DE2107555B2

DE2107555B2 - Ultraschallbildaufnahmeanordnung

Info

Publication number: DE2107555B2
Application number: DE19712107555
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. 6236 Eschborn; Rabenhorst Helmut Dr. 6000 Frankfurt-Niederrad Bonnet
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1971-02-17
Filing date: 1971-02-17
Publication date: 1972-08-31
Also published as: DD99695A5; CH545984A; DE2107555A1; SE367115B; NL7200651A; US3818426A; CA955323A; IL38529A0; IL38529A; GB1323618A

Description

Diese Anordnung kann sowohl zur direkten Abbildung von Strukturen dienen oder—vorteilhafter— zur Erzeugung von Ultraschallhologrammen. Dies liegt besonders nahe, da Ultraschallwellen gemäß ihrer Erzeugungsart kohärent sind.

Beispiel

Auf eine 1 mm starke Glasplatte wird durch Aufdampfen im Hochvakuum bei 300° C eine 20 um dicke, aus hochorientierten Kristalliten bestehende 10 · 10 große CdS-Schicht mit einem Widerstand von mehr als ΙΟ³ Ω cm als piezoelektrisch aktive Schicht aufgedampft. Auf sie werden rasterförmiglO³ · 10³CdS Feldeffekttransistoren mittels Maskentechnik auf bekannte Weise durch Aufdampfprozesse gebracht. Aus dem piezoelektrischen Modul von CdS-Schichten von

2 - 10 ¹⁷ Coulomb/dyn und aus der Transkonduktivität der Transistoren von 2 - 10 ~^e A/V ergibt sich eine minimal nachweisbare Schalleistungsdichte von

3 · 10~⁹ W/cm-. Die Abfragung geschieht über bekannte Schieberegister und aufgedampfte Leiterbahnen, die die Tore je einer Zeile und die Quelle je einer Spalte verbinden. Die Wiedergabe des Bildes

ίο erfolgt in einem konventionellen Fernsehen Die Bildfolge erfolgt mit der maximalen, medizinisch vertretbaren Zeit von 1 Sekunde. Die Anordnung ist für Ultraschallbildaufnahme bei einer Ultraschallfrequenz von 10 MHz geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 dann anschließend, ζ. B. mittels eines Fernsehemp- Patentansprüche: fängers, bildmäßig dargestellt werden können. Der Durchmesser der verwendeten Quarzscheibe ist aus

1. Ultraschallbildaufnahmeanordnung, die auf prinzipiellen Gründen auf etwa 5 bis 6 cm begrenzt, dem piezoelektrischen Effekt beruht, dadurch 5 Da Schallwellen nicht abbildbar sind, ist jedoch eine gekennzeichnet, daß als schallempfindliches Bildaufnahmefläche von linearen Abmessungen von Material eine dünne piezoelektrische Schicht ver- mindestens 10 cm oder höher notwendig, wenn z. B. wendet wird, und daß sich auf dieser Schicht im menschlichen Körper ein größerer Bereich durchrastermäßig angeordnet ladungsempfindliche Bau- schaut werden soll.

elemente befinden, an denen die aus der Schall- io Aufgabe der Erfindung ist es, die Bildaufnahmeinformation in elektrische Information umgewan- fläche zu vergrößern,
delten Signale punktweise abnehmbar sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer

2. Ultraschallbildaufnahmeanordnung nach An- Ultraschallbildaufnahmeanordnung, die auf dem piespruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezo- zoelektrischen Effekt beruht, gemäß der Erfindung elektrische Schicht auf einen Träger aufge- 15 als schallempfindliches Material eine piezoelektrische bracht ist. Schicht, z. B. eine polikristalline orientierte Kadmium-

3. Ultraschallbildaufnahmeanordnung nach An- sulfidschicht verwendet wird, die z. B. auf einer Träspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die la- gerschicht aufgedampft ist und daß sich auf dieser dungsempfindlichen Bauelemente Feldeffekttran- Schicht rastermäßig angeordnet ladungsempfindliche sistoren sind. ³⁰ Bauelemente, z. B. Kadmiumsulfid-Dünnschichttran-

4. Ultraschallbildaufnahmeanordnung nach An- sistoren befinden, an denen die aus der Schallinforspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mation in elektrische Information umgewandelten M als piezoelektrisches Material eine Kadmium- Signale abnehmbar sind. " sulfidschicht verwendet wird, und daß sich auf Zum genaueren Verständnis sei das Verfahren beidieser Kadmiumsulfidschicht rastermäßig ange- 25 spielhaft an Hand der Figur erläutert, die einen einordnete Kadmiumsulfid-Dünnschicht-Feldeffekt- zelnen Blindpunkt aus der Empfangsfläche im Quertransistoren befinden. schnitt zeigt. Auf einem Substrat 1, das aus einer

