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1、10申请公布号CN104054355A43申请公布日20140917CN104054355A21申请号201280065446122申请日20121116H04R17/00200601A61B8/00200601G01N29/2420060171申请人阿西斯特医疗系统有限公司地址美国明尼苏达州72发明人R包蒂斯塔R泽伦卡74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人李隆涛蔡胜利54发明名称超声换能器及其加工方法57摘要一种超声换能器包括背衬元件、覆在背衬层上的激励元件和覆在激励元件上的匹配元件，该匹配元件具有与所述激励元件接触的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。匹配元件可。
2、以通过消减技术或沉积技术来形成。85PCT国际申请进入国家阶段日2014063086PCT国际申请的申请数据PCT/US2012/0657062012111687PCT国际申请的公布数据WO2014/077836EN2014052251INTCL权利要求书2页说明书8页附图8页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图8页10申请公布号CN104054355ACN104054355A1/2页21一种超声换能器，其包括背衬层；覆在背衬层上的激励元件；和覆在激励元件上的匹配元件，该匹配元件具有与所述激励元件接触的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。2如权。
3、利要求1所述的换能器，其特征在于，所述匹配元件包括单一的匹配层，所述外表面具有A带有第一纹理和第一材料组分的第一区域；和B带有第二纹理和第二材料组分的第二区域，其中I第一纹理不同于第二纹理和/或II第一材料组分不同于第二材料组分。3如权利要求2所述的换能器，其特征在于，所述第一纹理和第二纹理是粗糙的或者不平的，所述第一区域和第二区域在所述匹配层中具有减小的厚度。4如权利要求3所述的换能器，其特征在于，所述第一纹理和第二纹理由烧蚀来形成。5如权利要求3所述的换能器，其特征在于，所述第一纹理和第二纹理由磨蚀来形成。6如权利要求1所述的换能器，其特征在于，所述匹配元件包括具有不同厚度的多个匹配区域。。
4、7如权利要求6所述的换能器，其特征在于，所述匹配区域在所述激励元件上并排地布置。8如权利要求6所述的换能器，其特征在于，所述匹配区域中的至少两个是重叠的。9如权利要求1所述的换能器，其特征在于，所述匹配元件包括多个附在激励元件上的第一材料的离散匹配区域。10如权利要求9所述的换能器，其特征在于，所述匹配元件还包括填补匹配区域，所述填补匹配区域由带有不同于第一材料组分的第二材料形成，沉积于附在激励元件上的第一材料的离散匹配区域之间。11如权利要求10所述的换能器，其特征在于，第一材料的离散匹配区域和第二材料的离散匹配区域厚度相同，从而形成由带有不同组分的两种材料形成的匹配层。12一种超声换能器的。
5、制作方法，所述方法包括设置背衬层；设置覆在背衬层上的激励元件；以及附在激励元件上形成匹配元件，该匹配元件具有与所述激励元件接触的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。13如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述匹配元件包括单一的匹配层，其中形成步骤包括为所述外表面设置A具有第一纹理和第一材料组分的第一区域和B具有第二纹理和第二材料组分的第二区域；其中I第一纹理不同于第二纹理和/或II第一材料组分不同于第二材料组分。14如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述匹配层具有一厚度，并且其中为所述外表面设置第一区域和第二区域的步骤包括消减所述匹配层厚度的步骤。15如权利要求14所述的方法，。
