抗很高，使得很难当发射部件和接收部件用电缆互连时在它们之间获得阻抗匹配。本专利技术的目的就是提供一种制作具有低阻抗的超声探头的方法，该超声探头以及使用它的超声成像设备。根据第一个方面，本专利技术提供一种制作超声探头的方法，包括如下步骤首先设置大量的互相平行排列的并沿压电材料片厚度方向延伸的孔洞；沿厚度方向对压电材料片进行极化；在压电材料片的众多孔洞的内壁上分别提供电极。根据第二个方面，本专利技术提供一种超声探头，其包括一压电材料片，沿厚度方向极化并沿厚度方向打很多互相平行的孔洞；在压电材料片上的众多孔洞的内壁上分别设有电极。根据第三个方面，本专利技术提供考虑第二方面的所述超声探头还包括两类信号线，它们分别连接到所述多个孔洞中相邻的孔洞上，其中一根是共地信号线。根据第四个方面，本专利技术提供一种超声成像设备，其包括一种超声探头，用于发射超声波透入对象并接收回波；驱动装置，用于提供传输给超声探头的驱动信号；接收装置，用于接收来自超声探头的接收信号；以及图像产生装置，用于产生基于接收装置上的接收信号的图像，其中的超声探头包括一压电材料片，沿厚度方向极化并在其厚度方向上设很多孔洞；压电材料园片上的这些孔洞的内壁上分别设有电极；分别连接到所述众多孔洞中的相邻孔洞上的两类信号线，其一是共地信号线。考虑第二至第四方面的所述专利技术中，优选方案是以二维方式排列孔洞以便很容易地形成二维阵列。(效果)本专利技术基于机电耦合系数k31产生超声振动，其中电信号的方向与压电材料片上孔洞之间的壁厚方向一致，同时机械振动的方向与压电材料片的厚度方向一致。因此，极性相反的电极之间的距离就是壁的厚度，这样相对大面积的电极在相对小的距离上极性相反，导致电极间的低阻抗。从以下描述的本专利技术的优选实施例中明显可以看出本专利技术进一步的目的和优势，优选实施例同时在附图中加以描述。附图简述附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的超声换能器阵列的结构示意图。图2是根据本专利技术的另外一个实施例的超声换能器阵列的结构示意图。图3是一个图表，描述了根据本专利技术的一个实施例的超声换能器阵列的制作过程。图4是根据本专利技术的一个实施例的设备框图。图5是根据本专利技术的一个实施例的设备中的收发器部件的框图。图6是根据本专利技术的一个实施例的设备产生的扫描声线的概念图。图7是根据本专利技术的一个实施例的设备中的B模式处理部件的框图。图8是根据本专利技术的一个实施例的设备中的多普勒处理部件的框图。图9是根据本专利技术的一个实施例的设备中的图像处理部件的框图。专利技术详述现参阅附图对本专利技术的几个实施进一步加以详细叙述。图1表示一种超声换能器阵列的典型结构。图1(a)是平面视图，图1(b)是沿A-A线的剖视图。如图所示，使用压电材料园片32形成阵列。园片32由例如PZT类压电陶瓷即锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3)或者PT类压电陶瓷即钛酸铅(PbTiO3)制成。压电材料园片32沿它的厚度方向极化。压电材料园片32上有许多互相平行规则排列的沿其厚度方向延伸的孔洞34，且间距均匀。所有这些孔洞34的内壁表面都镀有电极36。为图示方便，孔洞和电极的标识数字都只在一处标出。在众多的孔洞34中，电极36连接到共地信号线366或者激励信号线368，并因此使电极36具有共地电极362和激励电极364在垂直和如图1(a)的横向方向同时交替排列的形式。为图示方便，共地电极，激励电极和连接它们的导线的标识数字都只在一处标出。共地电极和激励电极的这种排列方式使得激励电极364和共地电极362在相邻孔洞间彼此相对，并由压电陶瓷壁分隔开。这样，在激励电极364上施加一个激励电压就能够在压电材料园片32的厚度方向产生基于机电耦合系数k31的振动。同时，压电材料园片32厚度方向的外加振动能够在激励电极364上产生基于机电耦合系数k31的电压。这即是使用激励电极364和共地电极362间的压电材料壁作为超声换能器。通过在园片表面上选择位置给激励电极364施加激励电压，可以使压电材料园片32内所需的换能器产生振动。同样，为响应施加于压电材料园片32上一些换能器上的振动，在相应的激励电极364上产生电压。因此，图1中所示的超声换能器阵列可以看作是一个二维超声换能器阵列。这种二维超声换能器阵列可以通过在压电材料园片32上打许多孔洞34并在这些孔洞的内壁上镀上电极36轻松得到。这种技术极其简便。在这种超声换能器阵列中，激励电极364和共地电极362极性互相相反，由相邻孔洞间的厚壁分隔开。电极的尺寸相对大于壁厚。或者说，相对小的距离上对置有面积相对大的电极。因此，电极间的静电容很大，阻抗很小。这使得连接在激励电极364和共地电极362之间的通过电缆连接的换能器驱动部件和接收部件很容易实现阻抗匹配。尽管图1所示的孔洞是四边形，但是这些孔洞的形状并不仅限定为四边形，它可以是任何适当的形状比如三角形，六边形，圆形或其它任意形状。另外，孔洞34并不限定为如图所示的贯穿性孔洞，它可以是一端封闭的孔洞。还有，更优的作法是在孔洞中填充一些导电材料，因为通过使用导电材料能够使得从激励电极和共地电极上引出信号线非常容易。另外，超声换能器阵列并不限定为二维阵列，它可以作成一维阵列。如图2所示，一长条形压电材料片上有许多孔洞34，孔洞沿长度方向均匀排列，其内壁表面上镀有电极36。电极36为交替排列的共地电极362和激励电极364。孔洞的内部可以填充导电材料。现在描述如何制作这种超声换能器阵列。图3是一超声换能器阵列的制作过程示例。该过程是本专利技术的一个实施例。如图所示，步骤502首先在压电材料片上打孔。打孔加工使压电材料片32具有贯穿性孔洞34，加工过程使用精细加工技术中公知的适当处理技术，比如基于X射线石版印刷术的LIGA(平版印刷检流计)技术，使用模具的模压技术，或者机械打孔工艺。例如，使用模压技术在一预烧结的压电材料上打孔时，可以先模压打孔，然后进行烧结。接着，在步骤504中极化压电材料片。极化操作使用压电材料领域中很熟悉的极化设备并在压电材料片32的厚度方向施加极化电压，将压电材料园片32沿其厚度方向极化。在步骤506中，在孔洞上镀上电极。镀电极是利用已知的技术如蒸汽沉积，溅射或电镀的方法在孔洞34的内表面上镀上一层导电材料如铜或者铝。在步骤508中，将导线连接到电极上。该步骤利用已知的设备比如导线粘接设备将共地信号线366和激励信号线368分别连接到共地电极362和激励电极364上。图4表示超声成像设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作超声探头的方法，包括的步骤有：配置许多互相平行排列且沿压电材料片厚度方向延伸的孔洞；沿压电材料片的厚度方向极化压电材料片；以及在压电材料片上众多孔洞的内壁上分别设置电极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹内康人，
申请(专利权)人：通用电器横河医疗系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]