ultraljudstransducer

En ultraljudstransducer är en enhet som omvandlar elektrisk energi till ultraljudsvågor och i mottaget läge omvandlar återreflekterade ljudvågor till elektriska signaler. Den används främst inom medicinsk bildframställning och i mindre grad inom icke‑destruktiv provning och terapi. Driftsfrekvensen ligger typiskt mellan cirka 1 och 20 megahertz, beroende på applikation.

Den dominerande typen är piezoelektriska transduktorer som utnyttjar den omvända piezoelektriska effekten för att skapa mekanisk vibration. Andra teknologier inkluderar CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducers) och magnetostriktiva transduktorer. En transducer består av ett eller flera element, en dämpande backing, ett matchningslager och ett yttre hölje som skyddar och underlättar fäste mot patienten eller scannerhuvudets mekanik.

Fysisk konstruktion och prestanda: För effektiv energiöverföring används impedansmatchning mot det omgivande mediet (ofta en coupling gel eller vätska). Frekvens och bandbredd styrs av materialval, antal element i en array samt elektrisk uppbyggnad. Arrayskoncept som linjära, kurvlinjära och phasade arrays möjliggör riktad strålformning och tvärsnittsbilder.

Användning: De vanligaste applikationerna är diagnostisk ultraljudsbildning inom medicin, till exempel buk, hjärta och fosterövervakning. Inom industrin används ultraljud för icke‑destruktiv provning av material och konstruktionsdetaljer. Terapeutiska tillämpningar inkluderar fokuserad ultraljud och fysioterapeutisk behandling, beroende på transduktorens konstruktion och frekvens.

Säkerhet och standarder: Exponeringsmått som Mechanical Index (MI) och Thermal Index (TI) används för att bedöma risker för vävnadsuppvärmning och mekanisk skada. Medicinska ultraljudssystem följer standarder som IEC 60601‑2‑37 och relevanta riktlinjer för att begränsa exponering och säkerställa enhetens kvalitet.

Historia och framtid: Piezoelektriska transduktorer användes tidigt när upptäckten av piezoelektriska effekten gjordes av Curie-bröderna; medicinsk ultraljudsbildning utvecklades på 1950-talet. Framtiden präglas av CMUT‑baserade arrays, bredare bandbredd, bättre bildkvalitet samt ökad integration mellan transducer och elektronik och möjligheter till 3D/4D‑bildgivning.