6、其特征在于，所述消减步骤包括烧蚀。16如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述消减步骤包括磨蚀。17如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述形成步骤包括为所述匹配元件设置权利要求书CN104054355A2/2页3具有不同厚度的多个匹配区域。18如权利要求17所述的方法，其特征在于，为所述匹配元件设置多个匹配区域的步骤包括在激励元件上并排地布置所述匹配区域。19如权利要求17所述的方法，其特征在于，为所述匹配元件设置多个匹配区域的步骤包括使所述匹配层中的至少两个重叠。20如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述匹配元件的形成步骤包括在激励元件上沉积多个第一材料的离散匹配区域。21如权利要。
7、求20所述的方法，其特征在于，所述形成步骤还包括在沉积于激励元件上的第一材料的离散匹配区域之间形成第二材料的填充匹配区域。22如权利要求21所述的方法，还包括一步骤，该步骤使得第一材料的离散匹配区域和第二材料的离散匹配区域具有相同厚度。权利要求书CN104054355A1/8页4超声换能器及其加工方法0001优先权0002本申请要求享有2011年11月18日申请的共同未决的美国临时专利申请案第61/561,534号的优先权，该申请以全文引用方式并入本文作为参考。背景技术0003本申请总体涉及超声换能器。本申请进一步涉及用于医学成像的超声换能器。0004医学超声成像中的一个权衡在于穿透深度和空间。
8、分辨率。较高超声成像频率在以损失穿透深度的情况下能实现较高空间分辨率。较低超声成像频率在以损失空间分辨率的情况下能实现较深穿透。假如有一单个超声成像装置能够在一段宽广的频率范围内成像，以便为更好的空间分辨率而以较高频率操作且为较深穿透而以较低频率操作，这将是有益的。0005宽频段超声成像装置可包含了使用高灵敏度材料比如，单晶压电复合材料、使用多个匹配层、使用多个换能器、以及使用多个装置。特别是对于在相对高容量比如，血管内超声导管中使用的小型的、单一用途的、高频超声装置而言，这些方法可能是成本昂贵的且从制造角度来看不易实施的。0006拥有超声换能器结构以及相应的制造流程，所述超声换能器结构及相应。
9、的制造流程能实现针对小型的、单一用途的、高频超声装置的宽频带成像性能，这将是有利的。假如所述换能器性成本高效且易于制造，那将更加有利。发明内容0007在一个实施方案中，超声换能器包括背衬元件、覆在背衬元件上的激励元件，以及覆在激励元件上的匹配元件。所述匹配元件具有接触所述激励元件的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。0008所述匹配元件可以是单一的匹配层，其中所述外表面具有带有第一纹理和第一材料组分的第一区域，以及带有第二纹理和第二材料组分的第二区域。第一纹理不同于第二纹理和/或第一材料组分不同于第二材料组分。0009所述匹配层的第一和第二纹理可是粗糙的或者不平的。在匹配层中，所述第。
10、一和第二区域可具有缩减厚度。第一或者第二纹理可通过烧蚀而形成。第一或者第二纹理可通过磨蚀而形成。0010可替代地，所述匹配元件可包括具有不同厚度的多个匹配区域。所述匹配区域可在激励元件上并排地布置。所述匹配区域中的至少两个可以是重叠的。0011再者，所述匹配层可包括附在激励元件上的由第一材料构成的多个离散的匹配区域。所述匹配元件还可包括填补匹配区域，其由不同于第一材料组分的第二材料构成，沉积于附在激励元件之上的所述离散匹配区域之间。第一材料的离散匹配区域和第二材料的离散匹配区域可厚度相同，从而形成由带有不同组分的两种材料形成的匹配层。0012在另一实施方案中，超声换能器的制作方法包括以下步骤提。
11、供背衬元件；提供说明书CN104054355A2/8页5覆在背衬层上的激励元件；以及附在激励元件上形成匹配元件，该匹配元件具有接触所述激励元件的内表面和带有非匀质纹理和/或材料组分的外表面。0013所述匹配元件可以是单一的匹配层，并且形成步骤可包括为所述外表面设置具有第一纹理和第一材料组分的第一区域和具有第二纹理和第二材料组分的第二区域。第一纹理不同于第二纹理和/或第一材料组分不同于第二材料组分。0014所述匹配层具有厚度，并且为所述外表面设置第一和第二区域的步骤包括消减所述匹配层厚度的步骤。所述消减步骤可包括烧蚀。所述消减步骤可包括磨蚀。0015所述形成步骤可包括为所述匹配层设置多个匹配区域。
12、。为所述匹配层设置多个匹配区域的步骤可包括在激励元件上并排地布置所述匹配区域。为所述匹配层设置多个匹配区域的步骤可包括使所述匹配区域中的至少两个重叠。0016所述形成步骤可包括在激励元件上沉积多个第一材料的离散匹配区域。所述形成步骤可进一步包括在沉积于激励元件之上的第一材料的离散匹配区域之间形成第二元件的填充匹配区域。本方法可进一步包括进一步步骤，使得第一材料的离散匹配层和第二材料的离散匹配层具有相同厚度。附图说明0017以下附图阐述了本发明一些特别实施方式，且因此并不限定本发明的范围。所述附图并非按比例绘制除非如此申明的，而是意在用于配合以下详述中的解释。一些实施方式将配合附加附图在以下文中。
13、加以描述，其中相同的数字表示相同的元件。0018图1是依据实施例的现有技术换能器叠层的透视图。0019图2是依据实施例的换能器叠层的剖视图，所述换能器叠层带有具有两个匹配区域的匹配元件。0020图3是依据实施例的换能器叠层的剖视图，所述换能器叠层带有具有多过两个匹配区域的匹配元件。0021图4示出了依据实施例的换能器叠层的匹配元件的激光烧蚀。0022图5是依据实施例的带有被激光烧蚀的匹配元件的换能器叠层的透视图。0023图5A是图5中所示换能器叠层的剖视图。0024图6示出了依据实施例的换能器叠层的匹配元件的微喷砂法。0025图7是依据实施例的带有被激光烧蚀和微喷砂后的匹配元件的换能器叠层的透。
14、视图。0026图7A是图7中所示换能器叠层的剖视图。0027图8示出了依据实施例的超声换能器叠层在烧蚀前的时域响应。0028图9示出了依据实施例的换能器叠层在烧蚀前的频域响应。0029图10示出了依据实施例的换能器叠层在烧蚀后的时域响应。0030图11示出了依据实施例的换能器叠层在烧蚀后的频域响应。0031图12示出了依据实施例的换能器叠层在以第一频率激励的烧蚀后的时域响应。0032图13示出了依据实施例的换能器叠层在以第一频率激励的烧蚀后的频域响应。0033图14示出了依据实施例的换能器叠层在以第二频率激励的烧蚀后的时域响应。0034图15示出了依据实施例的换能器叠层在以第二频率激励的烧蚀后。
15、的频域响应。说明书CN104054355A3/8页60035图16是依据实施例的匹配元件模板的俯视图。0036图17是换能器叠层的剖视图，其具有基于图16中所示模板用第一材料形成的匹配区域。0037图18是换能器叠层的剖视图，其具有附在匹配区域上形成的第二材料，所述匹配区域是基于图16中所示模板由第一材料形成。0038图19是换能器叠层的剖视图，其具有基于图16中所示模板用第一材料形成的多个匹配区域和用第二材料形成的一个匹配区域。具体实施方式0039以下详细描述实际上是示例性的，绝非意欲限定本发明的范围、适用性或配置。而是，以下描述为实现本发明的一些实施方案提供了一些实际的例子说明。结构、材料。
