Ультразвуковое фокусирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

(5) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний при силовом воздей-ствии ультразвука на жидкие и твер/ е среды, а также при медицинской и ультразвуковой диагностике.

Известно ультразвуковое фокуси рукмцее устройство, содержащее рефлектор и акустический преобразователь , размещенный внутри рефлектора Щ.

Однако это устройство не обеспечивает эффективной фокусировки ультразвуковой энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее рефлектор с чередующимися по знаку коэффициентами отражения ,звуковых волн участками, и акусти ческий преобразователь, расположен- .: ный внутри рефлектора С21. I

Недостатком данного устройства является ограниченная возможность концентрации энергии в фокусе при заданных габаритах устройства в целом. Это связано с малой площадью излучения акустического преобразователя из-за малого диаметра. Поскольку последний выполнен цилиндрическим и размещен внутри конического рефлектора, то при заданном размере реф10лектора увеличение диаметра преобразователя автоматически уменьшает угол раскрытия рефлектора и высоту преобразователя, что снижает эффективность фокусировки.

15

Цель изобретения - ув еличение концентрации акустической энергии в фокусе устройства. .

Цель достигается тем, что рефлек20 .тор выполнен из двух параллельных плоских отражателей с участками в виде зонной структуры Френеля, а плоский акустический преобразователь

39

размещен в общей фокальной плоскости отражателей.

На фиг, 1 представлено ультразвуковое фокусирующее устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Устройство содержит плоский акустический преобразователь 1, два плоских отражателя 2 с зонами 3, выполнеными в виде зонной структуры Френеля, крепящие планки t и подводящие электроды 5Работа устройства происходит следующим образом.

При подаме возЬуждающего электрического напряжения на электроды 5 акустического преобразователя 1 последний излучает плоскую волну, которая падает на отражатели 2 и при отражении от них трансформируется в сферическую волну, сходящуюся в общий фокус F, где получается высокая интенсивность ультразвука. Это происходит из-за того, что используются обе поверхности плоского акустического преобразователя t и двух плоски отражателей 2 с зонной структурой Френеля. При этом из-за чередования знака коэффициента отражения звуковых волн в зонах 3 .зонной структуры Френеля происходит обращение фазы отраженной звуковой волны на 80° для четных и нечетных зон, и это приводит к повышению эффекта фокусировки.

В качестве материала для плоских зонных отражателей 2 могут быть использованы, например, пенопласт и металл, у которых коэффициенты отражения звука в воде соответственно близки к -1 и +1. Полукольцевые зоны склеиваются между собой. Возможно также такое построение отражателе 2, когда один из материалов размещается в выточках другого. Еще возможен вариант построения отражателя 2 из однородного мат ериала, когда соседние зоны Френеля выполняются в

7

виде выточек, глубина которых при отражении обеспечивает поворот фазы на 180Х Помимо акустического излучателя Т прямоугольной формы возможно использование излучателей других фор например, в виде круглой пластины.В этом случае плоские зонные отражатели 3 тоже должны быть круглыми,вырезанными соответственно размерам излучателя из усеченной зонной пластинки .

Таким образом, ультразвуковое фокусирующее устройство при простой, конструкции обеспечивает в широком диапазоне частот, в том числе и на относительно низких ультразвуковых частотах, высокую концентрацию энергии в фокальном пятне. Использование широкополосного акустического излучателя позволяет путем изменения частот перемещать фокальную точку по глубине.

Формула изобретения

Ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее рефлектор с чередующимися по знаку коэффициентами отражения звуковых волн участками, и акустический преобразователь, расположенный внутри рефлектора, отличающееся тем, что, с целью увеличения концентрации акустической энергии в фокусе устройства, .рефлектор выполнен из двух параллельных плоских отражателей с участками в виде зонной структуры Френеля, а плоский акустический преобразователь размещен в общей фокальной плоскости отражателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 N 29/0, 11.07.77 (прототип).