Жидкокристаллический детектор для визуализации акустических полей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 516994 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 10.74 (21) 2065939/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.06.76 Бюллетень № 21 (45) Дата спубликования описания 16.09.76 (51) М. Кл. 08 П Э/00

А 61 В 5/00

Гасудвратаенне и наднтвт

Саввтв 1йнннатраа ЫСР ва делам нзабретеннй н аткрытнй (53) УДК 772.99(0ЯВ.Я) (?2) Авторы изобретения В. И. Магпевакный, А. М. Подгурский и Н. М. Гоповатая (?1) Заявитель (54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР ДЛЯ

ВИЗУАЛИЗАБИИ АКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к акустической гэпографии и может быть испопьэовано в медицинской технике, в частности, дпя диа» гносттп<и онкопогическпх забопьааний.

Известен жидкокристаппический детектор 5 дпя визуализации акустических попей, содер жаиптй преэбразоэатепь ультразвуковой энергии, подложку и эакпючеккый между ними чувствитепькьгй элемент в виде ппен-! ки хопестерического жидкого кристалла. 10

Перобразоватепь упьтраззукэвой энергии может быть выпопнек в виде металлической

,мембраны.

При погпошении упьтразвуковой энергик

ib материале подпожки возникают пэкапьные 15

,изменения температуры, что вызывает изменение. цвета хопестерического кркстаппа.

Чувствительность такого детектора опре

l депиется физическими свойствами и топшпной

1споя погпотитепя, Пороговая чувствитепь- 20 ность составпяет 0,03 вт/см. Поскопьку .тепловая картина формируется в слое погпо тителя, а за"eì фиксируется, то разрешаю. щая с; особность так,ке определяется свой вами погпотитепя. Ж

Белью изобретения явпяется повышение

1 чувствитепьнос-и и разрешающей способно-!

lcm детектора.

Поставпенная цепь достигается тем, что преобразователь ультразвуковой энергии выполнен в виде оптически прозрачной стенки, например, иэ оптического стекпа, а пэдпожка выпопнена из оргстекпа толщиной, кратной Л/2, при этом источник улье раэвуковой энергии распопожен со стороны подпожкк. Поск ольку преобраэоватепь упьтразвуковой энергии выпопнен как "твердая стенка, то основное поглощение упьтразву-! ка происходит в пристеночной области, т. е. в цпенке хопестерического жидкого кристал па.! Обычно под твердой стенкой понимают

l

: среду, неорганическую в направпении рас пространения упьтраэвука, вопновое сопро» ! тивпенпе Рс (где / - плотность,, с - скорость распространения), которой зна-! ,. читепьно бопьше, чем волновое сопротивпе ние среды, из которой ультразвук падает.

516994 качества. г

В практике толщину в направлении распро странения, ультразвука можно ограничить величиной, равной (10-20) А

Известно, что при перпендикулярном или косом падении ультразвуковой волны на плоскую. "твердую" границу вследствие возникновения тепловых и вязких волн происходит значительное поглощение ультразвука в тонком пограничном слое. Поэтому основное выделение тепла, на которое реаги-!О рует чунствительный элемент, вызван>:>е поглощенным ультразвуком, происходит в слое жидкого кристалла, расположенного между преобразователем, выполненным, например, иэ оптического стекла толщиной не менее (1020) Я, и подложкой. Подложку, на которую подают ультразвуковые колебания, для согласования со средой I распрост ранения ультразвука (Bogota) выполняют из оргстекла, волновое сопро>явление которого наиболее близко к волновому сопротивлению воды. Толщина оргстекла кратна Я/2 для звукопрозрачности. Акустическая одно родность оргстекла достаточно высокая.

На чертеже схематически показан предложенный детектор.

Детектор содержит преобразователь ультразвуковой энергии 1, выполненный в виде оптически прозрачной "твердой" стенки (оптическое стекло толщиной н: —: менее

ЗО

201 ), .распорки 2, позволяюыие получать

;равномерный слой жидкого кристалла, чувствительный элемент 3 в виде слоя холесте:рического жидкого кристалла: подложку 4 н=-: оргстекла толщиной, кра-;ной Я/2;

35 слой черной краски толщиной не более 20 мк.

Ультразвук, падающий на детектор со

cTopoBb", оргстеклянной подложки 4, проходит подложку почти без потерь, посколь40 ку толщина последней кратна Я/2, при этом согласование сред достаточно (коэффидиент отражения по интенсивности па границе раздела вода-оргс1 екло равен 0,1(3).

Лежащий за подло>ккой слой жидкого кри45 сталла 3 не оказывает влияния на распространение ультразвука, поскольку толщина его очень мала - всего 20 мк. При падении ультразвука на "жесткую" стенку 1, например оптическое стекло толщиной не менее 20 мк, в пристеночной области, т. е. в ; самом жидком . : кристалле, происхо4 ° дит значительное выделение тепла, вызванное поглощением ультразвуковой энергии в пограничной зоне, Тепло возбуждает жидкий кристалл так, что при освещении детектора источником света наблюдается картина распределения ультразвукового поля.

Слой черной краски 5 наносится на прозрачную подложку иэ оргстекла для ( того, чтобы свет, рассеянный слоем жидкого кристалла, неселективно поглощался.

Слой краски наносят на подложку со стороны, противоположной жидкому кристаллу, с целью устранения контакта жидкого кри сTBлла с краской.

I

Чувствительность жидкокристаллических детекторов измеряется по методике, в основу которой положена регистрация слабых ультразвуковых полей, прошедших через слой сильно поглощающего вещества, с калибров кой ультразвука на входе и соответствующим пересчетом. Измеренная таким спосо бом по3ооговая чувствительность составила

1. 10 вт/см.

Предложенный детектор позволяет визуализировать акустические поля интенсивностью до 2.10 вт/см с повышенной раэ»

2 решающей способностью. При этом более высокая чувствительность детектора позвоl ляет применять источники излучения с мень . щей на порядок мощностью и получать вос-1 становленное изображение более высокого формула изобретения

Жидкокристаллический детектор для ви зуалиэации акустических полей, содержащий преобразователь ультразвуковой энергии, подложку и заключенный между ними чувствительный элемент в виде пленки., холестерического жидкого кристалла, о т л ичаюшийся тем,что,сцельюповышения чувствительности и разрешающей

1 способности детектора, преобразователь ультразвуковой энергии выполнен в виде оптически прозрачной стенки, например, из оптическorо стекла, а подложка выполнена из оргстекла толщиной кратной il/2, прй этом источник ультразвуковой энергии расположен со стороны подложки.

516994

Заказ 5977

Тираж Я®

Иэд. М/3 "

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель

" *" ор Т Орловск Техред 3 т Корректор

З.Тарененко Е.Рожкова