5. Ultraschallbildaufnahmeanordnung nach An- Kunststoffolie bestehen kann, befindet sich die piezospruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische CdS-Schicht 2. Ihre Dicke soll zwischen aus den Dünnschichttransistoren bestehende 30 10 und 50 μΐη liegen. Die Schicht ist polykristallin; Rastersystem in an sich bekannter Weise von die einzelnen Kristallite sind mit der c-Achse, pareinem Kreuzschienensystem ansteuerbar ist, in allel zu der der maximale Piezoeffekt auftritt, senkdem ein System paralleler Leiter mit den Quellen recht zum Substrat orientiert.

je einer Spalte des Rastersystems und ein zweites Auf ihr befindet sich der durch Aufdampfprozesse

senkrecht dazu orientiertes System paralleler 35 erzeugte Dünnschichttransistor bestehend aus der Leiter mit den Toren je einer Zeile des Raster- Senke 3, der Quelle 4, einer weiteren CdS-Schicht 5 systems verbunden ist. und dem Tor

6. Die CdS-Schicht ist etwa 1 μπι, die

Elektroden 3,4 und 6 einige hundert Angström dick.

Durch den Ultraschall werden in der CdS-Schicht 2

40 periodisch wechselnde Dipolmomente mit der Ultraschallfrequenz erzeugt, die den Stromfluß zwischen

Für die Erkennung von inneren Strukturen in der Quelle und Senke modulieren. Der Schalldruck menschlichem und tierischem Gewebe wird heute am Ort eines Bildpunktes kann abgefragt werden, in- a noch fast ausschließlich die Röntgenstrahlung ver- dem gleichzeitig geeignete Spannungen an Tor und " wendet. Abgesehen von der gesundheitsschädlichen 45 Quelle angelegt werden, während die Senke auf Belastung des Gewebes durch die hochenergetische festem Potential liegt. Für die sukzessive Abfragung Strahlung ist der Kontrast der hierbei erzeugten opti- der Bildpunkte dient das Rastersystem aus Dünnschen Bilder sehr schwach. Im Gegensatz dazu bietet Schichttransistoren, die in bekannter Weise mit einem sich die Durchstrahlung mit Ultraschall an, für den Kreuzschienensystem angesteuert werden können, indie verschiedenen Gewebearten sehr verschieden 50 dem ein System paralleler Leiter mit den Quellen je durchlässig sind, d. h. hohen Kontrast bieten. Weiter- einer Spalte des Rastersystems und ein zweites senk-Mn ist diese Durchstrahlung — sofern die Ge- recht zum ersten orientiertes System paralleler Leiter Samtstrahlungsleistung unter der Kavitationsgrenze mit den Toren je einer Zeile des Rastersystems verbleibt — vollkommen unschädlich. Da der von üb- bunden ist.

liehen Ultraschallquellen abgestrahlte Schall kohärent 55 Die Weiterschaltung der Spannungen von Quellenist, sind auch holographische Aufnahmen möglich, leiter zu Quellenleiter und von Torleiter zu Torleiter die eine stereoskopische Betrachtung des durchstrahl- geschieht mit der für die jeweilige Anwendung erforten Gewebes ermöglichen, was z.B. für die Erken- derlichen Punkt- bzw. Zeilenfrequenz. Der Signalnung der Lage von Carcinomen und Tumoren beson- strom wird synchron als Spannung an einem in der ders wichtig ist. Für die Schallbildaufnahme gibt es öo alle Senken mit Erde verbindenden Leitung liegenein Gerät — die Sokoloff-Röhre. Die Frontplatte den Widerstand als Spannung abgenommen, verstärkt dieser Röhre ist eine dünne Quarzscheibe. Die auf und auf einer Leuchtschirmröhre (Fernsehwiedergabesie treffenden Ultraschallwellen erzeugen über den röhre) in ein sichtbares Bild umgewandelt,
piezoelektrischen Effekt ein bildförmig flächenhaft Zur Optimierung des Systems müssen die Dicke

verteiltes Dipolmuster, das mit einem Elektronen- 65 von Substrat 1 und CdS-Schicht 2 so beschaffen sein, strahl abgetastet werden kann. Auf diese Weise kann daß ein Wellenbauch der Schallwelle, die, von oben ein flächenhaft verteiltes Schallmuster in eine Folge einfallend, einen Knoten an der Unterseite des Subvon elektrischen Signalen umgewandelt werden, die strates 1 bildet, in die CdS-Schicht 2 fällt.