بررسی اثر عرض کرف روی شدت تمرکز و هدایت امواج آکوستیک در مبدل های آرایهای اولتراسوند فرکانس بالا

مبدل های اولتراسوند فرکانس بالا برای تصویربرداری پزشکی با وضوح بالا، تجزیه و تحلیل بالینی و ارزیابی های غیرمخرب به کار میروند. بخلاف مبدل-های هندسی، این مبدل ها آرایهای از چندین عنصر پیزوالکتریک هستند که به صورت خطی یا صفحهای چیده میشوند تا بتوانند با دریافت سیگنالهای تحریک با فازهای مختلف، امواج متمرکز با شدت بالا را ایجاد نمایند. چیدمان عناصر پیزوالکتریک در کنار هم، الزاما نیازمند یک فاصله آزاد بنام کرف می باشد. عدم اعمال این فاصله، می تواند منجر به تداخل نامطلوب امواج و افزایش اثرات جانبی شود که کاهش عملکرد مبدل را به دنبال دارد. لذا طراحی و ساخت مبدلهایی با عرض کرف مناسب، در فرکانسهای بالاتر از ۱۰۰ مگاهرتز چالش برانگیز میباشد. در این پژوهش، امواج حاصل از یک مبدل اولتراسوند با آرایهای خطی از پیزوالکتریکها شبیهسازی و اثرات عرض کرف بر عملکرد آنها بررسی شده است. برای این منظور، از نرمافزار شبیهساز چند فیزیکی کامسول بهره گرفته شده است. نتایج نشان میدهد عرض کرف، اثر مهمی بر شدت امواج حاصل از مبدل آرایهای اولتراسوند دارد، به طوریکه برای یک مبدل با ۳۲ عنصر پیزوالکتریک و گام چینش ۷/۵ میکرومتر که در ولتاژ پایه ۱ ولت و فرکانس ۱۰۰ مگاهرتز عمل میکند، به ازای هر کاهش نیم میکرومتری در عرض کرف، حدود ۶ کیلوپاسکال به فشار آکوستیک مطلق در نقاط کانونی افزوده میشود. این در حالی است که محل نقاط کانونی امواج همواره در فاصله ۴۵۰ میکرومتری است و تغییر قابل ملاحظه ای را نشان نمی دهند.

Keywords:

فرکانس بالا , مبدل آرایهای اولتراسوند , اختلاف فاز , امپدانس آکوستیکی , آرایه خطی