CN101969764B - 用于超声波换能器的多层背衬吸收器 - Google Patents
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Abstract
用于在厚度模式中操作的超声波换能器的多层背衬吸收器具有适合于给定的灵敏度及带宽的声阻抗和吸收。所述多层背衬吸收器为换能器性能提供平滑的频率响应曲线。换能器具有背衬层，该背衬层包括被布置以便给定的阻抗和吸收被得到的金属、聚合物和/或粘合剂层。有金属和没有金属的总的多层区域之间的侧面边界与表面成一些角度以便来自所述吸收器的背部表面的反射不会反射回所述压电层。多层吸收器包括在每个聚合物层上的金属层并且被配置成周期性光栅，其中所述方向和周期对于每个层是不同的，并且其中所述吸收器中的声波被散射或者衍射。
Description
技术领域
本发明一般涉及用于超声波换能器的多层背衬吸收器并且更具体地涉及具有根据期望的灵敏度和/或带宽而被调整的声阻抗和吸收的多层背衬吸收器。
背景技术
用于超声波换能器的背衬吸收器典型地由金属粒子(metal particle)和其他粘结剂复合材料组成。美国专利Nos.3,973,152、4,090,153、4,582,680以及6,814,618描述了这样的现有技术的背衬吸收器。美国专利No.3,973,152描述了被施加于起吸收器作用的多层金属箔的压力。然而，这样的结构和技术在若干方面是不足的。举例来说，超声波不会传播通过表面之间的相对小的缝隙(例如类似于大约0.01微米(um)或者更大的缝隙)。相反地，超声波仅被传导通过所述金属层实际接触或者被熔合于彼此的小的面积。
因为所述金属表面不是理想地平整并且存在细微的凹凸不平之处，故实际的或者真正的接触面积表示总的表面面积的小部分，并且超声波主要在超声波的吸收所发生的这些小的部位中传播通过。这是超声波在被加压的多层金属箔中的衰减的机制。为了使所述金属箔处于基本上均匀的接触中而没有上述相对小的缝隙，高压(例如大约50,000psi(350MPa)或者更高)必须被施加以准许声波通过大部分边界区域。然而，这样的结构不提供恰当的吸收。因此，所述压力必须处于产生多个接触部位的某个值，由此为所述波提供恰当的衰减。然而，难以在这种环境内以恒定的并且可再现的方式控制所述压力的施加。举例来说，当施加高压时，金属通常是疲劳的并且压力最终减小，由此使所述吸收随时间减小。
关于所述已知的多层背衬吸收器的另外的问题涉及设计所述加压结构的困难。诸如PZT或者晶体的压电材料是易碎的并且容易被所施加的压力损坏，可是多层金属箔必须被压在所述压电层上。这要求所述压电材料支撑所述压力。如果只有所述多层箔的周边被加压并且主要的中心区域被粘合于压电材料，则恰当的压力不能出现在所述多层结构的每个边界上。设计这样的结构是困难的，特别是当所述压电层的尺寸薄(小于0.5毫米)且大(大于5毫米)时。此外，所述加压结构(典型地包括螺钉和固定器)使得该装置体积大。更进一步，所述吸收和阻抗不能仅仅被设计为专门的值。
背衬吸收器相对地难以制造并且控制这些装置的吸收和声阻抗。许多吸收器由混合以环氧树脂或者聚合物作为粘合剂的重金属粒子组成。所述密度差产生沉淀物并且因此要求彻底的混合。而且，铸造必须在混合之后立即发生以将所述吸收器设置为所期望的形状。这样的过程难以控制。此外，以正确的比率混合要求精确的重量测量。
设计中的困难、再现性以及可靠性这样的问题对于包括上述例子的任何吸收器而言通常可见。可替代的吸收器结构以及制造吸收器结构的方法是期望的。
发明内容
本发明的一般目的(随后将更详细地被描述)是提供用于超声波换能器的新的多层背衬吸收器。
根据本发明的一方面，举例来说，用于在厚度模式中操作的超声波换能器的多层背衬吸收器具有根据给定的灵敏度和带宽而被调整的声阻抗和吸收。该新颖的多层背衬吸收器为换能器性能提供平滑的频率响应曲线而没有许多假的尖峰。
本发明的实施例包括具有背衬层的换能器，所述背衬层包括被布置以便给定的阻抗和吸收被得到的金属、聚合物和/或粘合剂的层。适于通过粘合剂被粘合的多个沉积金属的聚合物层的结构的声阻抗和吸收被提供。适于通过粘合剂被粘合的各个金属层的结构的声阻抗和吸收的例子被示出。有金属和没有金属的总的多层区域之间的侧面边界(side boundary)相对于表面成一些角度以便来自所述吸收器的背部表面的反射不会反射回所述压电层。在一种配置中，多层吸收器在每个聚合物层上包括金属层并且被配置为周期光栅，其中方向和周期对于每个层是不同的，并且其中所述吸收器中的声波被散射或者衍射。
附图说明
考虑下面与附图相结合所获得的本发明的优选实施例的详细描述将有助于对本发明的理解，在附图中相似的标号表示相似的部件并且在附图中：
图1a是常规的超声波换能器的示意性图示。
图1b是根据本发明的实施例的二单元多层吸收器的示意性图示。
图1c是根据本发明的实施例的三单元多层吸收器的示意性图示。
图2a是根据本发明的实施例的多层吸收器与压电层相结合形成超声波换能器的示意性图示。
图2b是使用前匹配以及根据本发明的原理的多层吸收器的测量的波形。
图2c是使用前匹配以及根据本发明的原理用于2-2型复合材料PZT换能器的多层吸收器的测量的波形。
图3是根据本发明的实施例的与压电层相结合的分级的边界多层吸收器的示意性图示。
图4是根据本发明的实施例的二单元多层吸收器的分级的背部表面的示意性图示。
图5a是示出了根据本发明的实施例的光栅金属多层吸收器的层的示意性图示。
图5b是具有根据本发明的原理的光栅多层吸收器的2-2型复合材料换能器。
图6是根据本发明的实施例、对于每个层具有任意不同的光栅的多层吸收器的层结构的示意性图示。
图7是用于根据图1b中所示的本发明的实施例的具有50微米(um)铜和12微米粘合剂的多层吸收器的作为频率的函数的声阻抗的图形表示。
图8是用于根据图1b所示的本发明的实施例的具有25微米(μm)铜和25微米粘合剂的多层吸收器的作为频率的函数的声阻抗的图形表示。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的当前的示范性实施方式，其例子在附图中被示出。在任何可能的地方，相同的参考标号将贯穿所述附图被用于表示相同或者相似的部件。
图1a示出在厚度振动模式中操作的典型的超声波换能器的结构1。层2表示振动材料层，诸如压电材料层2，并且典型地由(但不限于)PZT或者单晶体层组成，其厚度响应于(诸如使用驱动电路系统被施加于所述换能器的电信号或者到来的声波)刺激在兆赫兹(MHz)频率范围内振动，如本领域的普通技术人员所理解的那样。层2的材料不必须是均匀的但是陶瓷和聚合物的复合材料常常被使用。超声波被辐射到前向3并且被用于其本身的目的，诸如无损诊断、成像或者聚能。结果生成的回波4(即在后向4上传播的声波)没有积极地被使用并且应当是相对弱的。
图1a中的插图示出用于压电层2的复合结构。在左圈A内示出通过聚合物14(三维的)材料结合的PZT柱(post)13(一维的)，其被称为1-3型复合材料。右圈B示出通过聚合物层14(二维的)结合的PZT板13(二维的)并且被称为2-2复合材料。这些结构常常被用在诸如NDT(无损评估换能器)或者医疗成像的应用中。
当PZT的整体式层(或者非复合材料)被用在厚度振动模式中时，将其振动的特征与如所述的复合材料结构相比较。当厚度尺寸或者方向在振动期间扩展时，平面方向的尺寸必须变得更小。相反地，当厚度尺寸缩小时，所述平面尺寸必须扩展。由于所述平面尺寸比波长大得多，故压电层在这些平面方向内不能振动。在平面方向内无法振动抑制了在所述厚度方向内的振动。
当PZT材料在所述厚度方向内被截短以便具有相对于平面方向小的尺寸时，进入所述平面方向中的振动被允许并且厚度振动被增强。这意味着厚度方向内的有效的弹性常数被降低(实际上变成更软的材料)并且它的声阻抗被降低。另外，所述超声波形被激发并且还以更高的灵敏度接收声信号。
仍然参考图1a，在压电材料层2中传播的声波5在与背衬材料6的界面边界7处被反射。如果背衬材料6的声阻抗与压电材料层2的声阻抗非常不同，则来自所述边界7的反射是强的并且谐振在压电材料层2中发生并且处于谐振的振动变强。然而，所述脉冲信号也振铃太长的周期。另一方面，如果背衬材料6的声阻抗足够接近压电材料2的声阻抗，则来自所述边界7的反射是弱的并且大部分声波能量被传导通过所述边界7并且被背衬材料6吸收。这导致压电材料层的弱的谐振以及不强的振动，以便被激发的正面波(front wave)也不足够强，由此导致作为超声波换能器在激发和接收方面低的灵敏度。
在上文所述的情况中，谐振带宽变得太宽并且对于换能器结构1灵敏度总体上不是足够高。如果通过所述背衬材料6的吸收不足够高，则所述波8在背衬材料6的末端表面9处被反射并且传播回所述压电材料层2，通过相长干涉或者相消干涉在频率响应曲线上产生多个尖峰并且引起脉冲波形失真。因此，被传导到背衬材料6中的所述波8应当被吸收。
对于实际的换能器，来自边界7的一些适量的反射被需要以提供必要的灵敏度和带宽。背衬材料6的厚度受用于换能器结构1的可用空间限制并且后向传播的波8在传播时以及在末端表面9的反射离开(reflect off)之前必须被吸收。因此，如果厚背衬层可以被使用，背衬层吸收系数对于足够的反射衰减不必须是非常大的。然而，如果所述背衬材料6的厚度具有某些尺寸(例如厚度)限制，则所述吸收系数必须大于更大的层的吸收系数以得到所期望的结果。
取决于所述压电材料和结构(例如整体式PZT板、1-3型或者2-2型复合材料或者单晶体)，所述声阻抗将变化并且因此，灵敏度和带宽是不同的。所述背衬吸收器材料的阻抗和衰减可以根据特定的需求被调整。
用于包括通过粘合剂被粘合的多个金属沉积的聚合物层的结构的声阻抗和吸收具有适合用作实际的背衬吸收器的性能特征。超声波换能器所要求的带宽和灵敏度对于不同的应用可能是不同的。存在设计适用于专门的需求的阻抗和吸收的需要。根据本发明的一方面，适于大量生产的具有金属-粘合剂多层以及金属-聚合物-粘合剂多层的周期性结构在本文中被描述。所述阻抗、吸收和速度通过设计方程而被表明。
声背衬结构中的金属层相对重且硬。当该结构在波传播期间被振动时，所述金属层移动但是不是被弹性地变形。所述粘合剂相比较而言是软的并且由于所述金属层的位移而经受扩展/压缩。该运动给予所述金属层相对高的动能。由于这些粘合剂的弹性损耗因子大，能量通过热生成而被损耗。这种机制具有高的吸收。聚合物层在一定程度上比粘合剂硬并且具有相似的作用。
多层结构的阻抗、速度以及吸收和截止频率的设计方程在下面给出。参考图1b，示出了根据本发明的实施例的二单元多层吸收器的示意性图示。在图1b中，单元层11和12分别是金属和粘合剂，并且结合的多层15被提供。图1c示出了单元层21、22、23，这些层在优选实施例中分别是铜、聚合物以及粘合剂，并且结合的层25被提供。图1b中的基本单元层包括金属(例如铜)11和粘合剂12(例如压敏粘合剂或者喷射粘合剂)。为了获得足够的吸收，多个单元层10被结合以形成周期性结构，吸收器15。适合于特定换能器的设计的吸收器的阻抗、吸收和速度可以根据厚度、密度、速度和Q值(机械品质因子或者弹性损耗因子的倒数)而被计算。金属的Q值比粘合剂的Q值高若干量级并且不影响吸收器的性能，因为金属在振动期间不会遭遇弹性变形。
在质量-弹簧-质量-弹簧等重复的系统中，纵向位移波对于某个频率(截止频率fc)以下的频率范围以恒定的速度传播。如果所有的弹簧都是理想无损的，则所述波传播长的距离。然而，在fc以上，所述波随传播距离强烈地衰减(指数地衰减)。因此，在这个系统中，传播仅存在于fc以下。根据顺序连接的质量和有损弹簧模型的基本方程，波速以及阻抗和吸收系数可以被得到。在这个计算中，每个层厚度被假定为远远小于波长。根据本发明的原理而被配置的多层吸收器的结果示范性的值在下面被提供。单元层的每单位面积的重量M＝ρmhm+ρaha，并且单位面积弹簧常数K＝[(hm/ρmVm 2)+(ha/ρaVa 2)]-1，声阻抗Zo＝(MK)1/2，平均传播速度Vo＝(hm+ha)(K/M)1/2并且吸收系数α＝(ω/2QaVo)，其中ρ为密度，h为厚度，Vm和Va是在每个材料中的速度，并且下标m和a代表金属和粘合剂。该关系保持到最大频率，对于无损材料在该频率以上声阻抗开始下降并且传播在高于fc的频率处不存在。因此，所述最大频率被定义为所述截止频率，由fc＝(1/π)(K/M)0.5给出。