16、、尺寸和制造过程的示例是为选定的元件提供，且所有其它元件采用本发明领域普通技术人员熟知的技术。本领域的技术人员将意识到许多上述所指出示例有多种合适的替代方案。0040例如，本申请提供的换能器叠层的特定示例适用于血管内超声IVUS导管，所述血管内超声导管具有在导管鞘内放置的超声换能器。这些示例只为说明目的而给出，且并非将本发明申请限制成仅仅IVUS导管。0041图1阐述了现有技术的超声换能器叠层100，其具有背衬层104、包括单一激励层ACTIVELAYER102的激励元件ACTIVEELEMENT101和包括单一匹配层106的匹配元件105。换能器叠层100图示为具有长方形的形状。在其它示例中。
17、，换能器叠层100可具有其它形状，包括正方形、圆形以及椭圆形。换能器叠层100也可包括至少一个电极层未示出，所述电极层可由金属包括铜和铬形成。在一个示例中，所述换能器叠层100可包括两个电极层，所述两个电机层分别处于激励元件101的顶表面和底表面上。所述电极层大体上有助于激励层的电激励。换能器叠层100可与对该换能器叠层电激励的信号发生器未示出电连接。超声换能器叠层100也可与检测压力场的接收器未示出电连接，所述压力场由所述换能器叠层转化为电信号。0042图1显示包括激励层102的激励元件101。激励层102也可被称为压电层。在其它示例中，激励元件101可包括多个激励层。激励层102可由陶瓷材。
18、料、例如通常已知为PZT的锆钛酸铅构成。激励层102的厚度决定了所述层的厚度共振。例如，36微米的摩托罗拉3203HD材料具有近似63MHZ的厚度共振。替代地，激励层102可由复合材料、例如通常已知为PMNPT的铌镁酸铅钛酸铅单晶和聚合物构成，其中共振由纵向长度模式所决定，而非由厚度模式所决定。0043背衬层104可由导电环氧树脂、例如钨环氧树脂构成。在适用于IVUS导管的换能器叠层的所述示例中，背衬层104的厚度可以是200微米或更大。在其它示例中，背衬层104的适当厚度应该是厚到足够减弱从激励元件101沿向后方向朝着背衬层的超声波振动。0044图1也阐述了匹配元件105，其包括匹配层106。
19、。匹配层106可由导电环氧树脂、例如载银环氧树脂构成。匹配层106提供了激励元件101和其中放置换能器叠层100的媒介物之间更好的声阻抗匹配。匹配层106可具有统一厚度，该厚度等于换能器叠层100的标称中心频率处波长的四分之一，且通常称为四分之一波长匹配层。匹配元件105提高了所说明书CN104054355A4/8页7述换能器叠层向周围媒介物传送超声波振荡以及接收来自周围媒介物超声波振荡的效能。然而，图1中为说明目的所示的换能器叠层100具有只含一个匹配层106的匹配元件105，在其它示例中，匹配元件105可为了进一步提高效能而具有多于一个的匹配层。0045图2和图3是换能器叠层的剖视图，其图。
20、示了具有并排匹配区域的匹配元件。图2所示换能器叠层120包括背衬层104、包含激励层102的激励元件101和匹配元件122。匹配元件122包括四分之一波长匹配区域124，该匹配区域通过等于1/4的厚度来调谐到第一波长1。匹配元件122也包括四分之一波长匹配区域126，该匹配区域通过等于2/4的厚度来调谐到第二波长2。匹配区域124、126可由相同材料、例如载银环氧树脂形成。在其它示例中，匹配区域124、126可由带有不同组分的材料形成。例如，匹配区域124可由具有第一银体积浓度的载银环氧树脂形成，而匹配区域126可由具有第二银体积浓度的载银环氧树脂形成。所述银体积浓度可影响匹配元件122的声波。
21、的质量密度和速度，这会反过来影响给定超声频率下的相应波长。匹配区域124、126中的所述第一和第二区域可于是表现出不一样的相应四分之一波长。银体积浓度也可影响匹配元件122的声阻抗。匹配区域124、126可在不同超声频率下表现出不一样的向周围媒介物传送超声波振荡以及接收来自周围媒介物超声波振荡的效能。0046图3阐述了具有匹配元件132的换能器叠层130，所述匹配元件包括多个匹配区域134至138。如能理解的，匹配元件132的匹配区域134至138可由相同材料或者不同材料形成。匹配元件132的匹配区域134至138于是可表现出不一样的相应四分之一波长。换能器叠层120的具有匹配元件132的匹配。
