宽带高频压电微机械超声换能器阵列的研制

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:56
文章英文标题
Development of Broadband High-Frequency Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer Array
正文
压电微机械超声换能器( PMUT )是一种很有前途的二维阵列器件，其基频足够小(约半波长)，可以形成和接收任意的声束用于医学成像。然而，迄今为止，PMUT阵列未能结合所需的宽频带、高频率实现高轴向分辨率。本文在PMUTs中引入了聚二甲基硅氧烷( PDMS )背衬结构，在保持亚波长( λ )螺距的同时提高了器件带宽。我们在一个16 × 8阵列上实现了这种背靠背，该阵列的俯仰角为75 µ m ( 3λ / 4 )，工作频率为15 MHz。加入背衬将近一倍的带宽提高到92 % ( -6dB )，对脉冲响应灵敏度影响不大。通过拓宽换能器带宽，这种后盾可能使利用PMUT超声阵列进行高分辨率三维成像成为可能。
文章内容（英文）
Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUT) are promising elements to fabricate a two-dimensional (2D) array with a pitch small enough (approximately half wavelength) to form and receive arbitrary acoustic beams for medical imaging. However, PMUT arrays have so far failed to combine the wide, high-frequency bandwidth needed to achieve a high axial resolution. In this paper, a polydimethylsiloxane (PDMS) backing structure is introduced into the PMUTs to improve the device bandwidth while keeping a sub-wavelength (λ) pitch. We implement this backing on a 16 × 8 array with 75 µm pitch (3λ/4) with a 15 MHz working frequency. Adding the backing nearly doubles the bandwidth to 92% (−6 dB) and has little influence on the impulse response sensitivity. By widening the transducer bandwidth, this backing may enable using PMUT ultrasonic arrays for high-resolution 3D imaging.
来源出处
Journal|[J]SensorsVolume 21, Issue 5. 2021. PP 1823-1823
DOI
https://doi.org/10.3390/S21051823

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