Multielement Ring Array Based on Minute Size PMUTs for High Acoustic Pressure and Tunable Focus Depth
Ledesma, Eyglis (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Zamora, Iván (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Uranga del Monte, Aránzazu (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Barniol i Beumala, Núria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)

Fecha:	2021
Resumen:	This paper presents a multielement annular ring ultrasound transducer formed by individual high-frequency PMUTs (17. 5 MHz in air and 8. 7 MHz in liquid) intended for high-precision axial focalization and high-performance ultrasound imaging. The prototype has five independent multielement rings fabricated by a monolithic process over CMOS, allowing for a very compact and robust design. Crosstalk between rings is under 56 dB, which guarantees an efficient beam focusing on a range between 1. 4 mm and 67 µm. The presented PMUT-on-CMOS annular array with an overall diameter down to 669 µm achieves an output pressure in liquid of 4. 84 kPa/V/mm 2 at 1. 5 mm away from the array when the five channels are excited together, which is the largest reported for PMUTs. Pulse-echo experiments towards high-resolution imaging are demonstrated using the central ring as a receiver. With an equivalent diameter of 149 µm, this central ring provides high receiving sensitivity, 441. 6 nV/Pa, higher than that of commercial hydrophones with equivalent size. A 1D ultrasound image using two channels is demonstrated, with maximum received signals of 7 mVpp when a nonintegrated amplifier is used, demonstrating the ultrasound imaging capabilities.
Ayudas:	Agencia Estatal de Investigación PID2019-108270RB-I00
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	PMUTs ; Annular array ; Ring array ; Ultrasound ; AlN ; Ultrasound imaging ; Pulse-echo ; PMUT-on-CMOS
Publicado en:	Sensors (Basel, Switzerland), Vol. 21, Issue 14 (July 2021) , art. 4786, ISSN 1424-8220

DOI: 10.3390/s21144786
PMID: 34300529

18 p, 6.2 MB

El registro aparece en las colecciones:
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados