超声换能器的制造方法
【技术领域】
[0001]下面总体上涉及超声换能器并且在这里将关于其到超声成像的特殊应用进行描述。
【背景技术】
[0002]超声(US)图像质量被垂直于成像平面传播的声能量不利地影响。传播到此平面外部的能量通过捕获图像中混杂的特征而使图像降级，从而降低总体的图像信噪比。理想地，该能量在该成像平面中变窄和对准。然而，利用一维阵列，被辐射的能量的一些不可忽视的部分传播到该成像平面外部。
[0003]出平面能(out-of-plane energy)可以是中心轴上能量辧或作为不连续的旁辧的形式。该能量趋于在较大深度处愈加传播，所以深度成像应用(利用大号腹部探针，例如)可能对旁瓣特别敏感。而且，当这些特征非常小时(例如，可以要求高频线性探针的应用)，由出平面能诱导的多余图像杂波是特别无用的。
[0004]超声图像质量还被整个频率范围上的焦点深度的变化影响。对于较高的频率来讲组织衰减较大，所以由阵列发射的较高频率比较低频率衰减更甚。因此，较高频率一般对于较浅层成像更有用，因为它们的穿透受组织衰减限制，而较低频率对较深层成像更有用，因为低频穿透更大。
[0005]换能器阵列横跨其标高和天然焦点具有相对一致的频率响应，这典型地比预期的更宽更深。声透镜在感兴趣的深度处提供更窄的焦点。通过声透镜施与的几何焦点深度多数不依赖频率，但天然焦点深度随着频率的增加而增加。因而，静声焦点深度对于较低的频率来说较浅而对于较高的频率来说较深，不幸地是，这与所希望的焦点深度和通过组织衰减所建立的频率之间的关系相反。
【发明内容】
[0006]本发明的方面解决了上述问题以及其它问题。
[0007]在一个方面中，成像探针包括换能器阵列，其中换能器元件具有平行的第一平面表面和第二平面表面，超声信号从所述第一平面表面发射，换能器元件包括:沿着标高方向布置的多个换能用子元件，相邻的换能用子元件通过非换能用材料的槽口彼此分隔开，其中，沿着所述标高方向，各槽口的深度不同。
[0008]在另一个方面中，一种方法包括激励换能器阵列，从而产生横过检查视野的超声束，其中，换能器阵列元件包括沿着标高方向布置的多个子元件，每个元件在标高方向上具有被定位于子元件之间的非换能用材料的槽口，其中，沿着标高方向，各槽口的深度不同。
[0009]在另一个方面中，一种超声成像系统包括具有换能器阵列元件的成像探针，换能器阵列元件包括沿着标高方向布置的多个子元件，相邻的子元件通过非换能用材料的槽口彼此分隔开，其中，槽口的深度仅在穿过子元件的路线的一部分上延伸，并且包括与成像探针电通信的控制台，其中，所述控制台控制由该阵列进行的超声信号的发送并且处理由该阵列接收的回波。
[0010]在阅读和理解了说明书之后本领域内的技术人员将认识到本申请的其它方面。
【附图说明】
[0011]本申请通过示例说明并且不限制于附图的内容，图中类似的参考标记表示相似的元件，并且其中:
[0012]图1示意性示出了具有换能器阵列的示例成像探针与成像控制台。
[0013]图2示意性示出了图1的换能器阵列的换能器元件的示例，其中该元件包括空间性变化的槽口深度。
[0014]图3示出了图2的换能器元件的激发曲线。
[0015]图4示出了图3的激发曲线在焦点深度处的压力分布。
[0016]图5示出了具有相同槽口或没有槽口的现有技术换能器元件的激发曲线。
[0017]图6示出了图5的激发曲线在焦点深度处的压力分布。
[0018]图7示意性示出了换能器元件的另一示例，其中该元件包括空间性变化的槽口深度(连续变化)、槽口宽度、和柱形部宽度。
[0019]图8示意性示出了换能器元件的另一示例，其中该元件包括空间性变化的槽口深度(不连续变化)、槽口宽度、和柱形部宽度。
[0020]图9示意性示出了图7的换能器元件连同第一电极配置。
[0021]图10示意性示出了图7的换能器元件连同另一电极配置。
[0022]图11示意性示出了图7的换能器元件连同电极、背后支撑、和多层阻抗匹配层。
[0023]图12示意性示出了另一换能器元件连同电极、背后支撑、和多层阻抗匹配层。
[0024]图13示意出根据具有变化的槽口深度的示例成像探针的示例方法。
