导读:诊断医学超声成像正变得越来越普及——它相对便宜、便携、紧凑且无创。但你知道吗?未来的超声设备可能会小到可以植入体内!这一切,都要归功于一项名为 pMUT 的微型化技术。
一、什么是 pMUT?
诊断医学超声成像因其低成本、便携性、紧凑性和无创性,已成为医学影像技术之一。然而,随着医学成像向更高分辨率、更大阵列方向发展,传统的体压电材料面临着体积庞大、成本高昂、难以大规模阵列化的瓶颈。
pMUT(压电微机械超声换能器) 应运而生——它是基于微机电系统(MEMS)技术制造的微型超声传感器,专为大规模阵列兼容和低成本量产而设计。

二、技术原理与制造
pMUT 采用 31 模式振动原理,以 PZT(锆钛酸铅) 作为核心压电材料。其制造流程融合了成熟的半导体微加工技术:

三、如何表征超声换能器?
使用微系统技术生产的超声换能器主要分为两类:
pMUT,压电微机械超声换能器是利用压电效应直接驱动,结构简单。
cMUT,电容微机械超声换能器是利用静电驱动,带宽更宽,与 CMOS 工艺兼容性好。
cMUT 的独特优势:
膜片弯曲模式降低机械阻抗,提升能量传输效率
半导体工艺实现低成本批量生产
可直接集成开关电路,轻松构建 1D 或 2D 阵列

四、应用实例:IMEC 的 cMUT 实时表征
比利时 IMEC 的研究团队利用微型系统分析仪对独特的 cMUT 进行了全面表征:
实验流程:
测量单个 cMUT 单元的 RMS 位移
基于瑞利积分法计算转移介质中的空间压力场
通过独立水听器测量验证结果


结语
从笨重的传统压电体到指甲盖大小的微芯片,pMUT 和 cMUT 技术正在重新定义超声成像的边界。未来,或许每一个医生的白大褂口袋里,都将装着一个由 pMUT 阵列驱动的"便携式超声实验室"。