具有具有集成中心匹配层的超声透镜的高频超声换能器的制作方法

文档序号:12281464阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种超声换能器叠层,包括:

换能器层,其被配置为在中心频率传输超声能量;以及

透镜层,其具有位于所述换能器层下方的上表面,其中至少部分所述透镜层在垂直于所述换能器轴向的方向上具有凹曲率,以及其中所述透镜层中心部分具有与所述换能器层中心频率1/4波长的奇数倍基本相等的平均厚度。

2.如权利要求1所述的超声换能器,其中所述换能器层中心频率高于15MHz,以及其中所述透镜层在频率高于15MHz时是声学上可穿透的。

3.如权利要求1所述的超声换能器,其中所述透镜层中心部分的所述平均厚度是所述换能器层中心频率波长的1/4。

4.如权利要求1所述的超声换能器,其中所述透镜层中心部分的所述平均厚度是所述换能器层中心频率波长的3/4。

5.如权利要求1所述的超声换能器,还包括位于所述换能器层与所述透镜层之间的匹配层。

6.如权利要求5所述的超声换能器,其中所述匹配层是第一匹配层,还包括位于所述透镜层与所述第一匹配层之间的第二匹配层,其中所述第二匹配层包含氰基丙烯酸盐粘合剂,以及其中所述第一匹配层与所述第二匹配层都具有近似于所述换能器层中心频率1/4波长的厚度。

7.如权利要求1所述的超声换能器,其中所述透镜层具有与水的声学阻抗显著不同的声学阻抗。

8.一种超声系统,包括:

超声成像系统;以及

超声换能器探头,其被耦合到所述成像系统,并被配置为向对象传输超声以及从所述对象接收超声能量,其中所述超声换能器探头包括:

一个或多个换能器元件,其被配置为在中心工作频率工作;以及

透镜层,其中至少部分所述透镜层在垂直于所述换能器轴向的方向上具有凹曲率,以及其中所述凹曲率的中心部分具有与所述一个或多个换能器元件中心工作频率的1/4波长的奇数倍基本相等的平均厚度。

9.如权利要求8所述的超声换能器,其中所述一个或多个换能器元件中心工作频率高于15MHz,其中所述透镜层在频率高于15MHz时是声学上可穿透的。

10.如权利要求9所述的超声换能器,其中所述透镜层的反射系数低于10%。

11.如权利要求8所述的超声换能器,其中所述透镜层中心部分的所述平均厚度是所述中心频率波长的1/4。

12.如权利要求8所述的超声换能器,其中所述透镜层中心部分的所述平均厚度是所述中心频率波长的3/4。

13.一种构造超声换能器的方法,包括:

制造具有中心弯曲部分和两个平坦侧面部分的声学透镜层,其中制造所述弯曲部分包括制造具有中点和两个端点的中心部分,从而所述中心部分在所述中点处具有第一厚度,在所述两个端点处都具有第二厚度,其中所述第一厚度与所述第二厚度的平均值与所述超声换能器中心频率1/4波长的奇数倍基本相等;以及

将所述透镜层粘合到可操作地被耦合到换能器层的匹配层。

14.如权利要求13所述的方法,其中所述匹配层是包含环氧树脂的第一匹配层,以及其中粘合所述透镜层包括利用包含环氧树脂的所述第一匹配层将第二匹配层粘合到所述透镜层,从而所述第二匹配层位于所述第一匹配层与所述换能器层之间。

15.如权利要求13所述的方法,其中粘合所述透镜层包括将所述透镜层粘合到可操作地被耦合到换能器层的匹配层,所述换能器层被配置为在15MHz或以上的中心频率工作。

16.如权利要求13所述的方法,其中所述透镜层的声速与水中的声速显著不同。

17.一种超声换能器叠层,包括:

换能器层,其包含一个或多个超声换能器元件,其被配置为在15MHz或以上的中心频率工作;

匹配层,其在相对于所述换能器叠层轴向上与所述换能器层分隔开;以及

声学透镜层,其具有正面和背面,其中所述透镜的所述背面附着至所述匹配层,其中所述正面包括两个平坦侧面部分和于其间在相对于换能器叠层的垂直方向上延伸的中心弯曲部分,其中在相对于所述换能器叠层的轴向上的所述中心弯曲部分的第一厚度小于所述中心频率1/4波长的奇数倍,其中所述中心弯曲部分的所述厚度在所述垂直方向上向外增加第一距离至一端点,具有在轴向上大于所述中心频率1/4波长的奇数倍的第二厚度,其中所述中点和所述端点之间的所述中心弯曲部分在轴向上的平均厚度大体上是所述中心频率1/4波长的奇数倍。

18.如权利要求17所述的超声换能器叠层,其中所述中心弯曲部分具有大约为所述第一距离两倍的长度。

19.如权利要求18所述的超声换能器叠层,其中所述长度大约是或少于所述换能器叠层在垂直方向上总长度的10%。

20.如权利要求17所述的超声换能器叠层,其中所述第一厚度在所述中心频率1/4波长奇数倍的大约95%和99.5%之间,其中所述第二厚度在所述中心频率1/4波长奇数倍的大约100.5%和105%之间。

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