22、区域134至138的部分，可在不同超声频率下表现出不一样的向周围媒介物传送超声波振荡以及接收来自周围媒介物超声波振荡的效能。0047本申请公开了具有匹配层的换能器叠层，所述匹配层能以多过一个的超声频率匹配以提高超声换能器针对更宽范围的超声频率的传送和接收效能。有许多技术可以用来形成以多过一个的超声频率匹配的匹配元件。类似切削、磨削或蚀刻的消减技术可以用来改变匹配元件中的匹配层的厚度分布。其它消减技术例如激光烧蚀术或者微喷砂法改变了匹配元件的厚度，且也可以修改匹配元件的组分分布。例如，当由载银环氧树脂形成的匹配层已被激光烧蚀或者微喷砂过后，相比于银更多较软的环氧树脂可被去除。这将改变烧蚀/喷砂过。
23、的区域的质量密度，该质量密度可对所述匹配元件的超声特性有影响。大体上，消减技术也将增加所述匹配元件的有效表面面积，这将影响匹配元件的超声特性。0048这些消减技术可被单独地使用或者组合使用，以形成具有粗糙的或不平的表面的匹配元件。匹配元件的粗糙或不平表面制造了变化的和不统一的厚度，以允许所述匹配元件匹配一个以上的超声频率。此外，所述匹配元件的粗糙或不平表面导致了匹配元件有效表面面积的增加，这会对匹配元件的超声特性有影响。对匹配元件的改性加工的精准控制将提供进一步的改善。具有带有精细控制的粗糙度或不平度的匹配元件的超声换能器叠层使得能够平衡与不同超声频率匹配的换能器面积的量。0049可以被用来形。
24、成能够匹配一个以上超声频率的匹配元件的消减技术的一个示例是激光烧蚀术。图4阐述了激光系统200，所述激光系统烧蚀换能器叠层300的匹配元件105的表面。激光系统200包括光源未示出，其可以在近红外光谱内操作，其中所述光波长可在800NM和2500NM之间变化。在近红外光谱内操作的示例性激光源包括钇铝石榴石晶体或NDYAD激光、激光二极管和光纤激光。所述光源产生激光束202，该激光束可说明书CN104054355A5/8页8被定向穿过透镜204。聚焦的激光束206烧蚀匹配元件105的表面以形成烧蚀区域见图5。激光系统200可被反复平移来烧蚀匹配元件105表面的多个区域。替代地，换能器叠层300可。
25、相对于激光系统200平移。对于指定的激光系统来说，所述被烧蚀区域的尺寸和深度可以通过所述激光系统的脉冲能量、脉冲宽度和激光束直径来控制。0050图5阐述了具有匹配元件105的换能器叠层300，所述匹配元件包括匹配层306。所示匹配元件105具有五5个烧蚀区域310318。图5A示出包括烧蚀区域310、312的换能器叠层300的剖视图。在用于IVUS导管的换能器叠层的所述示例中，烧蚀区域的数量范围可以从一1至40变动，其中所述烧蚀区域的直径范围可以从50微米至500微米变动。所述烧蚀区域可以是均匀地或者不均衡地散布在所述匹配层的面上。在其它示例中，匹配元件上激光烧蚀区域的合适尺寸、数量和位置可以。
26、根据所述换能器叠层的具体应用而变化。0051可以被用来形成能够匹配一个以上超声频率的匹配元件的消减技术的另一示例是微喷砂法。图6阐述了用来磨蚀匹配元件305的微喷砂系统400。微喷砂系统400包括磨料喷嘴401。微喷砂系统400大体上使用加压气体例如氮或者干空气来向换能器叠层500的匹配元件305传送磨料颗粒流403。在用于IVUS导管的换能器叠层的所述示例中，所述磨料颗粒的尺寸范围可以从10微米至200微米变动，且包括诸如小麦淀粉或碳酸氢钠的软磨料；被磨蚀的区域深度大体上范围在01微米和10微米之间；加压气体的压力范围可在40PSI与140PSI之间；且被喷砂区域的面积大体是所述匹配元件的整。
27、个表面积。在其它示例中，磨料颗粒的合适尺寸和硬度、被磨蚀区域深度、加压气体压力、喷砂面积可以根据所述换能器叠层的具体应用而变化。0052消减技术可被组合使用，以便进一步增强换能器叠层在更广的频率范围上的发射和接收效能。图7阐述了换能器叠层500具有被喷砂的及被激光烧蚀的匹配元件505。匹配元件505的表面显示出具有激光烧蚀过的区域510518。图7A示出了换能器叠层500的剖视图，其包括已经被激光烧蚀过且喷砂过的磨蚀区域510、512。0053图8至11阐述了匹配层磨蚀对超声换能器叠层短时电励磁的回波脉冲的时域响应和频域响应的影响。超声成像技术领域的技术人员对超声换能器叠层回波脉冲的时域响应和。
28、频域响应的测量是熟知的。图8示出了如图4中所示换能器叠层300在所述匹配层106烧蚀前的时域回波脉冲响应402。图9示出了与所述换能器叠层300在所述匹配层106烧蚀前的时域回波脉冲响应402相对应的回波脉冲频域功率谱404。图10示出了如图7A中所示换能器叠层500在所述匹配层506激光烧蚀和喷砂后的时域回波脉冲响应412。图11示出了与所述换能器叠层500在所述匹配层506激光烧蚀和喷砂后的时域回波脉冲响应412相对应的回波脉冲频域功率谱414。匹配元件磨蚀对超声换能器叠层回波脉冲的时域响应和频域响应影响是减少时域脉冲长度，增大中心频率以及增大带宽。上述影响大体上提高了超声装置的图像质量。。
29、0054增大的带宽进一步使得能够以一个以上频率成像。图12至15示出了如图7中所示具有被烧蚀匹配层506的换能器叠层500的回波脉冲时域和频域响应。0055图12和13分别示出了具有第一频率的短时电励磁的回波脉冲时域响应422和回波脉冲频域功率谱424。图14和15分别示出了具有第二频率的短时电励磁的回波脉冲时域响应432和回波脉冲频域功率谱434，其中第二频率低于第一频率。所述换能器说明书CN104054355A6/8页9在第一频率短时电励磁下的所述回波脉冲时域响应422短于所述换能器在第二频率短时电励磁下的所述回波脉冲时域响应432。所述换能器在第一频率短时电励磁下的所述回波脉冲功率谱42。
30、4具有比所述换能器在第二频率短时电励磁下的所述回波脉冲功率谱434更高的中心频率。以较短时域脉冲和较高中心频率操作的换能器将大体上使成像具有更好的空间分辨率和更小的穿透深度。相反，以较长时域脉冲和较低中心频率操作的换能器将大体上使成像具有更大的穿透深度和更低的空间分辨率。0056沉积技术也可以用来增加在较宽频率范围上的换能器叠层的发射和接收效能。在一种技术中，一个或多个模板会被用来形成匹配元件的匹配层，所述匹配层具有由含不同组分的材料形成的多个匹配区域。模板可以由金属比如不锈钢开发。模板模型可以使用诸如光化学加工的方法来制作。模板包括至少一个截孔，其可以有各种形状，包括圆形、矩形或者三角形。在。
31、所述应用于宽大约05毫米且长大约075毫米的IVUS导管的换能器叠层示例中，所述模板的厚度范围可以从005毫米至1毫米，且截孔的尺寸可以从大约0025毫米至05毫米变化。在其它示例中，所述模板的尺度和截孔的尺寸及形状可以根据所述换能器叠层的具体应用而变化。0057图16阐述了模板600示例的俯视图，该模板可以用于将第一材料沉积在可在IVUS导管中使用的换能器叠层之上。所述模板长度大约075毫米，宽度大约05毫米，厚度大约005毫米。所述模板600包括五5个截孔610618，其中所述截孔是圆形的，且具有大约015毫米的直径。0058图17示出换能器叠层700的剖视图，所述换能器叠层包括具有局部匹。
32、配层706的匹配元件705。局部匹配层706包括由第一材料形成的匹配区域710、712。匹配区域710、712由图16所示的调整模板600连同换能器叠层700顶表面形成。诸如含第一银体积分数的环氧树脂这样的第一材料然后被施加到换能器叠层700。在所述第一材料被施加后，过多的第一材料可以通过用刀片或者其它锐片工具刮削模板600顶部表面来去除。然后模板600可以从换能器叠层700顶表面去除，由此形成由第一材料形成的匹配区域710、712。然后匹配区域710、712可允许在沉积附加材料前固化。0059图18示出了在具有含与第一材料不同组分的第二材料之后的换能器叠层700的剖视图，所述第二材料沉积在包。
