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電容式微機械超聲換能器CMUT是新型超聲換能器 研究成果不斷增多

作者:新思界網

電容式微機械超聲換能器(CMUT)是新型超聲換能器 大陸研究成果不斷增多

  電容式微機械超聲換能器(CMUT),是基于電容式傳感原理與微機械(MEMS)技術制造而成的進行超音波檢測的一種裝置。

電容式微機械超聲換能器CMUT是新型超聲換能器 研究成果不斷增多

  CMUT是一種多層結構,組成結構中包括基底、振動薄膜、電容器等。CMUT的工作原理是,發射狀态下,施加直流電壓産生電場,使振動薄膜發生簡諧振動産生超音波;接收狀态下,振動薄膜接收超音波,受聲壓作用産生振動,引起電容器電容值發生改變,通過檢測電容值變化情況實作超音波檢測,并将聲能轉換為電信号進行輸出。

  超聲換能器的功能是将電能與聲能互相轉化。傳統超聲換能器利用壓電陶瓷制造而成,存在一緻性較低、難以形成陣列等問題。根據新思界産業研究中心釋出的《2024-2029年中國電容式微機械超聲換能器(CMUT)行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,CMUT是一種新型超聲換能器,具有頻帶寬、能量轉換效率高、接收靈敏度高、探測精度高、易于形成陣列(可制造高密度、小尺寸陣列)、可與CMOS內建、可實作微型化、大批量生産成本低等特點,在國際上獲得了廣泛研究。

電容式微機械超聲換能器CMUT是新型超聲換能器 研究成果不斷增多

  超聲診斷是醫學成像技術的重要組成部分,具有無創、結果直覺、适用範圍廣、成本低等優點,市場普及率高。随着醫療技術不斷進步,精準醫療成為發展趨勢,醫學成像高清晰度要求日益攀升,在此背景下,基于CMUT的超聲成像探頭,憑借可實作陣列化、可與電子産品內建、靈敏度高等優點,能夠替代傳統超聲探頭,在醫學成像領域發展空間巨大。

電容式微機械超聲換能器CMUT是新型超聲換能器 研究成果不斷增多

  另外,基于CMUT還可實作高強度聚焦超聲(HIFU),可以用于惡性良性腫瘤治療領域,利用高強度超聲産生的熱量使惡性良性腫瘤組織壞死。除醫學領域外,CMUT還可以應用在生物傳感、生物識别、化學傳感、水下超聲等方面,廣泛應用于電子電器、儀器儀表、工業無損檢測、軍工國防等領域。

  新思界行業分析人士表示,大陸政府對CMUT的重視程度正在不斷提高。2023年度國家重點研發計劃“基礎科研條件與重大科學儀器裝置研發”重點專項中提出,開發電容式微機械超音波換能陣列,突破MEMS超聲換能器晶片、超聲換能器線性陣列、全矽振膜高精度低應力加工等關鍵技術。

電容式微機械超聲換能器CMUT是新型超聲換能器 研究成果不斷增多

  大陸CMUT相關研究成果正在不斷增多,發表的CMUT相關期刊文獻數量快速增加,主要研究機構是中北大學、天津大學。2023年,中北大學與中國工程實體研究院電子工程研究所合作,設計了一款寬頻帶CMUT,可用于主動探測與其自身相距20cm以上的物體,相關研究成果發表在《微納電子技術》期刊上。

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