Научная статья на тему 'Высокоэффективные пьезоэлектрические керамические материалы на основе титаната свинца, модифицированного редкоземельными элементами (РЗЭ), для ультразвуковых приборов в медицинской практике'

Высокоэффективные пьезоэлектрические керамические материалы на основе титаната свинца, модифицированного редкоземельными элементами (РЗЭ), для ультразвуковых приборов в медицинской практике Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
227
50
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Титов С. В., Резниченко Л. А., Разумовская О. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Высокоэффективные пьезоэлектрические керамические материалы на основе титаната свинца, модифицированного редкоземельными элементами (РЗЭ), для ультразвуковых приборов в медицинской практике»

УДК 537.226.4

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ТИТАНАТА СВИНЦА, МОДИФИЦИРОВАННОГО РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ (РЗЭ), ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРИБОРОВ В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

С.В. Титов, Л.А. Резниченко, О.Н. Разумовская Научно-исследовательский институт физики Ростовского государственного университета 344090, г. Ростов-на-Дону, пр-т Стачки, 194, Россия fon: (863-2) 28-50-66; fax: (863-2) 28-50-44

Одной из приоритетных задач ультразвукового медицинского приборостроения является разработка и создание высокоэффективных пьезоэлектрических материалов - основ активных функциональных элементов различного рода устройств. Необходимость решения такой задачи определяется следующим.

Большинство выпускаемых в настоящее время ультразвуковых приборов медицинской диагностики, терапии и хирургии содержит пьезоэлектрические преобразователи, выполненные на пьезокерамических элементах типа ЦТС (ЦТС-19, ЦТС-36 - Россия, Р2Т5Л - США). Используя указанные материалы, трудно достигнуть значительного улучшения чувствительности и разрешающей способности ультразвуковых преобразователей, упрощения их конструкции и повышения частотного диапазона. Это обусловлено тем, что материалы типа ЦТС имеют высокую диэлектрическую проницаемость етзз/ео=700-1700 и очень низкую анизотропию пьезопараметров (К/Кр<1,0). Многие перечисленные выше трудности могут быть преодолены при использовании анизотропных пьезокерамических материалов на основе титаната свинца (РЬТЮ3), сочетающих низкую диэлектрическую проницаемость (етзз/ео <200) с высокой анизотропией пьезосвойств (К/Кр>15). Начиная с 1987 года, в НИИ физики проводятся работы по созданию такой пьезокерамики на основе РЬТЮ3. Разработан способ ее получения, исследованы свойства более 200 составов. В результате были получены новые материалы, обладающие уникальными свойствами: сочетанием высокой степени анизотропии пьезопараметров (Кг/Кр^-<х>) с очень низкой механической добротностью (бм»<10), экстремально высокой пьезочувствительностью (я33>50 мВ-м/Н), повышенными значениями пьезомодуля (ё33~200 пКл/Н), показана возможность использования таких материалов в конкретных пьезоэлектрических датчиках. Среди таких материалов перспективными оказались и материалы на основе титаната свинца, модифицированного РЗЭ. Основные их характеристики: Тк (температура Кюри) ~300^350°С; етзз/ео=85^170; К=0,5^0,65; Кр~0; ё33=100^150 пКл/Н; Qм(()<5^; £33=50^150 мВ-м/Н, верхний предел рабочей частоты ~20 МГц.

Высокий К, характеризующий эффективность преобразования механической деформации в электрическое напряжение и обратно, свидетельствует о высоком к.п.д. пьезоматериала, а низкий Кр определяет отсутствие нежелательных колебаний помех. С низкой етзз/ео связана повышенная рабочая частота преобразователя и высокий уровень его пьезопараметров

Разработанные материалы могут быть рекомендованы для целей мед. диагностики и ультразвуковой хирургии камней во внутренних органах человека.

(

V

МИС-2000

Ультразвуковые и акустические приборы в медико-биологической практике

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (РФФИ). Грант № 99-02-17575.

УДК 631.

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ СКАНЕРЫ СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЛИТОТРИПТЕРА ЛУ-1

П.В. Иванов, Е.И. Ситало

НИИ физики Ростовского государственного университета Россия, 344Q9Q, г.Ростов-на-Дону, пр.Стачки, 194.

Тел: (8632)-285815,285Q55, факс: (8632)-285Q44, E-mail: sitalo@W2.rsu.ru

Введение

Литотриптер ЛУ-1 предназначен для экстракорпорального разрушения почечных конкрементов (камней) размером от 6 мм и более в условиях стационаров[1]. В литотриптере применен многоэлементный пьезоэлектрический осесимметричный кольцевой фокусирующий излучатель ультразвуковых волн -силовая антенная решетка. Наведение фокуса силовой антенной решетки на конкремент и его разрушение проводится под контролем ультразвукового визуализатора. Датчики системы визуализации (далее - сканеры) снабжены устройствами позиционирования, с помощью которых определяются пространственные координаты сканера относительно фокуса силовой антенной решетки. В данной работе рассмотрены принципы построения одного из важнейших функциональных узлов литотриптера - системы сканирования и позиционирования.

Назначение

Система сканирования и позиционирования литотриптера предназначена

для:

-углового перемещения ультразвукового излучателя внешнего сканера визуализатора в заданных пределах с определенной точностью;

-измерения угла смещения ультразвукового излучателя внешнего сканера визуализатора;

-измерения пространственных координат ультразвукового излучателя внешнего сканера визуализатора в заданных пределах с определенной точностью;

-углового перемещения ультразвукового излучателя центрального сканера визуализатора в заданных пределах с определенной точностью;

-измерения угла смещения ультразвукового излучателя центрального сканера визуализатора;

-поворота плоскости сканирования излучателя центрального сканера визуализатора вокруг оси симметрии силовой антенной решетки и измерения угла поворота с определенной точностью.

Состав

В состав системы сканирования и позиционирования входят:

1) внешний сканер;

2) устройство позиционирования внешнего сканера;

3) центральный сканер;

4) устройство позиционирования центрального сканера.

Внешний сканер

В качестве внешнего сканера применен разработанный сканер механический, секторный. Сканер представляет собой компактное малогабаритное устройство, предназначенное для излучения и приема ультразвуковой энергии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.