33、括了由第一材料形成的匹配区域710、712的换能器叠层700的顶面上。在应用消减技术以减少匹配层706厚度至目标厚度之前，所述第二材料714然后可以允许固化。可以通过各种技术、例如切削来减少匹配层706的厚度。图19示出了所述换能器叠层700的剖视图，其具有含匹配层706的匹配元件705，所述匹配层706包括由第一材料形成的匹配区域710、712和由第二材料形成的匹配区域714。可以理解的是，在其它示例中，匹配元件可以包括由两种以上材料形成的匹配层，每一种材料具有不同组分。0060本申请公开了多种消减和沉积技术，每个方法可以单独使用以便提高换能器叠层在宽广频率范围上的发射和接收效能。可以理解的。
34、是，任何上述方法也可以彼此组合使用以便进一步提高换能器叠层的效能。例如，正如上述指出的，图7示出了换能器叠层500，其具有既被激光烧蚀过又被喷砂过的匹配元件。在另一示例中，在图19中所示的所述换能器叠层700可以使得它的匹配元件705利用激光烧蚀或喷砂或二者变得粗糙或者不平。在另一个示例中，这些技术可以分别被用在如图2和3中所示的换能器叠层120和130上。0061此外，在本申请中公开的消减和沉积技术可以在不同的换能器叠层上单独使用或说明书CN104054355A7/8页10者组合使用。例如，这些技术可以在图1所示的换能器叠层100上执行，该换能器叠层包括背衬层104、具有单个激励层102的激。
35、励元件101、具有单个匹配层106的匹配元件105。在另一示例中，这些技术可以在换能器叠层上执行，该换能器叠层包括背衬层、具有一个或多个激励层的激励元件、以及具有一个或多个匹配层的匹配元件。在另一个示例中，以图19为参考，这些技术可以被应用于换能器叠层700，其具有含一个以上激励层的激励元件101和含一个以上匹配层的匹配元件705，其中上述层中的一个跟匹配层706相类似。0062在某些实施例中，提供了超声换能器。所述换能器可包括具有第一侧和第二侧的激励元件。所述换能器可包括背衬元件，所述背衬元件贴于所述激励元件的第一侧。所述换能器可包括匹配元件，所述匹配元件贴于所述激励元件的第二侧。所述匹配元。
36、件可具有粗糙或不平的表面，导致所述匹配元件具有不均匀的厚度。0063这样的超声换能器可具有多种的特性。在某些实施例中，所述匹配元件的粗糙或不平的表面可包括多个凹陷。在这样的实施例中，所述凹陷可以是磨蚀区域。在某些实施例中，所述磨蚀区域可具有范围在50微米与500微米之间的直径。在某些实施例中，通过使用微喷砂，所述磨蚀区域可掩盖所述换能器的整个表面。在某些实施例中，所述匹配元件可包括至少两个匹配层。在某些实施例中，所述激励元件可进一步包括两个激励层。0064在某些实施例中，提供了超声换能器。所述换能器可包括具有第一侧和第二侧的激励元件。所述换能器可包括背衬元件，所述背衬元件贴于所述激励元件的第一。
37、侧。所述换能器可进一步包括匹配元件，所述匹配元件贴于所述激励元件的第二侧。所述匹配元件可包括至少一个匹配层。所述匹配层中的至少一个可至少包括由第一材料形成的第一匹配区域和由第二材料形成的第二匹配区域。第一和第二材料可以由具有不同组分的材料形成。0065这样的超声换能器可具有多种的特性。在某些实施例中，所述匹配元件的表面可以是粗糙的或不平的。在这样的实施例中，所述匹配元件可具有不均匀的厚度。在某些实施例中，粗糙或不平的表面可包括多个凹陷。在这样的实施例中，所述凹陷可以是磨蚀区域。在某些实施例中，所述磨蚀区域可具有范围在50微米与500微米之间的直径。在某些实施例中，通过使用微喷砂，所述磨蚀区域可。
