[发明专利]一种超声换能器匹配层及其制作方法、换能器

说明书

本发明公开了一种超声换能器匹配层，按质量组分包括环氧树脂80份、固化剂28份和氮化铝0‑80份。采用上述技术方案，工艺简单，技术合理，原料成本低廉，当压电复合材料的声阻抗高达16MRayls时，超声波透射系数大幅度提升，可提升至0.51，进而使得超声波透射效率明显提高，可有效提升超声换能器的灵敏度，并且制得的匹配层样品密度均匀分布，透射稳定性好，从而打破超声换能器发展的瓶颈，能够开拓超声换能器的应用领域，对于超声换能器后期的发展至关重要，对于超声换能器后期的发展的意义也非常重大。

技术领域

本发明涉及工业探伤、医疗超声技术领域，具体指一种超声换能器匹配层及其制作方法、换能器。

背景技术

超声换能器是一种能把电信号转换成超声波，并且又能把从人体或其它被检测对象中接收到的超声波反向信号转换成电信号的器件，它被广泛应用于超声诊断领域和超声无损检测领域。

如图1所示，通常超声换能器的结构包括背衬，压电复合材料，匹配层，声透镜。超声换能器利用压电复合材料的压电效应，将电信号转换为超声波，同时能接收超声波再将其转换为电信号，在医疗超声诊断领域应用非常广泛。

在医用超声领域中，压电复合材料的声阻抗在16-30MRayls，而人体组织的声阻抗在1.5MRayls。如果缺少匹配层，超声换能器发出的超声波将在超声换能器与人体皮肤的交界面处反射回来，造成超声波能量的损失。

匹配层的作用主要是解决在压电复合材料和人体组织间的声阻抗不匹配问题，匹配层能提高超声波在界面处的透射效率，进而提高超声换能器的灵敏度。然而，目前市面上的超声换能器匹配层的透射系数一般不超过0.31，从而导致超声换能器的灵敏度达到一个瓶颈，并且一直都无法打破这个瓶颈，使得超声换能器的发展受到了一定的限制。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提出一种超声换能器匹配层及其制作方法、换能器，通过添加氮化铝，从而使得匹配层能更好的提高超声波界面处的透射效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种超声换能器匹配层，按质量组分包括环氧树脂80份、固化剂28份和氮化铝0-80份。

作为优选，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述固化剂为固化剂280B胶。

作为优选，所述氮化铝为粒径不超过1um的颗粒。

本发明还公开了一种超声换能器匹配层的制备方法，步骤包括：

S1、按质量组分比例取环氧树脂、固化剂和氮化铝均匀混合；

S2、置于真空箱中抽真空30-50分钟；

S3、置于恒温环境下固化；

S4、研磨成型。

作为优选，所述步骤S1中，在搅拌机中搅拌10-15分钟，设置搅拌机转速为10000-15000r/min。

作为优选，所述真空箱中真空压力为-100kPa。

作为优选，所述步骤S3中，在恒温50℃的环境下固化12小时。

本发明还公开了一种超声换能器，包括上述超声换能器匹配层制备方法制得的超声换能器匹配层。

本发明具有以下的特点和有益效果：

采用上述技术方案，工艺简单，技术合理，原料成本低廉，当压电复合材料的声阻抗高达16MRayls时，超声波透射系数大幅度提升，可提升至0.51，进而使得超声波透射效率明显提高，可有效提升超声换能器的灵敏度，并且制得的匹配层样品密度均匀分布，透射稳定性好，从而打破超声换能器发展的瓶颈，能够开拓超声换能器的应用领域，对于超声换能器后期的发展至关重要，对于超声换能器后期的发展的意义也非常重大。