光声成像结合光学和超声成像优点，但传统系统在分辨率、视野和帧率上存在不足，透明超声换能器(TUT)为解决这些问题带来希望，但现有TUT性能欠佳。现有透明压电材料性能不如传统材料，传统高频换能器制造策略及匹配层设计与透明度要求不兼容。
本研究提出了透明超声换能器设计，制造技术通过基于黄铜环的结构将石英玻璃和环氧树脂匹配层与低电阻氧化铟锡电极结合在一起，从而实现高频(28.5MHz)、宽带宽(78%)和增强脉冲-回波灵敏度。
透明超声换能器的光声检测灵敏度比现有技术提高了四倍，使微血管光声成像的信噪比提高了13dB。这使得能够在癫痫发作期间以 0.8 Hz 帧速率在1.5×1.5mm^2视野内动态监测小鼠大脑皮层微脉管系统。本研究工作为使用先进压电材料的高性能和紧凑型光声成像系统铺平了道路。
TUT的设计和工作原理
TUT的制造和表征
TUT的光声成像能力
文章链接
Qiu, C., Zhang, Z., Xu, Z. et al. Transparent ultrasonic transducers based on relaxor ferroelectric crystals for advanced photoacoustic imaging. Nat Commun 15, 10580 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-55032-0
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