Imec開發(fā)超靈敏的光機(jī)械超聲波傳感器

　　【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】納米電子學(xué)和光子技術(shù)研究中心imec在硅光子芯片上開發(fā)了一種光機(jī)械超聲傳感器，由于創(chuàng)新的光機(jī)械波導(dǎo)，該傳感器具有很高的靈敏度。
 

　　imec表示，由于采用了這種高靈敏度的波導(dǎo)，因此20μm傳感器的檢測(cè)極限比相同尺寸的壓電元件要好兩個(gè)數(shù)量級(jí)。傳感器的低檢測(cè)限使超聲和光聲成像的新臨床和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用成為可能，例如深部組織X線攝影和潛在腫瘤組織的血管形成或神經(jīng)支配研究。
 

　　該傳感器在本月初的《自然光子學(xué)》中進(jìn)行了描述。
 

　　斷層掃描超聲和光聲成像使用超聲傳感器陣列構(gòu)建二維或三維圖像。然而，進(jìn)的壓電超聲傳感器具有其局限性。
 

　　首先，檢測(cè)極限反過(guò)來(lái)取決于傳感器的尺寸，這對(duì)于具有較小聲波波長(zhǎng)的高分辨率成像是一個(gè)問(wèn)題。高分辨率圖像需要小的壓電傳感器，這些傳感器本質(zhì)上具有較高的檢測(cè)極限，從而導(dǎo)致圖像嘈雜。其次，壓電傳感器依靠其機(jī)械共振來(lái)增強(qiáng)信號(hào)幅度。這意味著它們?cè)谥C振頻率附近的小范圍內(nèi)工作，以避免高檢測(cè)極限。后，壓電傳感器矩陣需要為每個(gè)傳感器元件使用一根導(dǎo)線，從而妨礙了例如導(dǎo)管的應(yīng)用。
 

　　而Imec開發(fā)的傳感器將成為在皮膚或大腦等非透明組織中進(jìn)行深層組織成像的游戲規(guī)則改變者。對(duì)于皮下黑色素瘤成像或乳房X線攝影等應(yīng)用，它可以更詳細(xì)地查看腫瘤和周圍的血管形成，有助于更詳細(xì)的診斷。
 

　　imec的解決方案基于采用新的CMOS兼容工藝制造的高靈敏度分肋式光機(jī)械波導(dǎo)。靈敏度比進(jìn)的設(shè)備大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
 

　　低檢測(cè)限可以改善超聲應(yīng)用的成像分辨率和深度之間的權(quán)衡，這對(duì)于光聲成像至關(guān)重要，因?yàn)楣饴暢上竦膲毫Ρ葌鹘y(tǒng)超聲成像技術(shù)低了三個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，它可以實(shí)現(xiàn)低壓應(yīng)用，例如貫穿顱骨的功能性腦成像，該應(yīng)用會(huì)遭受骨骼超聲強(qiáng)烈衰減的困擾。
 

　　后，這些微小(20µm)傳感器的細(xì)間距(30µm)矩陣可以輕松地與光子多路復(fù)用器集成在芯片上。這開辟了諸如微型導(dǎo)管之類的新應(yīng)用的可能性，因?yàn)樵趬弘妭鞲衅鞯那闆r下，傳感器矩陣僅需要連接很少的光纖，而不是每個(gè)元件僅需要一個(gè)電連接。傳感器技術(shù)構(gòu)成了imec內(nèi)部開發(fā)的光聲路線圖的基礎(chǔ)，并已在選定的合作伙伴地點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步測(cè)試。