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 100 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 32 عنصر پیزوالکتریک و گام چینش 5/7 میکرومتر که در ولتاژ پایه 1 ولت و فرکانس 100 مگاهرتز عمل می‏کند، به ازای هر کاهش نیم میکرومتری در عرض کرف، حدود 6 کیلوپاسکال به فشار آکوستیک مطلق در نقاط کانونی افزوده می‏شود. این در حالی است که محل نقاط کانونی امواج همواره در فاصله 450 میکرومتری است و تغییر قابل ملاحظه ای را نشان نمی دهند.