Пьезоэлектрический материал, используемый в ультразвуковом датчике, является определяющим фактором для обеспечения качества изображения в системе. Однако, несмотря на многочисленные инновации в области обработки сигналов и архитектуры формирователя луча за последние десятилетия, один и тот же пьезоэлектрический материал – керамика ЦТС (цирконат-титанат свинца) или композиты ЦТС – использовались в медицинской томографии более 40 лет. В типичном керамическом материале достигается 70%-ная поляризация.
Эта ситуация изменилась с разработкой компанией Philips технологии PureWave crystal, — новой технологии датчиков, использующей пьезокристаллы, которые значительно усовершенствуют электромеханическую связь и уровни деформации. По сравнению с керамикой ЦТС, кристаллы PureWave более чисты, однородны, имеют более низкий уровень потерь и могут преобразовывать энергию с большей точностью и эффективностью.
Традиционная керамика ЦТС (рис. вверху слева) состоит из случайным образом ориентированных зерен, в то время как кристаллы PureWave (рис. вверху справа) имеют идеальное распределение атомных уровней и однородны во всем объеме материала.
Из кристаллов PureWave изготавливается тонкокерамический порошок аналогично тому, как изготавливаются порошки ЦТС. Порошок плавится при температуре 1400ºC. Затравочный кристалл извлекается из зоны плавления и растет слой за слоем, образуя однородную булю. Эта буля разрезается на тонкие пластины и поляризуется до разрезания на элементы формирования изображения.
Для достижения комплексного пьезоэлектрического эффекта такие материалы, как керамика ЦТС, необходимо поляризовать, причем внешнее электрическое поле используется для ориентации диполей внутри поликристаллического материала. В традиционной керамике ЦТС только часть диполей можно ориентировать с помощью электрического поля, так что не все диполи вносят вклад в акустическую чувствительность материала. Кристаллы PureWave более однородны и содержат меньше дефектов, потери в них меньше, и отсутствуют границы между зернами. При поляризации кристаллов PureWave можно обеспечить почти идеальную ориентацию диполей, что значительно улучшает электромеханические свойства.
За счет сочетания технологии PureWave crystal со специально разработанными согласующими слоями и материалом подложки стало возможно обеспечить такое перекрытие по частоте от одного датчика, которое было раньше достижимо только при использовании двух датчиков. Этот новый класс пьезоэлектрических кристаллов существенно повышает эффективность диапазона частот по сравнению с традиционной керамикой ЦТС, что позволяет получать исключительно четкие и детальные изображения с большей однородностью во всем секторе.
Технология PureWave crystal поддерживает также дополнительные гармоники. Уникальный частотный диапазон этих матриц позволяет использовать несколько гармонических частот, что обеспечивает прорыв в разрешении и снижении числа артефактов при сохранении высокой степени проникновения.
Преимущества PureWave:
Высокая точность анатомических данных;
Повышение надежности диагностики;
Повышение производительности.