在图1c的实施例中，示出了包括三个层21、22、23的单元多层结构，所述三个层具有各自的密度ρ1、ρ2、ρ3，厚度h1、h2、h3和速度V1、V2、V3。M和K的表达式被改动如下。M＝ρ1h1+ρ2h2+ρ3h3以及K＝[(h1/ρ1V1 2)+(h2/ρ2V2 2)+(h3/ρ3V3 2)]-1并且V0＝(h1+h2+h3)(K/M)1/2。单元多层结构的三个层20表示实际上有用的结构。参考图1c，典型地被使用的材料的例子被描述，其中铜21被沉积在被用于典型的柔性印刷电路的聚合物层22上。这些单元层通过压敏粘合剂23被粘合以形成吸收器25。这些单元材料以及粘合的过程在大量生产中是广泛可用的。
图2a示出了用于超声波换能器30的示范性吸收器的典型使用，其中示出了诸如PZT的压电材料31、前匹配层32、电极33、被附接在所述压电材料的背部的多层吸收器35、驱动信号源36以及用于被接收的信号的放大器37。此外，单元(按照图1b的11、12或者按照图1c的21、22、23)的多层结构可以被粘合于PZT材料以便提供PZT-11-12-11-12--(或者PZT-21-22-23-21-22-23-21-22-23--)的结构。可替代地，PZE-12-11-12-11--(或者PZT 23-22-21-23-22-21--)的结构也可以被提供。
用于通过粘合剂被粘合的各种金属层的结构的声阻抗和吸收的例子也被提供。这些示范性实施例可以适用于1-3或者2-2型陶瓷-聚合物复合材料。复合材料与整体式PZT板相比具有更低的声阻抗。材料参数的测量被执行以得到以薄层形式的粘合剂和聚合物的高频材料特性，并且密度、传播速度和材料Q值被得到。具有周期的10个结合的单元结构(N＝10)、使用50um铜和12um粘合剂的多层吸收器的设计的第一例子具有阻抗Zo＝9MRayl并且速度Vo＝1102m/s(米/秒)并且在6MHz处alpha(α)＝3420/m并且截止频率处于fc＝6.28MHz。在往返行程期间的衰减为-34dB(分贝)。总厚度为620um。这意味着被传导到所述吸收器中的波在其返回所述吸收器所附接的压电层34的背板时具有34dB的衰减。这些结果可以被用于超声波换能器的设计。接着示出了另一种厚度组合的第二例子，其中25um铜和25um粘合剂被用于10个周期结构。所设计的值为Zo＝4.7MRayl，Vo＝925m/s，在5.5MHz处α＝7470/m，fc＝5.9MHz并且往返行程衰减为24dB，总厚度为500um。第三例子包括三个单元层，18um铜、25um聚酰亚胺以及12um压敏粘合剂。所述计算的值为Zo＝4.8MRayl，Vo＝1253m/s，α＝3008/m，其中对于N＝10，fc＝7.25MHz以及550um的总厚度，往返行程衰减在6MHz处为29dB。
用于整体式PZT板换能器的多层吸收器的示范性实施例也被提供。该结构与图2a中所示的那个相同。所述换能器是由PZT5H制成的330um厚的陶瓷板，具有110um聚偏二乙烯的氟化物(PVDF)的前匹配层以及具有Zo＝15.6MRayl以及Vo＝2078的期望值、由通过2.5um粘合剂层被粘合的10片40um不锈钢组成并且总厚度为0.42mm的背衬吸收器。所述换能器被浸入在水中并且声波朝向金属块的平整表面而被发射并且反射被相同的换能器接收。图2b示出被测量的波形(横坐标的单位为秒并且纵坐标是任意的)。激发电压包括急剧的单个电压脉冲。声波处于4MHz并且振荡波迅速减小。对于这个实施例，非复合材料PZT板被使用，其具有粗略地比1-3型或者2-2型复合材料高两倍的阻抗可是被观察的信号迅速地衰减。一般而言，制造适用于PZT板的吸收器与制造适用于复合陶瓷的吸收器相比更加困难，特别是当所述吸收器的厚度被限制并且高吸收被要求时，并且因此，这个结果指示多层背衬吸收器作为吸收器具有优良的性能。在另一个示范性实施例中，用于2-2型复合材料PZT换能器的多层吸收器被提供。该结构与图1b右侧插图所示的那个相同，其为图2a中的压电层31。所述换能器是由PZT5H制成的330um厚的陶瓷板，其中50um的切块的狭槽(diced slot)由聚合物填充，其具有110um聚偏二乙烯的氟化物(PVDF)的前匹配层以及由10层25um粘合剂、25um聚酰亚胺和38um铜组成并且总厚度为0.88mm的背衬吸收器。所述换能器被浸在水中并且声波朝向金属块的平整表面而被发射并且反射被相同的换能器接收。图2c示出被测量的波形(横坐标的单位为秒并且纵坐标是任意的)。激发电压包括急剧的单个电压脉冲。声波处于5.5MHz并且振荡波迅速减小。对于这个实施例，具有比PZT的整体式板的阻抗更低的阻抗的2-2型复合材料PZT被使用并且示出这样的信号的迅速衰减。这个结果指示多层背衬吸收器作为吸收器具有优良的性能。
取决于设计需求，多层吸收器的总厚度可能变得太厚，特别是当为了高的衰减必须使用许多层时或者当所述多层吸收器必须被用在吸收在其中变得更小的低频区域中时。减小层的总数可能不产生足够的衰减。在这样的情况下，金属层的区域的边界可以如图3所示被分级，其中换能器40具有被粘合到压电材料(即PZT)41的边界分级的吸收器45。为形成这种边界分级的吸收器，单元层46(只有一个层在右侧被示出)上的金属48被部分地沉积在聚合物膜47的被选择的区域上。该金属区域对于每个层是不同的并且朝远离所述PZT材料的背部的方向逐渐减小。因此，所述边界49朝着所述背部表面被分级。所述金属区域比非金属区域更厚以便所述非金属区域变成凹入的(这是粘合剂-金属-聚合物膜的单元层的情况)。被辐射到吸收器45中的回波44被所述分级的边界49反射并且在另一个边界处再次被反射并且当其返回所述PZT层时，反射的相位对于每个不同的射线是不同的并且具有不同相位的反射没有相长地被加在一起而是有效地被抵消。因此，使用这种方式增加了有效的衰减。
当所述单位层如图4所示的那样由两个层11(金属)和12(粘合剂)来表示时，最优的结构和方法是不同的。尽管有可能制造沿分级的边界49被截短的吸收器区域，类似于图3中的情况，即其中被切除的区域被去掉，这比所述三层的情况更加困难。因此，在这种情况下，只有最背部的表面被制成非平整的、分级的表面59。
为了增加多层吸收器的衰减，聚合物膜22上的金属层21被细分成形成图5a所示的光栅61的窄长条。粘合剂23被布置在一侧上。在下一层上的光栅62与第一光栅61的方向成角度(不必须是图6所示的直角)地被放置并且其他层63和64相似地在不同的角度并且具有不同的周期性(其可能具有任意的周期)并且所有层被粘合在一起。这样的结构为主射束产生强的散射介质(scattering agent)以及强的吸收。然而，如图5a所示，在其中每隔一层成直角的对于所有层具有恒定的周期的结构有利于强烈地被衍射的射束并且通过激发被衍射的射束来吸收主射束。图6示出了金属光栅61、62、63等等，其彼此成不同的角度并且与PZT层41相结合作为光栅吸收器。粘合剂(未示出)被使用，并且为了示意的目的更大地示出了每个层之间的空间并且光栅方向和周期被示出为是不相等的。
图5b示出垂直于2-2型复合材料中的PZT的长度方向的金属光栅。厚的金属67被沉积在聚合物层22上并且所有的层被粘合在一起。为了示意的目的，图5b示出被分开的每个聚合物层。每个PZT单元13具有前电极70和后电极71并且PZT单元之间的空间被诸如环氧树脂的聚合物材料14填充。每个PZT单元可以用不同相位的信号来驱动并且结果的声射束方向因而可以被控制或者扫描。被所述光栅散射或者衍射的回波返回所述PZT单元但是所述波处于Y-Z平面中并且不在PZT单元之间产生耦合。如果所述光栅被旋转90度而平行于所述PZT单元(在Y方向内)，被散射或者衍射的波在X-Z方向内并且这些波在所述PZT单元之间产生耦合。这使得声射束更宽并且被重构的图像变得模糊。
