[发明专利]具有非均匀切口的换能器阵列

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种换能器阵列。特别地，涉及一种具有非均匀切口宽度的多维换能器阵列。

背景技术

[0002]换能器用于电荷与声能之间的转换。医学成像技术使用换能器来生成人或动物内脏器官及其生理系统的图像。比如，将声能传送到患者体内，接收响应于该传送的回波。响应于声学回波生成的电信号则用于生成图像。超声波仪器可以使用相控换能器阵列生成及接收声波，以生成二维、三维或四维图像，比如胎儿或跳动心脏的图像。

[0003]在换能器阵列的制造中，很多元件通常形成并排列为一维或者多维的布置。大多数换能器阵列具有声学元件，该声学元件通过切割压电陶瓷层来获得用于“干净”共振模式的期望的长宽比，即最小化横向或其他不需要的模式。通过在换能器材料上切割切口以形成元件，通常各元件之间的切口宽度是相同的。从换能器材料的前表面或者从其后表面切割。

发明内容

[0004]通过描述，下面的优选实施例包括制造换能器阵列的元件、阵列及方法。通过切割换能器材料来形成多个主要及次要元件。这些主要及次要元件被排列为形成具有非均匀切口的阵列。

[0005]第一方面，提供多维换能器阵列。多维换能器阵列包括多个元件。第一和第二切口声隔离这些元件，第一切口的第一宽度大于第二切口的第二宽度。

[0006]第二方面，提供多维超声换能器阵列，多个主要元件之间通过多个主切口而彼此声隔离及电隔离。该多个主要元件是多维分布。通过多个次要切口，在多个主要元件的每个主要元件中形成多个次要元件。多个主要切口的宽度大于多个次要元件的切口。

[0007]第三方面，提供一种制造多维换能器阵列的方法。切割换能器材料层以形成第一切口宽度。切割该换能器材料层以形成第二切口宽度。第二切口宽度与第一切口宽度不同。

[0008]通过下述权利要求来界定本发明，但是本节的所有内容不应该被看作是对权利要求的限制。本发明的进一步方面及优点将结合优选实施例来讨论。

附图说明

[0009]部件及附图不一定按比例，重点放在对发明原理的说明。此外，各图中，相似的标号在不同的视图中代表相应的部件。

[0010]图1是多维换能器阵列的一个实施例的透视图；

[0011]图2是图1所示的多维换能器阵列的一个实施例的剖面图；

[0012]图3是图1所示的多换能器阵列的换能器材料的等比视图；

[0013]图4是制造多维换能器阵列方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

[0014]多维换能器阵列具有多个离散的压电元件。通过切割至少一层换能器材料，产生不同宽度的切口，从而形成该阵列。在一实施例中，较大或较宽的切口宽度用于分离主要元件，较小或较窄的切口宽度用于分离主要元件中的次要元件。主要元件由多个次要元件组成，这些次要元件相互电连接但是声隔离以提高脉冲响应。在另外的实施例中，使用较宽和较窄切口的其他组合。通过使主要切口的宽度大于次要切口的宽度，获得更独立的元件响应。

[0015]图1示出多维换能器阵列的一实施例的透视图。图1-3中示出X，Y及Z维。Z维相应于超声或相控阵列成像中的范围维。Y及X维分别相应于高度和水平维，反之亦然。该阵列位于系统100内。系统100表示超声探针，比如胎儿心脏探针，外科手术探针，腔内探针，外部探针，导管，超声系统，或任何其他已知或未来的医学成像系统。替换的，系统100可以是雷达系统，声纳探测器，光束形成阵列结构，或任何其他现存的或未来的使用换能器阵列的系统。

[0016]在系统100中，示出4个主要元件110，但是可以使用更少(比如2个)，或者更多(比如成百个)或者任何数量的主要元件。比如，系统100包括2304个主要元件。对于给定的孔径可以使用这些可用元件的任意子集。孔径尺寸的选择包括在横向分辨率和视场之间的折衷。比如，较大的孔径允许更大的横向分辨率，但是当有源元件的数量不变时将得到更窄的视场。可以使用方形，圆形，或任何其他几何形状的孔。

[0017]阵列沿着矩形栅格间隔。替换地，多维阵列沿着矩形，六边形，三角形或者其他已知或将来发展的栅格间隔。对于方形或者正方形的栅格，多维换能器阵列包括M×N个主要元件110，如M沿着X维扩展，N沿着Y维扩展。

[0018]主要元件110通过至少一个主要切口130彼此声隔离。主要元件110可以通过电桥或者其他压电结构相互连接。主要元件之间也可以彼此电隔离，但也可以电连接。