Imec开发超灵敏的光机械超声波传感器

　　纳米电子学和光子技术研究中心imec在硅光子芯片上开发了一种光机械超声传感器，由于创新的光机械波导，该传感器具有前所未有的灵敏度。

　　imec表示，由于采用了这种高灵敏度的波导，因此20μm传感器的检测极限比相同尺寸的压电元件要好两个数量级。传感器的低检测限使超声和光声成像的新临床和生物医学应用成为可能，例如深部组织X线摄影和潜在肿瘤组织的血管形成或神经支配研究。

　　该传感器在本月初的《自然光子学》中首次进行了描述。

　　断层扫描超声和光声成像使用超声传感器阵列构建二维或三维图像。然而，最先进的压电超声传感器具有其局限性。

　　首先，检测极限反过来取决于传感器的尺寸，这对于具有较小声波波长的高分辨率成像是一个问题。高分辨率图像需要小的压电传感器，这些传感器本质上具有较高的检测极限，从而导致图像嘈杂。其次，压电传感器依靠其机械共振来增强信号幅度。这意味着它们在谐振频率附近的小范围内工作，以避免高检测极限。最后，压电传感器矩阵需要为每个传感器元件使用一根导线，从而妨碍了例如导管的应用。

　　而Imec开发的传感器将成为在皮肤或大脑等非透明组织中进行深层组织成像的游戏规则改变者。对于皮下黑色素瘤成像或乳房X线摄影等应用，它可以更详细地查看肿瘤和周围的血管形成，有助于更详细的诊断。

　　imec的解决方案基于采用新的CMOS兼容工艺制造的高灵敏度分肋式光机械波导。灵敏度比最先进的设备大两个数量级。

　　低检测限可以改善超声应用的成像分辨率和深度之间的权衡，这对于光声成像至关重要，因为光声成像的压力比传统超声成像技术低了三个数量级。此外，它可以实现低压应用，例如贯穿颅骨的功能性脑成像，该应用会遭受骨骼超声强烈衰减的困扰。

　　最后，这些微小（20μm）传感器的细间距（30μm）矩阵可以轻松地与光子多路复用器集成在芯片上。这开辟了诸如微型导管之类的新应用的可能性，因为在压电传感器的情况下，传感器矩阵仅需要连接很少的光纤，而不是每个元件仅需要一个电连接。传感器技术构成了imec内部开发的光声路线图的基础，并已在选定的合作伙伴地点进行了进一步测试。