已使用一维模型计算了示范性多层吸收器的阻抗特性，这基于在一个层与另一个层之间的合适的边界条件的情况下的波分析。该结果与前述简化的设计方程一致。从图1b中的一个侧表面16所看到的阻抗作为频率的函数被计算并且结果被显示在图7中。这是对于50um铜加上12um粘合剂以N＝10次重复。所述阻抗在5MHz以下围绕8MRayl的平均值变化。这个阻抗变化是由于来自末端表面(图1b中的17)的反射。由于所述衰减在较低的频率处变得更小，反射变得更强并且因此由周期性相长和相消结合所引起的阻抗的变化在较低的频率处更高。所述阻抗在所述截止频率(6.3MHz)以上也变得更低。所述截止现象由于所述粘合剂中的损耗而不是急剧的。
使用与图7相同的分析，图8示出N＝10的25um铜和25um粘合剂的另一种结构的阻抗特性。如所示出的那样，声阻抗对于较厚的粘合剂较低(4MRayl)，如在设计方程中所描述的那样。所理解的是：用于不同于在本文中所描述的示范性情况的频率的设计可以被实现。当每个层厚度是n倍大(或者小至1/n)的因子时，fc变得小至1/n(或者大至n倍)并且只要每个层的厚度比率保持改变，则Zo不改变。
因此，如在本文中所示出并且所描述的那样，粘合剂的粘合层以及聚合物层具有可预测的、稳定的、可靠的、持久的吸收器材料特性。另外，所述压电材料可以是均匀板(非复合材料)或者PZT-聚合物复合材料。本发明的装置包括金属、聚合物以及粘合剂层的设计以得到所期望的阻抗和吸收。用于通过粘合剂被粘合的多个金属沉积的聚合物层的结构的声阻抗和吸收被分析。给出所述吸收器结构的必要性能的设计方程已被示出。用于通过粘合剂被粘合的各种金属层的结构的声阻抗和吸收的例子被提供。有金属和没有金属的总的多层区域之间的侧面边界与表面成一些角度。每个聚合物层上的周期性的窄金属条的层通过粘合剂被粘合。每个层上的金属条处于不同的并且不必须是周期性的角度。
因而，相对于上面的描述，应当理解的是：对于本发明的部件最优的空间关系，包括尺寸、材料、形状、形式、操作、装配以及使用的功能和方式的变化，被认为对于本领域的技术人员是显而易见的，并且在附图中被示出并且在说明书中被描述的那些的所有等效关系被意图是被本发明所包含的。
因此，前述内容被看作仅是对本发明的原理的示意。另外，由于本领域的技术人员将容易地想到大量修改和变化，所期望的不是将本发明限制于与所示出和所描述的完全相同的构造和操作，并且因此，可以采取所有合适的修改和等同，这落入本发明的范围内。
Claims (20)
1.一种供超声波换能器使用的背衬吸收器，所述背衬吸收器包括：
具有至少一个金属层以及至少一个粘合剂层的第一单元多层；以及
具有至少一个金属层以及至少一个粘合剂层的第二单元多层；
其中，所述第二单元多层的所述至少一个金属层以及所述至少一个粘合剂层中的一层粘合在所述第一单元多层中的所述至少一个金属层以及所述至少一个粘合剂层的一层上，所述背衬吸收器适用于被耦合到所述超声波换能器的振动层。
2.如权利要求1所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述背衬吸收器还包括至少一第三单元多层，所述第三单元多层具有至少一个金属层以及至少一个粘合剂层。
3.如权利要求2所述的背衬吸收器，其特征在于，其中每个单元多层还包括聚合物层。
4.如权利要求3所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述至少一个金属层中的每一个被沉积在所述聚合物层中的对应的一个上以形成金属条的周期性光栅，其中所述光栅的方向和周期对于每个单元层是相同的。
5.如权利要求3所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述至少一个金属层中的每一个被沉积在所述聚合物层中的对应的一个上以形成金属条的周期性光栅，其中所述光栅的方向或者周期对于每个单元层是不同的。
