[发明专利]超声换能器及其加工方法

说明书

一种超声换能器包括背衬元件、覆在背衬层上的激励元件和覆在激励元件上的匹配元件，该匹配元件具有与所述激励元件接触的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。匹配元件可以通过消减技术或沉积技术来形成。

优先权

本申请要求享有2011年11月18日申请的共同未决的美国临时专利申请案第61/561,534号的优先权，该申请以全文引用方式并入本文作为参考。

背景技术

本申请总体涉及超声换能器。本申请进一步涉及用于医学成像的超声换能器。

医学超声成像中的一个权衡在于穿透深度和空间分辨率。较高超声成像频率在以损失穿透深度的情况下能实现较高空间分辨率。较低超声成像频率在以损失空间分辨率的情况下能实现较深穿透。假如有一单个超声成像装置能够在一段宽广的频率范围内成像，以便为更好的空间分辨率而以较高频率操作且为较深穿透而以较低频率操作，这将是有益的。

宽频段超声成像装置可包含了使用高灵敏度材料(比如，单晶压电复合材料)、使用多个匹配层、使用多个换能器、以及使用多个装置。特别是对于在相对高容量(比如，血管内超声导管)中使用的小型的、单一用途的、高频超声装置而言，这些方法可能是成本昂贵的且从制造角度来看不易实施的。

拥有超声换能器结构以及相应的制造流程，所述超声换能器结构及相应的制造流程能实现针对小型的、单一用途的、高频超声装置的宽频带成像性能，这将是有利的。假如所述换能器性成本高效且易于制造，那将更加有利。

发明内容

在一个实施方案中，超声换能器包括背衬元件、覆在背衬元件上的激励元件，以及覆在激励元件上的匹配元件。所述匹配元件具有接触所述激励元件的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。

所述匹配元件可以是单一的匹配层，其中所述外表面具有带有第一纹理和第一材料组分的第一区域，以及带有第二纹理和第二材料组分的第二区域。第一纹理不同于第二纹理和/或第一材料组分不同于第二材料组分。

所述匹配层的第一和第二纹理可是粗糙的或者不平的。在匹配层中，所述第一和第二区域可具有缩减厚度。第一或者第二纹理可通过烧蚀而形成。第一或者第二纹理可通过磨蚀而形成。

可替代地，所述匹配元件可包括具有不同厚度的多个匹配区域。所述匹配区域可在激励元件上并排地布置。所述匹配区域中的至少两个可以是重叠的。

再者，所述匹配层可包括附在激励元件上的由第一材料构成的多个离散的匹配区域。所述匹配元件还可包括填补匹配区域，其由不同于第一材料组分的第二材料构成，沉积于附在激励元件之上的所述离散匹配区域之间。第一材料的离散匹配区域和第二材料的离散匹配区域可厚度相同，从而形成由带有不同组分的两种材料形成的匹配层。

在另一实施方案中，超声换能器的制作方法包括以下步骤：提供背衬元件；提供覆在背衬层上的激励元件；以及附在激励元件上形成匹配元件，该匹配元件具有接触所述激励元件的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。

所述匹配元件可以是单一的匹配层，并且形成步骤可包括为所述外表面设置具有第一纹理和第一材料组分的第一区域和具有第二纹理和第二材料组分的第二区域。第一纹理不同于第二纹理和/或第一材料组分不同于第二材料组分。

所述匹配层具有厚度，并且为所述外表面设置第一和第二区域的步骤包括消减所述匹配层厚度的步骤。所述消减步骤可包括烧蚀。所述消减步骤可包括磨蚀。

所述形成步骤可包括为所述匹配层设置多个匹配区域。为所述匹配层设置多个匹配区域的步骤可包括在激励元件上并排地布置所述匹配区域。为所述匹配层设置多个匹配区域的步骤可包括使所述匹配区域中的至少两个重叠。