Создан самый маленький в мире ультразвуковой детектор

Исследователи из Helmholtz Zentrum München и Технического института Мюнхена (TUM) разработали самый небольшой в мире ультразвуковой сенсор. Он основан на маленьких фотонных схемах на кремниевом чипе. О новости докладывает журнальчик Nature.

Размер ультразвукового сенсора в 100 раз меньше, чем средний человечий волос, но он может визуализировать детали, которые ранее были недосягаемы для наблюдения. Новенькая визуализация сверхвысокого разрешения поможет в научных исследовательских работах

С момента развития мед ультразвуковой визуализации в 1950-х годах основная разработка обнаружения ультразвуковых волн была сначала сосредоточена на использовании пьезоэлектрических сенсоров, которые конвертируют давление ультразвуковых волн в электронное напряжение. Разрешение изображения, достигаемое при помощи ультразвука, зависит от размера применяемого пьезоэлектрического сенсора. Уменьшение этого размера приводит к наиболее высочайшему разрешению. Но предстоящее уменьшение размеров пьезоэлектрических сенсоров резко понижает их чувствительность, делая их непригодными для практического внедрения.

разработка кремниевой фотоники обширно употребляется для миниатюризации оптических компонент и их плотной упаковки на маленький поверхности кремниевого чипа. Хотя кремний не проявляет пьезоэлектричества, его способность ограничивать свет в размерах, наименьших длины оптической волны, уже обширно использовалась для разработки маленьких фотонных схем.

Исследователи из Helmholtz Zentrum Munchen и TUM пользовались преимуществами этих маленьких фотонных схем и сделали самый небольшой в мире ультразвуковой сенсор: кремниевый волноводно-эталонный сенсор, либо SWED. Заместо регистрации напряжения с пьезоэлектрических кристаллов SWED выслеживает конфигурации интенсивности света, распространяющегося через маленькие фотонные схемы.

«Это 1-ый вариант, когда сенсор меньше размера клеточки крови (внутренней средой организма человека и животных) употребляется для обнаружения ультразвука с внедрением технологии кремниевой фотоники», — разъясняет Рами Шнайдерман, разраб SWED. «Если б пьезоэлектрический сенсор был уменьшен до масштаба SWED, он был бы в 100 миллионов раз наименее чувствительным».

«Степень, в какой мы смогли миниатюризировать новейший сенсор, сохранив при всем этом высшую чувствительность благодаря использованию кремниевой фотоники, просто захватывала дух», — подчеркивает доктор Василис Нциахристос, управляющий исследовательской группы. Размер SWED составляет около половины микрона (= 0,0005 мм). Этот размер соответствует площади, которая по последней мере в 10 000 раз меньше, чем у самых малеханьких пьезоэлектрических сенсоров, применяемых в приложениях медицинской визуализации. SWED также до 200 раз меньше, чем применяемая длина волны ультразвука, что значит, что его можно применять для визуализации деталей размером наименее 1-го микрометра, что приводит к так именуемой визуализации сверхвысокого разрешения.

«Вначале сенсор был разработан для улучшения черт оптоакустической визуализации, что является главным направлением наших исследовательских работ в Helmholtz Zentrum München и TUM. Но сейчас мы предвидим его применение в наиболее широкой области зондирования и визуализации», — заключает Нтциахристос.

Читать также

Ледник «Судного денька» оказался опаснее, чем задумывались ученые. Рассказываем основное

Возникло сходу два подтверждения инопланетный жизни. Одно на Венере, другое — непонятно где

Гибридные авто опаснее для экологии, чем дизельные. Рассказываем основное

Источник