[发明专利]超声波探头的多层阻抗匹配结构

权利要求书

1.一种用于超声波探头(106)的声学叠层(270)，包括：

具有顶侧和底侧的压电层(272)；以及

形成匹配层结构(220)的多个匹配层段(222，224，226，228，230)，所述匹配层段(222-230)中的每个匹配层段包括：

包含第一材料的弹簧层(234，236，238，240，242)；以及

包含与所述第一材料不同的第二材料的质量层(244，246，248，250，252)，其中，位于最接近所述压电层(272)的匹配层段(222)中的弹簧层(234)比其它匹配层段(224-230)中的弹簧层(236-242)薄。

2.如权利要求1所述的声学叠层(270)，其中，所述位于最接近所述压电层(272)的匹配层段(222)包括比离所述压电层(272)最远的匹配层段(230)的声阻抗大的声阻抗。

3.如权利要求1所述的声学叠层(270)，其中，所述第一材料具有比所述第二材料低的密度。

4.如权利要求1所述的声学叠层(270)，还包括：四分之一波长匹配层段(404)，位于所述压电层(272)与所述匹配层结构(220)之间和所述匹配层结构(220)与透镜(274)之间中之一。

5.如权利要求1所述的声学叠层(270)，其中，在所述匹配层段(222-230)中所述弹簧层(234-242)的厚度(256)随所述匹配层段(222-230)与所述压电层(272)的距离增加而增加，并且在所述匹配层段(222-230)中所述质量层(244-252)的厚度(254)随所述匹配层段(222-230)与所述压电层(272)的距离增加而减小。

6.一种用于形成超声波探头(106)的声学叠层(270)的匹配层结构(220)的方法，所述方法包括：

形成第一匹配层段(222)，所述第一匹配层段(222)包括在所述第一匹配层段(222)的底侧(278)的弹簧层(234)和在所述第一匹配层段(222)的顶侧(282)的质量层(244)，所述第一匹配层段(222)的所述底侧(278)配置成附连到压电层(272)和四分之一波长匹配层(404)中之一，所述弹簧层(234)包括弹簧材料，而所述质量层(244)包括阻抗高于所述弹簧材料的质量材料；以及

形成至少一个附加匹配层段(224)，所述附加匹配层段(224)包括在所述附加匹配层段(224)的底侧(280)的弹簧层(236)和在所述附加匹配层段(224)的顶侧的质量层(246)，所述附加匹配层段(224)的所述底侧(280)配置成附连到所述第一匹配层段(222)的所述顶侧(282)，所述弹簧层(236)包括所述弹簧材料，而所述质量层(246)包括所述质量材料。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：

确定(376)所述第一匹配层段(222)和所述附加匹配层段(224)的声阻抗；以及

根据所述声阻抗和所述质量材料的至少一个材料性质及所述弹簧材料的材料性质，确定(378)所述质量层(244，246)的厚度(254，258)。

8.如权利要求6所述的方法，还包括：

确定(376)所述第一匹配层段(222)和所述附加匹配层段(224)的声阻抗；以及

根据所述声阻抗和所述弹簧材料的至少一个材料性质，确定(378)所述弹簧层(234，236)的厚度(256，260)。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述弹簧材料具有关联声阻抗，并且其中所述质量材料具有关联声阻抗和材料波长，所述方法还包括根据所述质量材料的材料波长、所述质量材料的声阻抗和所述弹簧材料的声阻抗确定(378)所述质量层(244，246)的厚度。

10.如权利要求6所述的方法，其中，所述弹簧材料具有关联声阻抗和材料波长，所述方法还包括根据所述弹簧材料的材料波长和所述弹簧材料的声阻抗确定(378)所述弹簧层(234，236)的厚度(256，260)。