[发明专利]超声换能器及超声换能器的制备方法

说明书

本申请涉及一种超声换能器及超声换能器的制作方法，属于换能器技术领域，该超声换能器包括依次层叠的背衬、有源元件层、匹配层和透镜层；匹配层包括n层，不同匹配层的阻抗值不同，且匹配层的阻抗值逐层减小，有源元件层的阻抗值大于各个匹配层的阻抗值；n为大于1的整数：可以解决现有的超声换能器设计方案未公开匹配层的设计方式的问题；提供了一种匹配层的设计方案，当将由有源元件层生成的超声波通过具有小的声阻抗变化的匹配层传送至被检测的对象时，超声换能器的灵敏度和带宽增加。

技术领域

本申请涉及一种超声换能器及超声换能器的制备方法，属于换能器技术领域。

背景技术

超声换能器发出的超声波进入人体组织后，在人体不同声特性阻抗的分界处形成反射回声，从而可以对人体内部组织器官成像，这就是医学超声换能器应用的原理。

申请号为201320296526.X公开了一种《相控阵换能器》，包括依次层叠的吸声材料层、压电元件层、匹配层、声头镜，在声头镜外面具有外壳，所述压电元件层是压电单晶材料制成，所述匹配层是由三层复合而成；在吸声材料层与压电元件层之间设有衬底层。

但是上述相控阵换能器未公开匹配层声阻抗的设置方式，而具有不同声阻抗的匹配层匹配压电材料与被测组织的声阻差异的能力是不同的，因此，需要提供一种匹配层的设计方案以更好地匹配压电材料与被测组织之间的声阻差异。

发明内容

本申请提供了一种超声换能器及超声换能器的制备方法，可以解决现有的超声换能器设计方案未公开匹配层的设计方式的问题。本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种超声换能器，包括依次层叠的背衬、有源元件层、匹配层和透镜层；

所述匹配层包括n层，不同匹配层的阻抗值不同，且所述匹配层的阻抗值逐层减小，所述有源元件层的阻抗值大于各个匹配层的阻抗值；所述n为大于1的整数。

可选地，所述超声换能器是通过将所述有源元件层与所述背衬和m层匹配层粘接；对粘接后的层材料进行切割后与n-m层匹配层进行粘接并填缝得到的，所述m为小于所述n的自然数。

可选地，，所述n的值为3，3层匹配层的阻抗值满足下式：

其中，Z_m1为第一层匹配层的阻抗值；Z_m2为第二层匹配层的阻抗值；Z_m3为第三层匹配层的阻抗值；Z_p为所述有源元件层的阻抗值；Z_L为负载的阻抗值。

可选地，，所述有源元件层的阻抗值低于第一阈值。

可选地，，所述有源元件层的阻抗值为20兆瑞利；所述n为3，第一层匹配层的阻抗值为9.56兆瑞利、第二层匹配层的阻抗值为4.7兆瑞利、第三层匹配层的阻抗值为2.16兆瑞利。

可选地，，所述背衬为声阻抗低于第二阈值的吸声材料。

可选地，，所述吸声材料包括环氧树脂、玻璃微珠和钨粉。

可选地，，所述背衬的声阻抗为2.5兆瑞利。

第二方面，提供了一种超声换能器的制作方法，用于制作第一方面提供的超声换能器，所述方法包括：

获取所述背衬和所述匹配层的材料；

将所述有源元件层与所述背衬和m层匹配层粘接，所述m为小于所述n的自然数；

使用切割机对粘接后的层材料进行切割后与n-m层匹配层进行粘接并填缝；

将透镜层粘接至填缝后的层材料，得到所述超声换能器。