111年:醫物幅安(2)

平面型相位陣列( phased array )超音波,透過相位延遲( phase delay )技術,使壓電材料中央晶體之激發時間遲於周邊晶體,將導致何種情況?

A近場( near zone)長度縮短
B聚焦深度( focus depth )加深
C軸向解析度( axial resolution )降低
D畫面更新率( frame rate )提高

詳細解析

本題觀念:

本題探討的是超音波探頭的**電子聚焦(Electronic Focusing)**原理。在平面型相位陣列(Phased array)超音波中,可透過控制每個壓電晶體發射脈衝的時間差(相位延遲,Phase delay),來改變合成波前的形狀,進而控制超音波射束的轉向(Steering)與聚焦(Focusing)。

選項分析

  • (A) 近場(near zone)長度縮短正確。當周邊的壓電晶體先被激發,而中央的晶體較晚被激發時,周邊產生的波前會先向前傳遞,形成一個「凹面(Concave)」的波前。這種凹面波前會使超音波射束向中心收斂,產生聚焦效果。聚焦的作用會將焦點拉近至探頭前方,使得實際的近場長度(探頭表面至焦點的距離)比未聚焦時的自然近場長度(Natural near zone length)還要短。
  • (B) 聚焦深度(focus depth)加深錯誤。中央晶體延遲激發所產生的凹面波前會使射束聚焦,聚焦深度(即焦點所在的深度,等同於近場長度)會因為此一延遲曲率的存在而變淺(靠近探頭)。若要加深聚焦深度,反而需要減少相位延遲的曲率(減小中央與周邊晶體的激發時間差)。
  • (C) 軸向解析度(axial resolution)降低錯誤。軸向解析度主要取決於空間脈衝長度(Spatial Pulse L

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