38、掩盖所述换能器的整个表面。在某些实施例中，所述匹配元件可包括至少两个匹配层。在某些实施例中，所述激励元件可包括至少两个激励层。0066某些实施例提供超声换能器的制造方法。某些实施例包含设置拥有第一侧和第二侧的激励元件。某些实施例包含在所述激励元件的第一侧上设置背衬元件。某些实施例包含在所述激励元件的第二侧上形成匹配元件。某些实施例包括形成所述匹配元件的表面，以使得该表面是粗糙或不平的。在这样的实施例中，所述匹配元件有不均匀的厚度。0067形成超声换能器的这个方法可以包括多个步骤。在某些实施例中，至少一种消减技术可用于形成所述匹配元件。在某些实施例中，所述至少一种消减技术可包括激光烧蚀。在某些实。
39、施例中，所述至少一种消减技术可包括微喷砂。在某些实施例中，所述至少一种消减技术可既包括激光烧蚀又包括微喷砂。在某些实施例中，所述至少一种消减技术可包括切削、磨削或蚀刻。在某些实施例中，形成所述激励元件可包括形成至少两个激励层。在某些实施例中，形成所述匹配元件可包括形成至少两个匹配层。0068在某些实施例中，提供了超声换能器的制造方法。某些实施例包含设置具有第一侧和第二侧的激励元件。某些实施例包含在所述激励元件的第一侧上设置背衬元件。某些说明书CN104054355A108/8页11实施例包含在所述激励元件的第二侧上形成匹配元件。在这样的实施例中，所述匹配元件可包括第一匹配层。在这样的实施例中，。
40、所述第一匹配层可包括由第一材料形成的第一匹配区域和由第二材料形成的第二匹配区域，该第二材料具有与第一材料不一样的组分。0069形成超声换能器的这个方法可以包括多个步骤。在某些实施例中，第一沉积技术可用于形成第一匹配层。在这样的实施例中，所述第一沉积技术可包括将第一模板邻近所述激励元件的第二侧对齐。在这样的实施例中，所述模板可具有至少一个截孔。在某些实施例中，第一材料可被施加于所述第一模板。在某些实施例中，所述第一模板被移除，且允许第一材料固化。在这样的实施例中，所述固化的第一材料形成了所述第一匹配区域。在某些实施例中，所述第一沉积技术可被重复用于第二模板。在某些实施例中，第二沉积技术可被用来形。
41、成所述第一匹配层。在这样的实施例中，所述第二沉积技术可包括施加第二材料至所述匹配元件的表面，且允许第二材料固化。在这样的实施例中，所述固化的第二材料形成了第二匹配区域。在某些实施例中，第一消减技术是被用来形成第一匹配层。在这样的实施例中，所述第一消减技术可包括减少所述第一匹配层的厚度，直到所述第一匹配区域的厚度和第二匹配区域的厚度相等。在某些实施例中，所述第一消减技术可包括切削、磨削或蚀刻。在某些实施例中，第二消减技术被用来形成匹配元件。在这样的实施例中，所述匹配元件可具有粗糙的或不平的表面。在这样的实施例中，所述匹配元件可具有不均匀的厚度。在某些实施例中，所述第二消减技术可包括激光烧蚀。在某。
42、些实施例中，所述第二消减技术可包括微喷砂。在某些实施例中，所述第二消减技术可既包括激光烧蚀又包括微喷砂。0070这样，本发明的实施例已公开。尽管本发明关于特定公开了的实施例已经被非常详细地描述，但是所述公开了的实施例为说明目的，而非限制目的，且本发明的其它实施方案也是可行的。本领域技术人员将理解的是在不背离本发明精神实质和所附权利要求范围的情况下可作出各种改变、适应性修改和改进。说明书CN104054355A111/8页12图1现有技术图2说明书附图CN104054355A122/8页13图3图4说明书附图CN104054355A133/8页14图5图5A说明书附图CN104054355A144/8页15图6说明书附图CN104054355A155/8页16图7图7A图8说明书附图CN104054355A166/8页17图9图10图11图12图13图14说明书附图CN104054355A177/8页18图15图16图17说明书附图CN104054355A188/8页19图18图19说明书附图CN104054355A19。