111年:放射器材(1)
下列何者為超音波探頭之匹配層(matching layers)最主要的作用?
A增加頻寬
B增加壓電晶片振動效率
C減少反射
D增加工作頻率
詳細解析
本題觀念:
本題考查超音波探頭(Ultrasound transducer)的基礎結構與聲波物理學,特別是「匹配層(matching layer)」的功能,以及聲阻抗(acoustic impedance)不匹配時對超音波傳遞與反射的影響。
選項分析:
- (A) 增加頻寬 (Increase bandwidth):不正確。在超音波探頭中,增加頻寬主要是「減震層(backing layer / damping material)」的作用。減震層藉由吸收晶片多餘的震動(ringing)來縮短空間脈衝長度(spatial pulse length, SPL),從而增加頻寬並提升軸向解析度(axial resolution)。雖然多層匹配層的設計能進一步輔助頻寬的改善,但這並非其最根本、最主要的作用。
- (B) 增加壓電晶片振動效率 (Increase piezoelectric crystal vibration efficiency):不正確。壓電晶片的振動與機電轉換效率,主要取決於壓電材料本身的物理特性(例如常見的鋯鈦酸鉛 PZT 的壓電係數與機電耦合係數),並非藉由外部的匹配層來增加。
- (C) 減少反射 (Reduce reflection):正確。壓電材料(如 PZT)的聲阻抗(約 30-35 MRayls)遠大於人體軟組織的聲阻
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