113年:放射診斷(2)

下列何者為通常用於水聽器中的壓電晶體材料?

A石英
BPZT
CPVDF
DPVC

詳細解析

本題觀念:

水聽器(Hydrophone)是醫學超音波領域中,用來精準測量超音波探頭發射出的聲學輸出(Acoustic output)、音場分佈與音壓(Acoustic pressure)的校正與量測儀器。為了精準測量水中的聲波且不干擾原有的音場,水聽器的感測材料必須具備與水(或軟組織)相近的聲阻抗(Acoustic impedance),並且需要極寬的頻率響應(Broad bandwidth)以準確記錄超音波的極短脈衝。

選項分析:

  • (A) 石英 (Quartz):錯誤。石英是天然的壓電晶體,雖然具有壓電效應,但其聲阻抗與水相差過大,且材質堅硬不易加工成極薄的感測器薄膜,因此不適合用於測量水中音場的現代醫療水聽器。
  • (B) PZT (鋯鈦酸鉛):錯誤。PZT(Lead zirconate titanate)是一種人工合成的壓電陶瓷材料,具有極高的機電轉換效率,是目前「醫療超音波影像探頭(Transducer)」最常使用的核心材料。但 PZT 的聲阻抗(約 30 MRayl)遠大於水(約 1.5 MRayl),若直接放入水中會產生強烈的聲波反射與共振,嚴重干擾待測音場,故通常不作為水聽器的首選材料。
  • (C) PVDF (聚偏二氟乙烯):正確。PVDF(Polyvinylidene fluoride)是一種壓電高分子聚合物(Pie

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