Ultraljudsdetektorn är 100 gånger mindre än det genomsnittliga människohåret, men det kan den
Sedan utvecklingen av medicinsk ultraljudavbildning på 1950-talet var den huvudsakliga tekniken för detektering av ultraljudsvågor främst inriktad på användningen av piezoelektriska detektorer som omvandlar ultraljudsvågornas tryck till elektrisk spänning. Bildupplösningen som uppnås med ultraljud beror på storleken på den piezoelektriska detektorn som används. Att minska denna storlek resulterar i en högre upplösning. En ytterligare minskning av storleken på piezoelektriska detektorer minskar emellertid deras känslighet kraftigt, vilket gör dem olämpliga för praktisk användning.
Kiselfotonikteknik finns i stor utsträckningDen används för att miniatyrisera optiska komponenter och packa dem tätt på en liten yta på ett kiselchip. Även om kisel inte uppvisar piezoelektricitet har dess förmåga att begränsa ljus till mindre än optisk våglängd redan använts i stor utsträckning för att utveckla miniatyrfotoniska kretsar.
Forskare från Helmholtz Zentrum Munchen och TUMutnyttjade dessa miniatyrfotoniska kretsar för att skapa världens minsta ultraljudsdetektor: Silicon Waveguide Reference Detector, eller SWED. Istället för att detektera spänning från piezoelektriska kristaller övervakar SWED förändringar i ljusintensiteten som fortplantas genom miniatyrfotoniska kretsar.
”Det här är första gången som detektorn är mindreblodceller används för att upptäcka ultraljud med hjälp av kiselfotonikteknik, förklarar Rami Schneiderman, utvecklare av SWED. "Om den piezoelektriska detektorn minskades till SWED-skalan skulle den vara 100 miljoner gånger mindre känslig."
”I vilken utsträckning vi kunde minimeraMedan den nya detektorn bibehöll hög känslighet genom användning av kiselfotonik var den helt enkelt hisnande, betonar professor Vasilis Ntsiahristos, chef för forskargruppen. SWED är ungefär en halv mikron (= 0,0005 millimeter). Denna storlek matchar ett område som är minst 10 000 gånger mindre än de minsta piezoelektriska detektorerna som används i kliniska bildapplikationer. SWED är också upp till 200 gånger mindre än den ultraljudsvåglängd som används, vilket innebär att den kan användas för att göra delar mindre än en mikrometer i storlek, vilket resulterar i så kallad ultrahög upplösning.
”Detektorn var ursprungligen utformad för att förbättraegenskaper hos optoakustisk avbildning, vilket är huvudfokus för vår forskning vid Helmholtz Zentrum München och TUM. Men vi ser nu hur den ska tillämpas inom det bredare området avkänning och visualisering, avslutar Ntsiahristos.
Läs också
Doomsday-glaciären visade sig vara farligare än forskare trodde. Vi berättar det viktigaste
Två bevis på utomjordiskt liv uppstod på en gång. En på Venus, den andra - ingen vet var
Hybridfordon är mer miljöfarliga än dieselfordon. Vi berättar det viktigaste