6.如权利要求5所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述光栅的所述方向被放置于相对于每个相邻多层的所述光栅的所述方向成90度角处。
7.如权利要求3所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述至少一个金属层中的每一个被部分地沉积在所述聚合物层中的对应的一个的被选择的区域上以形成边界分级用于以增加有效衰减的方式反射回波。
8.如权利要求1所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述振动层包括整体式PZT板、1-3型PZT复合材料以及2-2型PZT复合材料中的一个。
9.如权利要求4所述的背衬吸收器，其特征在于，其中所述振动层包括具有复数个PZT材料的拉长的条的2-2型PZT复合材料并且其中所述光栅的所述拉长的金属区域的方向垂直于所述PZT条。
10.一种制造用于超声波换能器的背衬吸收器的方法，所述方法包括：
通过将第一金属层耦合到第一粘合剂层来形成第一多层单元；
通过将第二金属层耦合到第二粘合剂层来形成第二多层单元；
将所述第二金属层以及所述第二粘合剂层中的至少一层耦合在所述第一金属层以及所述第一粘合剂层的一层上。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过将第三金属层耦合到第三粘合剂层来形成附加的多层单元：并且
将所述附加的多层单元粘合到所述第一多层单元。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
重复所述附加的多层的所述形成以及所述附加的多层单元的所述粘合直到预先确定的声吸收值已被达到。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述形成还包括首先将一第一和一第二聚合物层分别耦合到所述第一和第二金属层。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中所述形成还包括将所述金属层沉积在聚合物层上以形成金属条的周期性光栅，其中所述光栅的方向和周期对于每个单元多层是相同的。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中所述形成还包括将所述金属层沉积在聚合物层上以形成金属条的周期性光栅，其中所述光栅的方向或者周期对于每个单元多层是不同的。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，其中所述光栅的所述方向被放置于相对于每个相邻多层的所述光栅的所述方向成90度角处。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，其中所述形成还包括将所述金属层部分地沉积在所述至少一个聚合物层中的每一个的被选择的区域上以形成边界分级用于以增加有效衰减的方式反射波。
18.一种超声波换能器组件，所述超声波换能器组件包括：
振动层；以及
被耦合到所述振动层的背衬吸收器，所述背衬吸收器具有复数个单元多层，每个单元多层包括被配置在周期性光栅内的金属层、聚合物层以及粘合剂层，其中所述周期性光栅的方向和周期对于每个层是不同的。
19.如权利要求18所述的超声波换能器组件，其特征在于，其中所述振动层包括整体式PZT板、1-3型PZT复合材料以及2-2型PZT复合材料中的一个。
20.一种制造超声波换能器组件的方法，所述方法包括：
提供振动层；
形成复数个多层单元，其中通过将金属层沉积在聚合物层上来形成每个多层单元；
通过使用复数个粘合剂层将所述复数个多层单元彼此粘合以形成背衬吸收器；以及
将所述背衬吸收器粘合到所述振动层的背板以吸收超声波。
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