[0025]图14示意出根据具有变化的槽口深度和变化的柱形部宽度的示例成像探针的示例方法。
[0026]图15示意出根据具有变化的槽口深度和变化的柱形部宽度的示例成像探针的示例方法。
[0027]图16示意出根据具有变化的槽口深度、变化的槽口宽度和变化的柱形部宽度的示例成像探针的示例方法。
[0028]图17示意出其中换能器元件的槽口深度从外边缘向中心区域单调地增大、关于中心区域对称的实施例。
[0029]图18示意出其中换能器元件的槽口深度关于中心区域对称地变化、但在外边缘和中心区域之间不是单调地变化的实施例。
[0030]图19示意出其中换能器元件的槽口深度关于中心区域不对称地变化、但在外边缘和中心区域之间不是单调地变化的实施例。
[0031]图20示意出其中换能器元件具有不完全延伸穿过子元件的相等槽口深度的实施例。
[0032]图21示意出其中多个子元件被布置为形成子元件的ID阵列的实施例。
【具体实施方式】
[0033]图1示意出非限制性示例成像系统100比如超声成像系统。成像系统100包括成像探针102和成像控制台104，它们通过通信信道106电通信。
[0034]成像探针102包括由至少一个换能器(例如，压电)元件109构成的一维换能器阵列108。如下面更详细描述的，在一个非限制性实例中，换能器阵列108中的元件109的形状是直角棱柱或平行六面体，并且包括多个换能器(例如，压电)子元件或柱形部，所述多个换能器(例如，压电)子元件或柱形部通过填充有无源或非换能用材料的槽口相互间隔开。在一个实例中，在整个标高(elevat1n)方向上，各槽口的深度在尺寸上从元件109的两端朝向元件109的中心区域空间性变化，连续地变化或以不连续的阶梯式变化，从较深变化到较浅。另外地或可选地，同样在整个标高方向上各槽口的宽度和/或各柱形部的宽度在尺寸上空间性变化。
[0035]在一个非限制性实例中，这种空间变化导致元件109的幅值的空间性变化的响应。例如，具有较深槽口的区域相对于具有较浅槽口的区域具有更小的振动。这样，激发能的幅值在更靠近元件109的两端处相比于元件109的中心区域衰减，因而减缓了旁瓣并且提高了图像质量。该空间变化还导致元件109的频率的空间性变化的响应。例如，具有较深槽口的区域相对于具有较浅槽口的区域具有更低的共振频率。这样，探针102更好地适合于深部(较低频率)和浅层(较高频率)成像应用。
[0036]成像控制台104包括控制换能器阵列108各元件的激发的相位和/或时间的发送电路112，这允许使来自预定起点的发射束沿着该阵列并且以预定的角度转向和/或聚集。超声成像控制台104还包括接收被换能器阵列108接收的回波的接收电路114。对于B-模式和/或其它应用来说，接收电路114将来自换能器元件的回波波束成形(例如，延迟和求和)为沿着扫描平面的被聚焦扫描线的被聚焦的、相干回波采样的序列。在其它实施例中，接收电路114以其它方式处理这些回波。其它成像技术的示例包括，但不限制于，合成孔径法，剪切波弹性成像等，它们可以采用其它技术方法。
[0037]超声成像控制台104的控制器116控制发送电路112和/或接收电路114。此控制可包括，但不限制于，控制帧频、扫描线组数、发送角度、发送能、发送频率、发送和/或接收延迟、成像模式(例如，B-模式，C-模式，多普勒等)等。用户界面118包括用于与控制器116交互的各种输入和/或输出装置，例如，以选择数据获取模式、数据处理模式、数据显示模式等。用户界面118可包括各种控制装置，比如按钮、旋钮、键盘、触摸屏等。用户界面118可还包括各种类型的视觉和/或听觉指示器。
[0038]超声成像控制台104的扫描转换器120扫描转换数据的帧以产生用于显示的数据，例如，通过将数据转换到显示器的坐标系统。扫描转换器120可被配置用于采用模拟和/或数字扫描转换技术。显示器122可被用于呈现被获取和/或被处理的数据。这种呈现可以是在交互式图形用户界面(GUI)中，这允许用户选择性地旋转、放大、和/或操作所显示的数据。这种交互可以通过鼠标或类似装置和/或键盘或类似装置进行。显示器122可可选地距控