本发明专利技术一般涉及高频压电晶体复合材料、用于制造高频压电晶体复合材料的装置和方法。在适应性的实施方案中，包含成像换能器组件的用于高频(＞20MHz)应用的改进的成像装置、尤其是医学成像装置或距离成像装置与信号图像处理器耦合。另外，所提出的发明专利技术提供了用于基于光刻法的微加工压电晶体复合材料的系统及其使得性能参数改进的应用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术一般涉及高频压电晶体复合材料、用于制造高频压电晶体复合材料的装置和方法。在适应性的实施方案中，包含成像换能器组件的用于高频(＞20MHz)应用的改进的成像装置、尤其是医学成像装置或距离成像装置与信号图像处理器耦合。另外，所提出的专利技术提供了用于基于光刻法的微加工压电晶体复合材料的系统及其使得性能参数改进的应用。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求于2010年10月13日递交的美国临时申请序号61/344，801的优先权，该申请通过引用合并于本文中。
本专利技术涉及在高频(> 20MHz)下工作的压电晶体和压电晶体复合材料的领域。更特别地，本专利技术提供了优选地用于工业和医疗超声应用的用于高分辨率成像的高频压电晶体复合材料，并且甚至更特别地提供了制造所述高频压电晶体复合材料的方法。
技术介绍
通常，基于PMN-PT的压电单晶体与传统的PZT陶瓷相比具有优越的介电和压电特性。为了更加全面地利用单晶体的优良特性，已经制造出晶体复合材料以提高电磁耦合系数以及因此提供换能器性能特性。对于超声换能器，工作频率与压电材料的厚度成反比相关。因此，随着目标工作频率增加，压电材料的厚度相应地减小，这造成了操作上和机电上的难题。另一方面，为了保持压电复合材料的高的机电耦合系数，对于压电晶体柱已经尝试了最优的纵横比。为了适应厚度和纵横比的要求，在高频复合材料中压电材料的特征尺寸需要减小以满足最优的比率。已经提供了用于大概由美国专利7，622，853 (Rehrig等人,转让给SciMed LifeSystems有限公司)获知的微加工成像换能器的这种医疗应用的一种尝试，该专利的全部内容通过引用合并于本文中。如美国专利7，622，853中提到的，医疗装置设置有换能器组件，换能器组件包括使用光刻微加工法形成的压电合成板。其中提到了在’ 853专利中的特定步骤。’ 853专利另外提到了微加工电极的PZT陶瓷的常规难题，但是未能调整至下文提及的所理解到的难题并且另外包括了对电场的有害影响以及对应变的夹紧效应。现在理解到了对在不能达到的深度内的进一步成像分辨率和灵敏度的需要。最后，进一步认识到，通常在与低频换能器相比较高的电场中驱动高频换能器。因此，对于改进的高频压电晶体复合材料、用于制造所述高频压电晶体复合材料的任选的相关装置和进一步任选的方法存在需求。相关公开包括下列公开，各公开的全部内容通过引用完全合并于本文中:1.P.Han, W.Yan, J.Tian，X，huang，H.Pan，“Cut directions for theoptimization of piezoelectric coefficients of PMN-PT ferroelectric crystals，，，Applied Physics Letters，86 卷，第 5 号(2005).2.S.Wang 等人，“Deep Reactive 1n Etching of Lead Zirconate TitanateUsing Sulfur hexaf luoride Gas，，，J.Am.Ceram.Soc.，82 (5) 1339-1341，1999.3.A.M.Efremov 等人，“Etching Mechanism of Pb (Zr, Ti) O3Thin Films in Cl2/Ar Plasma”，Plasma Chemistry and Plasma Processing〗(I), pp.13-29,2004 年 3 月.4.S.Subasinghe, A.Goyal, S.Tadigadapa, “High aspect ratio plasma etchingof bulk Lead Zirconate Titanate，，，in Proc.SPIE-1nt.Soc.0pt.Engr,由 Mary-AnnMaher, Harold D.Stewart 和 Jung-Chih Chiao 编辑(San Jose, CA, 2006)，pp.61090D1-9.专利技术概述作为回应，现在认识到改进基于PMN-PT的压电晶体复合材料的本专利技术以及用于制造所需的复合晶体元件的方法并且在此处提供。本专利技术一般涉及高频压电晶体复合材料，以及用于制造高频压电晶体复合材料的方法。在适应性的实施方案中，包括成像换能器组件的用于高频(> 20MHz)应用的改进的成像装置、尤其是医学成像装置或距离成像装置与信号图像处理器耦合。另外，改进的专利技术提供了用于基于光刻法的微加工压电晶体复合材料的系统及其使得性能参数提高的应用。本专利技术另外涉及成像装置，尤其是医疗装置，并且特别地涉及用于所提出的晶体复合材料的新颖结构和复合晶体元件的改进的医学成像装置和系统。本专利技术的另一方案是，创新的制造方法使得商业生产晶体复合材料可行且实用。高频晶体复合材料(20MHz至> 100MHz)，以及厚度机电耦合因数Ii10.65-0.90能够用于性能显著提高的医学超声成像和诊断。高频晶体复合材料尤其能够应用于与皮肤、眼睛、血管内的、向内的、颅内的、腔内的或管腔内的医学诊断装置一起使用。这些装置可用于涉及皮肤病学超声、眼科学超声、腹腔镜检查超声、心内超声、血管内超声的应用。本专利技术的另一方案认识到当换能器激励场也高时具有高矫顽场(EC)的晶体的使用。在本专利技术的一个可选的方案中，三元晶体Pb(Inl/2Nbl/2)03-Pb(Mgl/3Nb2/3)03-PbTi03 (PIN-PMN-PT)和其它基于PMN-PT的晶体被认识到具有比二元PMT-PT晶体改进的热特性和电特性。结果，本专利技术的可选的实施方案采用基于这些晶体的晶体复合材料，这些晶体复合材料现在被认识到继承了三元晶体的改进的特性。在特定阀门的 一个方案中，提供基于压电PMN-PT的晶体复合材料，其具有由公式:1:x*Pb(B’ l/2B”l/2)03-y*PbTi03-(l-x-y)*Pb(Mgl/3Nb2/3)03 表示的晶体组成，其中X被限定为0.00至0.50的摩尔百分比；并且y被限定为0.00至0.50的摩尔百分比，B’表示铟(In)、镱(Yb)、钪(Sc)或铁(Fe)，B”表示铌(Nb)或钽(Ta)。另外，公式I与如下添加剂组合:高达总分批重量的5% (wt% )的锰(Mn)和/或高达总分批重量的10% (wt% )的铈(Ce)。在特定专利技术的一个方案中，提供基于压电PMN-PT的晶体复合材料，其具有由公式I1:x*AB03-y*PbTi03-(l-x-y)*Pb(Mgl/3Nb2/3)03 表示的晶体组成，其中，X 被限定为 0.00至0.50的摩尔百分比；并且y被限定为0.00至0.50的摩尔百分比，A表示铅(Pb)或铋(Bi), B表示铟(In)、镱(Yb)、铁(Fe)、错(Zr)、钪(Sc)、银(Nb)、钽(Ta)或上述元素的组合。另外，公式II可与如下添加剂组合:高达总分批重量的5% (wt% )的锰(Mn)和/或高达总分批重量的10% (wt% )的铈(Ce)。在本专利技术的另一方案中，通过包含基于光刻法的微加工的方法来制备具有上述公式I或II的压电晶体复合材料。在本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·韩，J·田，K·曼尼欧，B·斯通，
申请(专利权)人：HC材料公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。