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具有變化性質(zhì)的電容式微加工超聲換能器的制作方法

文檔序號(hào):12048778閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種系統(tǒng),包括:

電容式微加工超聲換能器(CMUT)陣列,其具有多個(gè)CMUT元件,所述CMUT元件中的各個(gè)元件包括:

第一子元件;

第二子元件;以及

在所述第一子元件和所述第二子元件之間的第三子元件;

其中所述第三子元件被配置成以比所述第一子元件或所述第二子元件中的至少一者高的中心頻率傳輸超聲能量。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第三子元件包括第一區(qū)域和第二區(qū)域,所述第一區(qū)域包括具有第一諧振頻率的多個(gè)第一CMUT單元,所述第二區(qū)域包括具有與所述第一諧振頻率不同的第二諧振頻率的多個(gè)第二CMUT單元。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第一子元件和所述第二子元件彼此電連接并且各自包括多個(gè)區(qū)域,其中:

第一區(qū)域包括具有第一諧振頻率的多個(gè)第一CMUT單元;以及

第二區(qū)域包括具有小于所述第一諧振頻率的第二諧振頻率的多個(gè)第二CMUT單元。

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第二CMUT單元通過(guò)以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)不同于所述第一CMUT單元:

當(dāng)在平面中觀看時(shí)不同的形狀;

不同的膜厚度;

形成于所述第一CMUT單元或所述第二CMUT單元中的至少一者的至少相應(yīng)的膜上的不同的圖案;或

所述第二CMUT單元的腔具有比所述第一CMUT單元的腔大的面積。

5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,除所述第一子元件、所述第二子元件和所述第三子元件之外,在所述各個(gè)元件中還存在多個(gè)子元件,所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括:

一個(gè)或多個(gè)處理器;和

一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),其存儲(chǔ)能夠由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的指令,其中所述指令對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)處理器編程以:

確定第一多個(gè)子元件來(lái)傳輸來(lái)自CMUT陣列的超聲能量;以及

控制多路復(fù)用器的第一多個(gè)開(kāi)關(guān)以用于致使所述第一多個(gè)子元件傳輸所述超聲能量。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述指令進(jìn)一步對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)處理器編程以:

確定第二多個(gè)子元件來(lái)傳輸超聲能量以用于增加所述CMUT陣列的孔徑;以及

控制所述多路復(fù)用器的第二多個(gè)開(kāi)關(guān)以用于致使所述第二多個(gè)子元件傳輸所述超聲能量。

7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述指令進(jìn)一步對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)處理器編程以將至少一個(gè)濾波器應(yīng)用于至少部分地基于成像的深度來(lái)對(duì)超聲能量進(jìn)行濾波。

8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于,所述指令進(jìn)一步對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)處理器編程以將至少一個(gè)濾波器應(yīng)用于至少部分地基于成像的深度來(lái)對(duì)電傳輸脈沖進(jìn)行濾波。

9.如權(quán)利要求1所述的CMUT元件,其特征在于:

所述第一子元件包括一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元;

所述第二子元件包括一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元;以及

所述第三子元件包括一個(gè)或多個(gè)第三CMUT單元,其中所述一個(gè)或多個(gè)第三CMUT單元具有每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀,所述每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀與所述第一CMUT單元或所述第二CMUT單元中的至少一個(gè)的每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀不同,使得對(duì)于相同的施加電壓,所述第三CMUT單元的換能效率高于所述第一CMUT單元或所述第二CMUT單元中的所述至少一者的換能效率。

10.一種CMUT元件,包括:

第一子元件,具有一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元;以及

第二子元件,具有一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元;

其中所述一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元具有與所述一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元的諧振頻率不同的諧振頻率。

11.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于:

所述第一子元件包括設(shè)置在多個(gè)區(qū)域中的多個(gè)第一CMUT單元;

所述多個(gè)區(qū)域中的第一區(qū)域包括所述第一CMUT單元的第一子集;

所述多個(gè)區(qū)域中的第二區(qū)域包括所述第一CMUT單元的第二子集;以及

所述第一CMUT單元的第一子集具有大于所述第一CMUT單元的第二子集的諧振頻率的諧振頻率。

12.如權(quán)利要求11所述的CMUT元件,其特征在于:

所述第一子元件的第三區(qū)域包括所述第一CMUT單元的第三子集;

所述第一子集的第一CMUT單元具有大于所述第一CMUT單元的第二子集的諧振頻率和所述第一CMUT單元的第三子集的諧振頻率的諧振頻率;以及

所述第二區(qū)域設(shè)置在所述第一區(qū)域的一側(cè)上并且所述第三區(qū)域設(shè)置在所述第一區(qū)域的相對(duì)側(cè)上。

13.如權(quán)利要求11所述的CMUT元件,其特征在于,所述第二子集的CMUT單元的諧振頻率是比所述第二子集的第二CMUT單元的諧振頻率高的頻率。

14.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于,所述第一CMUT單元具有相應(yīng)的膜,所述相應(yīng)的膜通過(guò)以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)不同于所述第二CMUT單元的相應(yīng)的膜:

相應(yīng)的膜的膜厚度;或

具有形成于所述第一CMUT單元的相應(yīng)的膜或所述第三CMUT單元的相應(yīng)的膜中的至少一者上的圖案化層。

15.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于,所述第一CMUT單元具有與所述第二CMUT單元的每CMUT單元的膜面積不同的每CMUT單元的膜面積。

