本發(fā)明涉及B超以及超聲CT的檢測治療領域，具體涉及一種基于高密度電極陣列的高空間分辨超聲探測器，可應用于B超機、超聲CT機實現(xiàn)高分辨率和高精確度的成像。

背景技術：
目前經(jīng)常用到的超聲檢測裝置有B超機以及超聲CT機，CT檢測有：X-rayCT、超聲波CT（UltrasonicCT）、光子放射CT（SPECT）、核磁共振CT（MRICT）；而在醫(yī)學CT檢測技術中應用最為廣泛的是X射線CT技術。超聲檢測與X射線檢測相比具有指向性好，價格低廉，對人體無害，設備便于攜帶等優(yōu)點。因此超聲波作為發(fā)射源的檢測技術取代射線來照射對象，并制造出高空間分辨率的超聲探測器，已逐漸成為超聲應用領域的研究者們追求的新目標之一。然而現(xiàn)有B超機以及超聲CT機存在探測空間分辨率較低以及成像精確度、穩(wěn)定性差的問題，因此有必要提供一種裝置，應用在B超以及超聲CT檢測機的接收端，改善超聲成像精確度及穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有B超機以及超聲CT機存在探測空間分辨率低和成像精確度、穩(wěn)定性差的問題，提供一種基于高密度電極陣列的高空間分辨超聲探測器，應用在B超機以及超聲CT檢測機的接收端，改善超聲成像精確度及穩(wěn)定性。本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：基于高密度電極陣列的高空間分辨超聲探測器，包括匹配層，陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片，絕緣膠層，硅像素芯片，芯片bonding電路板；所述陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片由單面電極及陣列結(jié)構(gòu)的壓電材料小單元構(gòu)成，匹配層粘附在單面電極上，單面電極接地，陣列結(jié)構(gòu)的壓電材料小單元通過絕緣膠層與硅像素芯片粘接；硅像素芯片固定安裝在芯片bonding電路板上。按上述方案，所述硅像素芯片采用像素陣列結(jié)構(gòu)，陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片的壓電材料小單元蝕刻成緊實的陣列結(jié)構(gòu)、與硅像素芯片的像素陣列一一對應，以保證感應電荷產(chǎn)生的局域性（陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片的單面電極接地、零電勢，用于使陣列結(jié)構(gòu)的壓電材料小單元與硅像素芯片之間形成電勢差，進而在硅像素芯片的像素上產(chǎn)生感應電荷）。按上述方案，所述硅像素芯片由基于CMOS集成電路的像素陣列構(gòu)成，像素尺寸小于200μm，每個像素都包含頂層金屬，硅像素芯片用于根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片上的電信號，產(chǎn)生感應電荷信號，感應電荷信號在像素內(nèi)轉(zhuǎn)換成模擬信號或數(shù)字信號讀出。按上述方案，所述陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片與硅像素芯片之間采用壓電材料與電極陣列（硅像素芯片的像素陣列的各個頂層金屬形成電極陣列）相配合的結(jié)構(gòu)。按上述方案，所述芯片bonding電路板包括3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路、5.0V電壓轉(zhuǎn)換電路、模擬輸出電壓驅(qū)動電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理電路和MCX適配器；所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路分別與數(shù)字信號處理電路、硅像素芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，用于為數(shù)字信號處理電路、硅像素芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供模擬電源和數(shù)字電源；所述數(shù)字信號處理電路與硅像素芯片連接，用于把差分數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成單端數(shù)字信號，為硅像素芯片提供數(shù)字控制信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與硅像素芯片連接，用于把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號，為硅像素芯片提供外部復位電壓；所述5.0V電壓轉(zhuǎn)換電路與模擬輸出電壓驅(qū)動電路連接、用于為模擬輸出電壓驅(qū)動電路提供電壓；硅像素芯片的模擬輸出端經(jīng)模擬輸出電壓驅(qū)動電路與MCX適配器連接，模擬輸出電壓驅(qū)動電路用于為硅像素芯片的模擬讀出提供電壓驅(qū)動、使硅像素芯片的模擬讀出通過MCX適配器輸出。按上述方案，所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路、5.0V電壓轉(zhuǎn)換電路分別采用LM1117-3.3芯片、LM1117-5.0芯片，所述模擬輸出電壓驅(qū)動電路采用THS4281芯片，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用DAC8568芯片，所述數(shù)字信號處理電路采用SN65LVDT14芯片。本發(fā)明的工作原理：基于高密度電極陣列的高空間分辨超聲探測器采用了壓電材料與電極陣列相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，探測器接收到超聲波，超聲波通過匹配層，在陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片的緊實的壓電材料小單元上轉(zhuǎn)化為不等量的電信號，透過絕緣膠層，硅像素芯片上的像素感應出不等量的電荷，根據(jù)硅像素芯片的響應，芯片bonding電路板輸出相應的模擬信號或數(shù)字信號，得到待測物體內(nèi)部的三維信息。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用對人體無害的超聲波以及硅像素芯片對超聲波的實時響應，應用在B超機以及超聲CT檢測機的接收端，大大改善超聲成像精確度，使探測器成像具有高空間分辨率和高精確度以及穩(wěn)定性。