Optimization of Capacitive Micromachined Ultrasound Transducers (CMUTs) for a high- frequency medical ultrasonic imaging system
Yüksek frekans tıbbi ultrasonik görüntüleme sistemleri için Kapasitif Mikroişlenmiş Ultrasonik Dönüştürücülerin (CMUTs) optimizasyonu
- Tez No: 392276
- Danışmanlar: DOÇ. AYHAN BOZKURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Geleneksel ultrasonik görüntüleme sistemleri, akustik sinyalin üretimi ve alımı için piezoelektrik dönüştürücüler kullanmaktadırlar. 1994 yılında bulunmasından bu yana, Kapasitif Mikroişlenmiş Ultrason Dönüştürücü (CMUT) alternatif bir teknoloji olarak araştırmaya tabi olmuştur. Geleneksel piezoelektrik ultrason dönüştürücüler üzerinde CMUT'ın önemli avantajları daha yüksek bant genişliği, daha yüksek hassasiyet, CMOS uyumluluk ve standart litografi teknikleri kullanılmasıylaelde edilen imalat kolaylığıdır.Özellikle tıbbi görüntüleme uygulamaları için geliştirilen CMUT tasarımlarında parazitik kapasiteleri ve eşleşmeleri azaltmak, dinamik aralığı artırmak önemli amaçlardır. Bu tezde yüksek çözünürlüklü medikal görüntüleme için kullanılacak yüksek frekanslı (20 MHz) CMUT dizisinin optimizasyonu amaçlamaktadır. Başari ölçütü, bütün darbe-eko işlemi için bir modelin geliştirilmesi için gereken elektrik geri dönüş sinyalinin sinyal-gürültü oranı olarak seçilmiştir. Bu tür bir model aşağıdakilerden oluşmaktadır (1) cihazın kendisi için bir devre modeli, (2), radyasyon empedansi için bir model ve (3) Yayılma ortamı için model. CMUT model literatürde çok araştırılmıştır. Zaten varolan bir devre modeli simülasyonlarda kullanılmıştır.CMUT dizi yayın empedansı, Sonlu Eleman Analizi (FEA) yazılım paketleri ile COMSOL Multiphysicsve ANSYS kullanılarak hesaplanmıştır, ve devre simülatöründeki yükü temsil etmek üzere bir eşdeğer devre modele dönüştürülmüştür.Tümüyle LT SPİCE devre simülatöründe gerçeklenen darbe-eko modeliyle CMUT parametrelerindenyarıçap, membran kalınlığı ve boşluk boyu kullanilarak sinyal gürültü orani optimize edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Conventional ultrasonic imaging systems use piezoelectric transducers for the generation and reception of the acoustic signal. Since its invention in 1994, the Capacitive Micromachined Ultrasound Transducer (CMUT) has been subjected to research as an alternative technology. Major advantages of the CMUT over traditional piezoelectric ultrasound transducers include higher bandwidth, higher sensitivity, CMOS compatibility, and ease of manufacturing (by the use of standard lithography techniques.) Increasing the dynamic range, decreasing the parasitic capacitance and cross coupling are the major goals in CMUT designing specially for medical imaging applications. The work in this thesis aims the optimization of a high-frequency (20 MHz) CMUT array to be used for high-resolution medical imaging. The figure of merit has been chosen as the signal-to-noise ratio of the electrical return signal, which required the construction of a model for the entire pulse-echo operation. Such a model consists of: (1) a circuit model for the device itself, (2) a model for the radiation impedance, and (3) a model for the propagation medium. The CMUT model has been extensively studied in the literature. An already existing circuit model has been used in the simulations. The radiation impedance of the CMUT array was computed using Finite Element Analysis (FEA) software packages COMSOL Multiphysics® and ANSYS®, and converted to an equivalent circuit to represent the load in the circuit simulator. The pulse-echo model, which is entirely implemented in LTspice circuit simulator, was then used to optimize CMUT parameters that include radius, membrane thickness, and gap height to maximize signal-to-noise ratio.
Benzer Tezler
- Improved modeling of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUTS)
Başlık çevirisi yok
REMZİ ERKAN KEMAL
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYLAN AKDOĞAN
DR. GÖKSEN GÖKSENİN YARALIOĞLU
- Design and implementation of capacitive micromachined ultrasonic transducers for high intensity focused ultrasound
Yoğunluklu odaklanmış yüksek frekanslı ses tedavisi için kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik dönüştürücülerin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
FEYSEL YALÇIN YAMANER
Doktora
İngilizce
2011
BiyomühendislikSabancı ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT
- Optimization of collapsed mode cmut receiver for maximum off-resonance sensitivity
Çökme modu cmut alıcısının rezonans altı duyarlılık hassasiyet eniyileştirilmesi
MANSOOR KHAN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Fabrication of cmuts based on PMMA adhesive wafer bonding
PMMA yapıştırıcılı pul bağlama yöntemiyle kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik güç çevirici (CMUT) üretimi
MANSOOR AHMAD
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT
- Optimization of the gain-bandwidth product of capacitive micromachined ultrasonic transducers
Kapasitif mikro-işlenmiş ultrasonik çevirgeçlerin kazanç-band genişliği çarpımlarının optimizasyonu
SELİM OLÇUM
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ABDULLAH ATALAR