16.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于,所述第一CMUT單元具有與所述第二CMUT單元的每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀不同的每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀,使得與所述第一CMUT單元相關(guān)聯(lián)的崩潰電壓在與所述第二CMUT單元相關(guān)聯(lián)的崩潰電壓的15%內(nèi)。

17.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于,所述第一CMUT單元具有與所述第二CMUT單元的每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀不同的每CMUT單元的相應(yīng)腔形狀,使得對(duì)于相同的施加電壓,所述第一CMUT單元的換能效率高于所述第二CMUT單元的換能效率。

18.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于,所述第一CMUT單元具有比所述第二CMUT單元高的諧振頻率,并且所述第一子單元被設(shè)置成比所述第二子單元更接近于所述CMUT元件的中心,使得與所述CMUT相關(guān)聯(lián)的中心頻率在所述CMUT元件的中心附近較高并且在垂直方向中朝向所述CMUT元件的邊緣減小。

19.如權(quán)利要求10所述的CMUT元件,其特征在于,進(jìn)一步包括第三子元件,所述第三子元件設(shè)置在所述第一子元件的與所述第二子元件相對(duì)的一側(cè)上,其中所述第三子元件包括具有與所述第一CMUT單元的諧振頻率不同的諧振頻率的多個(gè)第三CMUT單元。

20.一種方法,包括:

使電容式微加工超聲換能器(CMUT)陣列指向?qū)ο?,所述CMUT陣列包括多個(gè)元件,每個(gè)元件至少包括第一子元件、第二子元件和第三子元件,其中所述第一子元件在所述第三子元件的第一側(cè)上以及第二子元件在所述第三子元件的與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)上;以及

使所述第一子元件、所述第二子元件、以及所述第三子元件傳輸超聲能量,其中所述第三子元件以比所述第一子元件和所述第二子元件高的中心頻率傳輸。

21.如權(quán)利要求20所述的方法,其特征在于,所述第一子元件包括多個(gè)第一CMUT單元,所述第二子元件包括多個(gè)第二CMUT單元,以及所述第三子元件包括多個(gè)第三CMUT單元,所述第一CMUT單元和所述第二CMUT單元具有比所述第三CMUT單元低的諧振頻率,其中:

使所述第一子元件、所述第二子元件、和所述第三子元件傳輸超聲能量的步驟包括使所述第一CMUT單元、所述第二CMUT單元、以及所述第三CMUT單元傳輸所述超聲能量。

22.如權(quán)利要求20所述的方法,其特征在于,所述CMUT陣列進(jìn)一步包括:對(duì)于每個(gè)元件,在所述第一子元件的與所述第三子元件相對(duì)的一側(cè)上的第四子元件,以及在所述第二子元件的與所述第三子元件相對(duì)的一側(cè)上的第五子元件,所述方法進(jìn)一步包括:

通過(guò)使所述第一子元件、所述第二子元件、所述第三子元件、所述第四子元件、和所述第五子元件傳輸超聲能量來(lái)增加孔徑,其中所述第四子元件以比所述第一子元件低的中心頻率傳輸,以及所述第五元件以比所述第二子元件低的中心頻率傳輸。

23.如權(quán)利要求22所述的方法,其特征在于,增加孔徑的步驟進(jìn)一步包括發(fā)送至少一個(gè)信號(hào)至多路復(fù)用器以致使與所述多路復(fù)用器相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)將所述第四子元件與所述第五子元件連接以導(dǎo)致超聲能量的傳輸。

24.如權(quán)利要求20所述的方法,其特征在于,進(jìn)一步包括使用多個(gè)帶通濾波器來(lái)至少部分地確定由所述CMUT陣列的元件傳輸?shù)某暷芰康念l率。

25.一種CMUT元件,包括:

第一子元件,具有一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元;以及

第二子元件,具有一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元;

其中所述一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元具有與所述一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元的換能效率不同的換能效率。

26.如權(quán)利要求25所述的CMUT元件,其特征在于,所述換能效率包括以下各項(xiàng)中的至少一個(gè):

相應(yīng)CMUT單元的傳輸效率;或

相應(yīng)CMUT單元的接收靈敏度。

27.如權(quán)利要求25所述的CMUT元件,其特征在于:

所述第一子元件包括設(shè)置在多個(gè)區(qū)域中的多個(gè)第一CMUT單元;

所述多個(gè)區(qū)域中的第一區(qū)域包括所述第一CMUT單元的第一子集;

所述多個(gè)區(qū)域中的第二區(qū)域包括所述第一CMUT單元的第二子集;以及

所述第一CMUT單元的第一子集具有大于所述第一CMUT單元的第二子集的換能效率的換能效率。

28.如權(quán)利要求25所述的CMUT元件,其特征在于,所述一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元具有與所述一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元的諧振頻率不同的諧振頻率。

29.如權(quán)利要求25所述的CMUT元件,其特征在于,所述一個(gè)或多個(gè)第一CMUT單元具有與所述一個(gè)或多個(gè)第二CMUT單元的腔形狀不同的腔形狀以至少部分地提供不同的相應(yīng)換能效率。

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