附圖說明圖1是本發(fā)明中基于高密度電極陣列的高空間分辨超聲探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片的局部側(cè)面立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明芯片bonding電路板與硅像素芯片配合連接的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是圖4中硅像素芯片及其外圍電路的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖4中3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖3中5V電壓轉(zhuǎn)換電路的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖4中模擬輸出電壓驅(qū)動電路的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖4中MCX適配器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是圖4中數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖4中數(shù)字信號處理電路的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖4中硅像素芯片與外部輸入連接的接插件的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中，1-匹配層，2-陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片，3-絕緣膠層，4-硅像素芯片，5-芯片bonding電路板。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。參照圖1所示，本發(fā)明所述的基于高密度電極陣列的高空間分辨超聲探測器，包括匹配層1，陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2，絕緣膠層3，硅像素芯片4，芯片bonding電路板5；所述陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2由單面電極及陣列結(jié)構(gòu)的壓電材料小單元構(gòu)成（單面電極面未被完全陣列），匹配層1粘附在單面電極上，單面電極接地，陣列結(jié)構(gòu)的壓電材料小單元通過絕緣膠層3與硅像素芯片4粘接；硅像素芯片4固定安裝在芯片bonding電路板5上。所述硅像素芯片4采用像素陣列結(jié)構(gòu)，陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2的壓電材料小單元蝕刻成緊實的陣列結(jié)構(gòu)、與硅像素芯片4的像素陣列一一對應。參照圖2~圖3所示，所述陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2采用64行*64列的方形陣列結(jié)構(gòu)，用于與硅像素芯片4的像素陣列形成一一對應的關系，以保證感應電荷產(chǎn)生的局域性；陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2的單面電極接地、零電勢，用于使陣列結(jié)構(gòu)的壓電材料小單元與硅像素芯片4之間形成電勢差，進而在硅像素芯片4的像素上產(chǎn)生感應電荷。其加工工藝有以下幾個步驟：首先將陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2的兩面電極中的其中一面，通過機械研磨或者化學腐蝕的方法去除；在去除電極的面上，通過微加工蝕刻的方法，將陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2切成64行*64列的陣列結(jié)構(gòu)，但要保證保留的單面電極面仍是完整的平面，而未被切割分裂。所述硅像素芯片4由基于CMOS集成電路的像素陣列構(gòu)成，像素尺寸小于200μm，每個像素都包含頂層金屬，硅像素芯片4用于根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2上的電信號，產(chǎn)生感應電荷信號，感應電荷信號在像素內(nèi)轉(zhuǎn)換成模擬信號或數(shù)字信號讀出。實施例中硅像素芯片4具體為專利公開號為CN102931202A公開設計的集成電路芯片。所述陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2與硅像素芯片4之間采用壓電材料與電極陣列（硅像素芯片4的像素陣列的各個頂層金屬形成電極陣列）相配合的結(jié)構(gòu)。工作時，探測器接收到超聲波，超聲波通過匹配層1，在陣列結(jié)構(gòu)壓電材料薄片2的緊實的壓電材料小單元上轉(zhuǎn)化為不等量的電信號，透過絕緣膠層3，硅像素芯片4上的像素感應出不等量的電荷，根據(jù)硅像素芯片4的響應，芯片bonding電路板5輸出相應的模擬信號或數(shù)字信號，得到待測物體內(nèi)部的三維信息（即接收到的超聲波的精確信息）。參照圖4~圖5所示，所述芯片bonding電路板5包括3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路、5.0V電壓轉(zhuǎn)換電路、模擬輸出電壓驅(qū)動電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理電路和MCX適配器；所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路分別與數(shù)字信號處理電路、硅像素芯片4、數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，用于為數(shù)字信號處理電路、硅像素芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供模擬電源和數(shù)字電源；所述數(shù)字信號處理電路與硅像素芯片4連接，用于把差分數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成單端數(shù)字信號，為硅像素芯片4提供數(shù)字控制信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與硅像素芯片4連接，用于把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號，為硅像素芯片4提供外部復位電壓；所述5.0V電壓轉(zhuǎn)換電路與模擬輸出電壓驅(qū)動電路連接、用于為模擬輸出電壓驅(qū)動電路提供電壓；硅像素芯片4的模擬輸出端經(jīng)模擬輸出電壓驅(qū)動電路與MCX適配器連接，模擬輸出電壓驅(qū)動電路用于為硅像素芯片4的模擬讀出提供電壓驅(qū)動、使硅像素芯片4的模擬讀出通過MCX適配器輸出。所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路、5.0V電壓轉(zhuǎn)換電路分別采用圖6所示的LMS1117-3.3芯片、圖7所示的LM1117-5.0芯片，所述模擬輸出電壓驅(qū)動電路采用圖8所示的德州儀器（TexasInstruments）公司的THS4281芯片，THS4281芯片的輸出端與圖9所示的MCX適配器連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用圖10所示的DAC8568芯片，所述數(shù)字信號處理電路采用圖11所示的SN65LVDT14芯片；硅像素芯片4與外部輸入通過圖12所示的接插件連接。所述硅像素芯片4通過bonding技術固定在芯片bonding電路板5上，芯片bonding電路板5用于為硅像素芯片4提供模擬電源、數(shù)字電源、數(shù)字控制信號、外部復位電壓和模擬輸出電壓驅(qū)動，硅像素芯片4轉(zhuǎn)換的模擬讀出經(jīng)過芯片bonding電路板5上的MCX適配器輸出。最后應當說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的普通技術人員對本發(fā)明的技術方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術方案的實質(zhì)和范圍。