Жидкокристаллический детектор для визуализации акустических полей Советский патент 1976 года по МПК G03H3/00 A61B5/00 

Изобретение относится к акустической голографии и может быть использовано в медицинской техкике, в частности, для диагностшсн ош опогическос забольааний. Известен жидкокристаллический детектор для визуелизацин акустических полей, содержащий преобрезозатепь ультразвуковой |энергии, подложку и зеключекный межцу ними чувствительный элемент в виде плен |К:- холестерического жидкого кристалла. Перобразоватеяь ультразвуковой э1гергии может быть выполнен в виде металлической мембраны. I При поглощении ультразвуковой энергии IB материале подложки возникают локальные изменения температуры, что вызывает изме кение цвета холестерического кристалла. Чувствительность такого детектора опре щеляется физическими свойствами и толщиной 1слоя поглотителя. Пороговая чувствитель- iHOCTb составляет О,СЗ вт/см. Поскольку iтепловая картина формируется а слое погло« тителя, а фиксируется, то разрешаю щая сиособность также определяется свой. ( поглогител5Ь Целью изобретения является повышение чувствительнос и и разрешающей способно- |сти детектора.,. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь ультразвуковой энергии выполнен в виде оптически прозрачной сте. ки, например, из оптического стекла, а подложка выполнена из оргстекла толщиной, кратнойА/2, при этом источник ульт развуковой энергии расположен со стороны подложки. Поскольку преобразователь ультразвуковой энергии выполнен как твердая стенка, то основное поглощение ультразвука происходит в пристеночной области, т, е. в пленке холестерического жидкого кристалла. Обычно под твердой стенкой понимают среду, неорганическую в направлении рас- пространения ультразвука, волновое conpt « тивление f)c (где р - плотность, с - скорость распространения) которой зна- чительно больше, чем волновое сопротивление среды, из которой ультразвук падает. В практике толщину в направпет и распространения ., , ультразвука можно ограни чить величиной, равной ()Л Известно, что при перпендикулярном или косом падении ультразвуковой волны н плоскую, твердую границу вследствие возникновения тепловых и вязких волн происходит значительное поглощение ультразвука в тонком пограничном слое. Поэтому основное выделение тепла, на которое реар рует чувствительный элемент, вызванк )е поглощенным ультразвуком, происходит в слое жидкого кристалла, расположенного между преобразователем, выполненным, например, из оптического стекла толщиной не менее (1О-20) Д , и подложкой. Подложку на которую подают ультразвуковые колебания, для согласования со средой распрост« ранения ультразвука (водой) выполняют из оргстекла, волновое сопротивление которого наиболее близко к волновому сопротивлению воды. Толщина оргстекла кратна Л/2 для звукопрозрачности. Акустическая однородность оргстекла достаточно высокая. На чертеже схематически показан предложенный детектор. Детектор содержит преобразователь ультразвуковой энергии 1, выполненный в виде оптически прозрачной твердой стенки (оптическое стекло тоадиной не менее 20Л ), распорки 2, позволяющие получать :равномерный слой жидкого кристалла, чувствительный элемент 3 в виде слоя холесте рического жидкого кристалла; подложку 4 -иг оргстекла толщиной, кратной Л/2; слой черной краски толщиной не более 20 м Ультразвук, падающий на детектор со стороны оргстеклянной подложки 4, проходит подложку почти без потерь, поскольку толщина последней кратна Л/2, при этом согласование сред достаточно (ко- э4х{)1щиент отраже1шя по интенсивности на границе раздела вода-оргстекло равен 0,16 Лежащий за подложкой слой жидкого кристалла 3 не оказывает влияния на распространение ультразвука, поскольку толщина его очень мала - всего 20 мк. При падении ультразвука на жесткую стенку 1,например оптическое стекло толщиной не менее 20 мк, в пристеночной области, т, е в ; самом жидком . ; кристалле, происх; :дит значительное выделение тепла, вызванное поглоще1шем ультразвуковой энергии в пограничной зоне. Тепло возбуждает жидкий кристалл так, что при освещении детек- тора источником света наблюдается картина распределения ультразвукового поля. Слой черной краски 5 наносится на прозрачную подложку из оргстекла для того, чтобы свет, рассеянный слоем жиди:о- го кристалла , неселективно поглощался. Слой краски наносят на подложку со стороны, противоположной жидкому кристаллу, с целью устранения контакта жидкого кри сталла с краской,; Чувствительность жидкокристаллических детекторов измеряется по методике, в основу которой положена регистрация слабых ультразвуковых полей, прошедших через слой сильно поглощающего вещества, с калибровкой ультразвука на входе и соответствующим пересчетом. Измеренная таким способом пороговая чувствительность составила 1. ВТ/СМ. Предложенный детектор позволяет визуализировать акустические поля интенсивностью до 2, ВТ/СМ с повышенной разрешающей способностью. При этом более высокая чувствительность детектора позво1ляет применять источники излучения с меньи шей на порядок мощностью и получать вое- f становленное изображение более высокого качества. Формула изобретения Жидкокристаллический детектор для визуализации акустических полей, содержащий преобразователь ультразвуковой энергии, подложку и заключенный между ними чувствительный элемент в виде пленки., холе- стерического жидкого кристалла, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности детектора, преобразователь ультразвуковой энергии вьшолнен в виде оптически прозрачной стенки, например, из оптического стекла, а подложка выполнена из оргстекла толщиной кратнойЛ/2, при этом источник ультразвуковой энергии расположен со стороны подложки.