[发明专利]超声匹配层和换能器

权利要求书

1.一种超声换能器叠层的匹配层，所述超声换能器叠层具有多个 层且所述匹配层被配置为在至少20兆赫MHz的中心频率下使用，其中 所述匹配层包括：

一种复合材料，该复合材料包括一种基体材料，该基体材料载有 多个微米尺寸粒子和纳米尺寸粒子，其中该纳米尺寸粒子和该微米尺 寸粒子在体积上组成该匹配层的10％到35％。

2.根据权利要求1所述的匹配层，其中该匹配层是1/4声学波长匹 配层。

3.根据权利要求1所述的匹配层，其中该微米尺寸粒子具有小于 该匹配层厚度的最大伸长尺寸。

4.根据权利要求1所述的匹配层，其中该纳米尺寸粒子具有800nm 或更少的最大伸长尺寸。

5.根据权利要求1所述的匹配层，其中该微米尺寸粒子和该纳米 尺寸粒子包括高密度金属。

6.根据权利要求5所述的匹配层，其中该高密度金属选自钨、金 和铂。

7.根据权利要求1所述的匹配层，其中该微米尺寸粒子和该纳米 尺寸粒子包括钨、金或铂或其混合物。

8.根据权利要求1所述的匹配层，其中该微米尺寸粒子和该纳米 尺寸粒子包括高密度陶瓷材料。

9.根据权利要求1所述的匹配层，其中该基体材料是聚合物。

10.根据权利要求9所述的匹配层，其中该聚合物是环氧材料。

11.根据权利要求10所述的匹配层，其中该环氧材料是一种低粘 性的室温固化的环氧材料，所述环氧材料具有高于该换能器最大工作 温度的Tg。

12.根据权利要求1所述的匹配层，其中该微米尺寸粒子和该纳米 尺寸粒子被载于该基体材料之中，该微米尺寸粒子与该纳米尺寸粒子 的重量数值比为1:1。

13.根据权利要求1所述的匹配层，其中该纳米尺寸粒子和该微米 尺寸粒子在体积上组成该匹配层的25％到30％。

14.根据权利要求1所述的匹配层,其中该纳米尺寸粒子和该微米 尺寸粒子在体积上组成该匹配层的25％。

15.根据权利要求1所述的匹配层,其中该匹配层的声学阻抗为 8.0兆瑞利到14.0兆瑞利。

16.根据权利要求15所述的匹配层，其中该匹配层的声学阻抗是 10兆瑞利。

17.根据权利要求1所述的匹配层，其中该匹配层的厚度为4微米 到30微米。

18.根据权利要求1所述的匹配层，其中在该匹配层中的声速为 1000米/秒到3000米/秒。

19.根据权利要求18所述的匹配层，其中在该匹配层中的声速为 1200米/秒到2100米/秒。

20.根据权利要求18所述的匹配层，其中在该匹配层中的声速是 1600米/秒。

21.一种超声换能器叠层，包括：

多个层，每个层具有一个顶面和一个相对的底面，其中该多个层 包括：

一个匹配层，包括一种复合材料，该复合材料包括一种载有 多个微米尺寸粒子和纳米尺寸粒子的基体材料，其中该纳米尺寸 粒子和该微米尺寸粒子在体积上组成该匹配层的10％到35％；以及

一个压电层，该压电层被配置为在至少20兆赫MHz的中心频 率下生成超声，以便传输通过该匹配层，

其中该匹配层的底面覆于该压电层的顶面之上。

22.根据权利要求21所述的超声换能器叠层，其中该压电层被配 置为在至少25MHz、30MHz、35MHz、40MHz、45MHz、50MHz、55 MHz、60MHz、65MHz、70MHz或更高的中心频率下生成超声，以便传 输通过该匹配层。

23.根据权利要求21所述的超声换能器叠层，其中该匹配层是一 个1/4声学波长匹配层。