114年:放射診斷(1)

工作頻率為3 MHz且工作因子為0.01(1 %)的脈衝超音波,在一秒內有多少循環?

A300
B3,000
C30,000
D3,000,000

詳細解析

本題觀念:

在超音波物理學中,**連續波(Continuous wave, CW)的頻率代表每秒鐘振動的完整循環(Cycle)次數。然而,臨床影像診斷最常使用的脈衝超音波(Pulsed ultrasound)**並非持續發射聲波,而是間歇性地發射短暫的脈衝(Pulse),隨後進入較長的接收(傾聽)時間。

在此機制下,我們必須引入**工作因子(Duty factor, DF)**的概念。工作因子是指超音波探頭實際「發射聲波的時間」占「總時間」的比例。因此,一秒內實際產生的總循環數,不能單純看探頭的工作頻率,而必須將工作頻率乘上一秒內探頭實際發射聲波的時間比例(即工作因子)。

選項分析

已知條件:

  • 探頭工作頻率(ff)= 3 MHz=3×106 Hz=3,000,000 cycles/second3 \text{ MHz} = 3 \times 10^6 \text{ Hz} = 3,000,000 \text{ cycles/second}

  • 工作因子(DFDF)= 0.010.01(即 1% 的時間在發射超音波)

  • 總時間 = 1 秒1 \text{ 秒}

  • A: 300 錯誤。若一秒內產生 300 個循環,代表工作因子為 0.00010.0001 或是頻率僅有 30 kHz30 \text{ kHz},與題幹條件不符。

  • B: 3,000 錯誤。若計算結果為 3,000 個循環,代表工作因子是 $0.00

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