• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11 февраля
ЮФУ
1 058

В ЮФУ сделали шаг для усовершенствования приборов УЗИ

4.6

Сотрудники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета исследовали влияние материалов на частоту мембран, что позволило выявить новые закономерности, которые могут усовершенствовать приборы для ультразвуковой диагностики.

В ЮФУ сделали шаг для усовершенствования приборов УЗИ / ©Getty images

Ранее в рамках диссертационной работы и проекта «Мембраны для акустических микроэлектромеханических датчиков» по конкурсу РФФИ «Аспиранты» ученые Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ проводили исследование, связанное с разработкой и изготовлением кремниевых мембран в качестве чувствительного элемента (элемент, который воспринимает внешнее физическое воздействие), и успешно их применили в волоконно-оптическом акустическом приемнике, который был разработан Институтом автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН).

Однако, по словам исследователей, в датчиках, работающих на частотах свыше 20 кГц применяются тонкопленочные пьезоэлектрики – это материалы, которые под воздействием электрического поля меняют свои размеры (деформируются), а под действием внешней силы, например, давления, способны генерировать электрический заряд. Исходя из этого, у ученых появилась новая задача – оптимизировать мембраны для применения их в ультразвуковой медицинской диагностике.

«Мы решили, что оценка нескольких комбинаций материалов, а также их геометрических параметров поможет выявить, какие именно материалы подходят для применения в акустических микроэлектромеханических датчиках ультразвукового диапазона частот», – рассказала младший научный сотрудник Научно-образовательного Центра «Нанотехнологии» ИНЭП ЮФУ Софья Малохатко.

Младший научный сотрудник Научно-образовательного Центра «Нанотехнологии» ИНЭП ЮФУ Софья Малохатко / ©Пресс-служба ЮФУ 

Мембраны, их еще называют датчиками, в таких приборах как правило состоят из кремния, изолятора, металла (в качестве электродов) и пьезоэлектрика. Тем не менее, специалисты решили уйти от однослойных мембран (кремниевых) в сторону новых, не использовавшихся ранее в этой сфере, многослойных. Цель работы заключалась в теоретическом исследовании влияния вариации конструкции и материалов пьезоэлектрического материала (ЦТС, ZnO) и металлических электродов (Al, Ti) на резонансную частоту акустических микро-электромеханических датчиков.

«В нашем исследовании мы оценили влияние материалов на частоту мембран. Были проведены аналитические расчеты резонансной частоты для двух пьезоэлектрических материалов (цирконат-титанат свинца и оксид цинка), при которых менялась их толщина и площадь», – рассказала Софья Малохатко.

Исследование проводилось Софьей Малохатко под руководством член-корр. РАН, дотора технических наук профессора ИНЭП Олега Агеева и кандидата технических наук, доцента ИНЭП Евгения Гусева при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта по конкурсу «Аспиранты». Кроме того, данный проект ведется по одному из перспективных направлений федеральной программы «Приоритет 2030», победителем которой является Южный федеральный университет.

Обычно, исследователи, работающие над изучением акустических датчиков, изучают определенную комбинацию материалов. Ученые ЮФУ в своей работе описали подход, позволяющий анализировать широкий диапазон конструкций и комбинаций материалов мембраны и оценивать их влияние на рабочий диапазон частот акустических микроэлектромеханических датчиков.

«Наше исследование носит в первую очередь оценочный характер и его значимость в том, что, изучив массив значений рассчитанных частот можно увидеть закономерности их изменения и подобрать комбинацию материалов, толщину и площадь мембраны для конкретной области применения», – отметила Софья Владимировна. Итогом исследования стало получение массива значений резонансных частот для того, чтобы, выбрав значение частоты, можно было узнать, какие материалы и геометрические параметры позволят ее получить.

По словам специалистов, с помощью результатов проведенного исследования возможна оптимизация конструкций датчиков для медицинской ультразвуковой диагностики, например, в допплерографии (ультразвуковое исследование сосудов, артерий и вен), поскольку в приборах ультразвуковой диагностики используются массивы пьезоэлектрических датчиков (преобразователей). Результаты исследования опубликованы в Journal of Physics: Conference Series. В ближайшем будущем ученые планируют изучить влияние других пьезоэлектрических материалов, таких как ниобат лития (LiNbO3) и титанант бария (BaTiO3). 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

11 часов назад
Мария Азарова

Польские исследователи впервые продемонстрировали, как три чистых нитрофенола — или их смесь, образующаяся в том числе при приготовлении шашлыка — влияют на клетки легких человека.

7 часов назад
Сергей Васильев

Биологи впервые смогли использовать метод генной модификации CRISPR для насекомых. Испытывая новый подход, они создали новые линии ГМ-жуков и тараканов.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: