Ultraschall-Array mit trapezförmigen Schwingerelementen sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Abstract

 Das Array (2) umfaßt bevorzugt eine Anzahl nebeneinander lie­gender Schwingerelemente (4) mit trapezförmigem Querschnitt. Einschnitte (22) trennen die einzelnen Schwingerelemente (4) voneinander. Sie verlaufen von der Ankoppelschicht (24) über die erste Elektrode (8), das Piezomaterial (6), die zweite Elektrode (10) bis in den Dämpfungskörper (20). Die Einschnitte (22) werden bevorzugt mit einem Excimer-Laser (42) hergestellt, dessen Laserlicht (44) über eine Fokussiereinrichtung (46) in Form einer Zylinderlinse in einem Strichfokus (54) auf dem vor­bereiteten, zu schneidenden Schichtenmaterial (40) fokussiert wird. Das Schichtenmaterial (40) enthält dabei eine Piezokera­mik als Piezomaterial (6).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Array mit einer Anzahl nebeneinander liegender Schwingerelemente, die an einer ersten und zweiten Elektrodenfläche, die einander gegenüberliegen, mit einem Elektrodenmaterial belegt sind, wobei alle Schwin­gerelemente mit ihrer zweiten Elektrodenfläche in einer Grund­fläche angeordnet sind, und die eine erste und eine zweite Be­randungsfläche aufweisen, die einander gegenüberliegen und nicht-parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Erfindung be­zieht sich weiter auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Arrays.

[0002] Ein Ultraschall-Array der genannten Art ist aus Fig. 5 der DE-PS 28 29 570 (= VPA 78 P 5065) bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Ultraschall-Array, das auf einem Träger oder Däm­pfungskörper eine Anzahl nebeneinander liegender Ultraschall-­Wandler- oder Schwingerelemente von trapezförmigem Querschnitt aufweist. Die mit Elektrodenmaterial belegten, einander parallel gegenüberliegenden ersten und zweiten Elektrodenflächen sind je­weils rechteckig ausgebildet. Zwei ebene Berandungsflächen lau­fen jeweils keilförmig aufeinander zu. Bei diesem Ultraschall-­Array werden zwei Typen von Schwingerelementen abwechselnd ne­beneinander eingesetzt: solche, bei denen die als Abstrahlflä­che dienende erste Elektrodenfläche größer ist als die dem Däm­pfungskörper zugewandte oder in einer Grundfläche angeordnete zweite Elektrodenfläche, und solche, bei denen umgekehrt die als Abstrahlfläche dienende erste Elektrodenfläche kleiner ist als die dazu parallele zweite Elektrodenfläche. In dieser DE-PS 28 29 570 ist weiter angegeben, daß sich ein Ultraschall-Array, insbesondere ein solches mit Feinunterteilung der einzelnen Wandlerelemente, in einer Sägetechnik, z. B. mittels eines Laser-Schneidstrahls, herstellen läßt.

[0003] Ein solches Ultraschall-Array ist nicht als Phased-Array-Appli­kator geeignet, da die beiden jeweils nebeneinanderliegenden Schwingerelement-Typen unterschiedliche Abstrahlcharakteristi­ken besitzen. Die Breite der Abstrahlfläche eines jeden Schwin­gerelementes muß kleiner oder gleich λ/2 sein, wobei λ die Wel­lenlänge des ausgesandten Ultraschalls im Ausbreitungsmedium ist. Diese Bedingung läßt sich in einem Ultraschall-Array mit zwei verschiedenen Schwingerelement-Typen nicht oder nur unvoll­kommen einhalten. Die Erfindung basiert daher auf der Forde­rung, daß in einem Ultraschall-Array mit Anwendung als Phased-­Array-Applikator nur gleich ausgebildete Schwingerelemente eingesetzt werden sollten.

[0004] Die ältere deutsche Patentanmeldung P 37 39 226.3 gibt an, daß akustische Querkopplungen zwischen den einzelnen Ultraschall­wandlern eines Ultraschallwandler-Arrays verringert werden können, wenn die dem Tragkörper zugewandten zweiten Elektroden­grundflächen größer sind als ihre vom Tragkörper abgewandten Stirnflächen oder ersten Elektrodenflächen. Bei einem linearen Array entstehen so Ultraschallwandler, deren parallel zur Längs­richtung des Arrays verlaufende Querschnittsfläche die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes hat. Die gegenüberliegenden Seitenflächen der zwischen den Ultraschallwandlern befindlichen Trennfugen sind dann nicht mehr parallel und die Querschnitts­fläche der Trennfuge hat dann eine trapezförmige Gestalt. Die Herstellung derartiger Trennfugen mit trapezformigem Quer­schnitt kann beispielsweise mittels zweier zueinander in einem spitzen Winkel geneigter Sägeschnitte durchgeführt werden. Bei größeren Ultraschallwandler-Arrays ist jedoch der Anstellwinkel des Sägeblatts relativ zur Stirnfläche des Arrays begrenzt. Au­ßerdem sind exakte Schrägschnitte nur mit größerem technischen Aufwand zu realisieren.

[0005] Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein aus einzelnen Schwingerelementen aufgebautes Ultraschall-Array anzugeben, das die Erzeugung von kurzen Ultraschallimpulsen mit einer Mitten­frequenz im Bereich von 1 bis 50 MHz mit hoher Bandbreite ermög­licht. Die Schwingerelemente, die aus einem beidseitig mit Elek­trodenmaterial belegten piezoelektrischen Keramikmaterial beste­hen, sollen dabei als Dickenschwinger arbeiten. Die Richtdia­gramme der einzelnen Schwingerelemente, und zwar aller Schwin­gerelemente, sollen einen möglichst großen Öffnungswinkel be­sitzen, damit das Ultraschall-Array als lineare Phased-Array-­Antenne eingesetzt werden kann, die dem Abtasten (Scannen) akustisch transparenter Medien mit Hilfe von Ultraschall -Im­pulsen dient, vorzugsweise zur Ultraschall-Untersuchung von Patienten. Natürlich sollen die einzelnen Schwingerelemente hohe Sende- und Empfangsübertragungsfaktoren aufweisen.

[0006] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ultraschall-­Array der eingangs genannten Art anzugeben, das als Phased-Ar­ray-Antenne zum Abtasten akustisch transparenter Medien einge­setzt werden kann. Weiterhin sollen ein Verfahren zur Herstel­lung eines solchen Ultraschall-Arrays sowie eine Vorrichtung für die Herstellung angegeben werden.

[0007] Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwingerelemente so ausgerichtet sind, daß sich ihr Querschnitt in Richtung von der ersten zur zweiten Elektroden­fläche in gleicher Weise ändert.

[0008] Es werden somit alles gleichartige Schwingerelemente mit nicht­parallelen Berandungsflächen eingesetzt; Alle Schwingerelemente haben somit dieselbe Richtcharakteristik und - bei geeignet ge­wählter Dimensionierung - alle denselben Öffnungswinkel geeigne­ter Größe.

[0009] In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Anordnung so getroffen, daß die der Abstrahlfläche der Schwingerelemente zu­gewandte erste Elektrodenfläche jeweils kleiner ist als die dem Dämpfungskörper zugewandte zweite Elektrodenfläche.

[0010] Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Ultraschall-Arrays geht aus von einer Methode, bei der ein piezoelektrisches Ma­terial mit einem Laser-Schneidstrahl an parallel beabstandeten Linien bestrahlt wird. Die zweitgenannte Aufgabe wird unter Zugrundelegung dieser Methode erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine piezoelektrische Keramik nur an einer Seite mit kon­vergierendem Laserlicht an den parallel beabstandeten Linien bestrahlt wird derart, daß in der Keramik nebeneinanderliegende Einschnitte mit nicht-parallelen Wänden entstehen.

[0011] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält einen Laser, dessen Laserstrahl auf ein piezoelektrisches Material lenkbar ist. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem piezoelektrischen Material und dem Laser eine Fokussiereinrichtung angeordnet ist, die auf dem piezoelektri­schen Material einen konvergierenden Laserlicht-Schneidstrahl erzeugt.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von sechs Figuren näher erläutert.

[0013] Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Ultraschall-Arrays in perspekti­vischer Ansicht;

Fig. 2 einen zentralen Schnitt in Längsrichtung der Schwinger­elemente des Ultraschall-Arrays nach Fig. 1 zur Illu­stration der Elektrodenanschlüsse;

Fig. 3 einen seitlichen Blick auf die Schwingerelemente des Ultraschall-Arrays nach Fig. 1 zur Illustration der Elektrodenanschlüsse;

Fig. 4 eine Vorrichtung mit einer Sammellinse zur Herstellung eines Arrays,

Fig. 5 eine Vorrichtung mit einer Zylinderlinse zur Herstellung eines Ultraschall-Arrays; und

Fig. 6 eine Vorrichtung mit einer Maske und einem Abbildungs­system zur Herstellung eines Ultraschall-Arrays.

[0014] Bisher wurden in der Praxis vorwiegend Schwingerelemente mit gleicher quaderförmiger Geometrie in phasengesteuerten Ultra­schall-Antennen (Phased Arrays) eingesetzt. Die parallelen geo­metrischen Begrenzungsflächen der Schwingerelemente führen nach­teiligerweise zu sehr definierten und ausgeprägten Resonanzen der Querschwingungsmoden. Die Resonanzstellen solcher Wandler- oder Schwingerelemente ergeben sich unmittelbar aus der Schall­ausbreitungsgeschwindigkeit und der geometrischen Länge oder Breite nach folgender Gleichung (1):
f_res =

(2n+1)      (1)
mit
n = 0,1,2,3,... und
f_res: Resonanzfrequenz der Schwingerelemente,
c: Schallausbreitungsgeschwindigkeit,
w: Breite (bzw. Länge) des Schwingers.

[0015] Diese ausgeprägten Resonanzen sind zwar in Dickenrichtung z durchaus erwünscht. In Querrichtung (x und/oder y) jedoch haben solche Moden parasitären Charakter. Sie deformieren das Ultra­schallfeld und reduzieren den Wirkungsgrad. Die Unterdrückung dieser parasitären Schwingungsmoden ist daher wesentlich.

[0016] Nach Fig. 1 enthält ein als Phased-Array für medizinische Zwecke geeignetes Ultraschall-Array 2 eine Anzahl nebeneinanderliegen­der Schwingerelemente 4. Kern jedes Schwingerelementes 4 ist ein piezoelektrisches Material 6, insbesondere eine Piezokera­mik wie z. B. vom PZT-5 Typ, das an einander parallel gegen­ überliegenden ersten und zweiten Elektrodenflächen mit einem Elektrodenmaterial 8 bzw. 10 belegt ist. Alle (nicht quaderför­migen) Schwingerelemente 4 sind gleich und sind so ausgerich­tet, daß sich ihr Querschnitt in Richtung von der ersten zur zweiten Elektrodenfläche 8 bzw. 10 in derselben Weise kontinu­ierlich ändert, hier ist die erste Elektrodenfläche 8 kleiner als die zweite Elektrodenfläche 10. Alle Schwingerelemente sind mit ihrer zweiten Elektrodenfläche 10 in einer Grundfläche an­geordnet. Zur Vermeidung definierter Querresonanzen werden Schwingerelemente 4 mit einander gegenüberliegenden, nicht pa­rallelen ersten und zweiten Berandungsflächen 12 bzw. 14 in Querrichtung x verwendet. Auch die dritten und vierten Beran­dungsflächen in Längsrichtung y jedes Schwingerelementes 4, die in Fig. 1 mit 16 und 18 bezeichnet sind, sind vorzugsweise nicht-parallel zueinander. Dies hat zur Folge, daß obige Reso­nanzbedingung (1) für diese Raumrichtungen x, y nicht mehr er­füllt ist.

[0017] Beispielsweise eignet sich dazu jeweils ein Schwingerelement 4 mit trapezförmigem Querschnitt, wie in Fig. 1 gezeigt. Die seit­lichen Berandungslinien des Trapezes kann man sich zur Veran­schaulichung durch eine Treppenfunktion approximiert denken. Für jede dieser Treppenstufen gilt die obige Resonanzbedingung (1). Man erreicht durch den trapezförmigen Schwingerquerschnitt also die Verschmierung einer definierten Querresonanz, die bei parallelen Wänden aufträte, auf das Frequenzband, das durch f_resu und f_reso gegeben ist:

und

w_u: Länge der unteren Trapezkante und
w_o: Länge der oberen Trapezkante bedeutet. wobei

[0018] Auch/oder der jeweilige Längsschnitt kann trapezförmig ausge­bildet sein.

[0019] Durch Schwingerelementgeometrien mit nicht-parallelen Beran­dungsflächen 12, 14 und/oder 16, 18 werden die parasitären Schwingungsmoden unterdrückt, während der Nutzmode (= Dicken­mode) angehoben wird.

[0020] Die einzelnen Schwingerelemente 4 befinden sich auf einem ge­meinsamen Dämpfungskörper 20, dessen Oberfläche die Grundflä­che darstellt, in der die zweiten Elektrodenflächen 10 der Schwingerelemente 4 angeordnet sind. Dieser kann bekanntermaßen aus einem mit Teilchen gefüllten Kunststoff, der z. B. auf Epo­xid-oder Polyurethan basiert, bestehen. Die einzelnen Schwin­gerelemente 4 mit im wesentlichen glatten Berandungsflächen 12, 14 sind dabei durch V-förmige Spalte oder Einschnitte 22 vonein­ander getrennt. Es ist bemerkenswert, daß sich die V-förmigen Einschnitte 22 bei der vorliegenden Ausführung jeweils bis in den Dämpfungskörper 20 hinein erstrecken. Jedes Schwingerele­ment 4 ist abstrahlseitig mit einer Ankoppelschicht 24 verse­hen. Es ist also hervorzuheben, daß bei der vorliegenden Aus­führung nicht eine gemeinsame, alle Schwingerelemente 4 über­deckende Ankoppelschicht eingesetzt wird. Vielmehr sind vorlie­gend die einzelnen Ankoppelschichten 24 ebenfalls durch den V-­förmigen Spalt 22 voneinander getrennt. Dies gewährleistet eine gute akustische Entkopplung. Der für alle Schichten 24, 8, 6, 10 und 20 gemeinsame Einschnitt 22 wird bei der Herstellung des Ultraschall-Arrays 2 jeweils in einem Arbeitsgang hergestellt. Die Ultraschall-Abstrahlfläche auf jeder Ankoppelschicht 24 ist jeweils mit 26 bezeichnet.

[0021] Es hat sich gezeigt, daß ein Keilwinkel von 2° bis 3° des Ein­schnitts 22 für die Verhinderung von Quermoden ausreichend ist. Dieser Keilwinkel ist durch die Nichtparallelität der Beran­dungsflächen 12, 14 bestimmt.

[0022] Vorliegend ist also die der Abstrahlfläche der Schwingerelemen­te 4 zugewandte erste Elektrodenfläche 8 kleiner als die der Däm­pfungsschicht 20 zugewandte wirksame zweite Elektrodenfläche 10.

[0023] In einem realisierten Ausführungsbeispiel betrug der Keilwin­kel 2,5°, die Dicke t des einzelnen Schwingerelements 4 t = 0,4 mm, die Länge 1 = 12 mm und die Breite w_u = 0,2 mm. An­zumerken ist, daß die zu verwendende Dicke t vom Piezomaterial und die Breite w_u vom Medium, in dem sich nach der Ankopplung der Ultraschall ausbreitet, abhängig ist. Die Breite w_u sollte kleiner oder gleich λ/2 sein, wobei λ die Wellenlänge ist. Die Dicke t und die Breite w_u sollten sich um einen Faktor 2 oder größer unterscheiden. Vorliegend wurde bei der Dimensio­nierung ein Faktor von ziemlich genau 2 gewählt.

[0024] In der verkleinerten Seitenansicht von Fig. 2 ist schematisch dargestellt, daß die abstrahlseitige erste Elektrode 8 seit­wärts an beiden Rändern umgebogen und von den Rändern über ei­ne Masseleitung 28 elektrisch zu einem gemeinsamen Punkt 30, z. B. zu einem geerdeten Anschluß 32, geführt ist. Die rücksei­tige zweite Elektrode 10 hat einen Mittelabgriff, der über eine Leitung 34 mit einem weiteren Anschluß 36 verbunden ist.

[0025] Aus Fig. 3 ergibt sich, daß seitwärts eine Anzahl von nach un­ten geführten Leitungen 34 aus dem Ultraschall-Array 2 heraus­ragen.

[0026] Schwingerelemente 4 mit nicht-parallelen Berandungsflächen 12, 14 und/oder 16, 18 sind mit den üblichen Bearbeitungsverfahren (mechanisches Sägen oder Trennschleifen) nur unter großen Schwierigkeiten herzustellen. Deshalb wird dieses Problem vor­liegend durch den Einsatz einer Einrichtung mit Laser-Sägetech­nik ("Laser-Säge") gelöst. Prinzipiell können hierfür verschie­dene Arten von Lasern verwendet werden, wie z. B. Argon-Ionen- und Nd-YAG-Laser. Dabei ist allerdings Voraussetzung, daß die Energie zum Schneiden in sehr kurzen energiereichen Impulsen dem vorbereiteten Schichtenpaket 40 (bestehend aus den Schich­ten 24, 8, 6, 10, 20 mit Piezokeramik 6) zugeführt wird, so daß in der Umgebung der Schnittkante oder Rille keine größere Erhit­zung des Materials eintritt. Diese wurde eine hohe Bleiverar­mung in der PZT-Keramik 6 hervorrufen, so daß die Keramik 6 in der entsprechenden Umgebung des jeweiligen Schnittes, z. B. des Einschnitts 22, inaktiv würde.

[0027] Da die Keramik 6 für das Licht der obengenannten Laser prin­zipiell durchsichtig ist, erfolgt die Absorption der Laser­strahlung nur aufgrund nichtlinearer Effekte. Dies bedingt, daß die Schnittoberflächen nicht sehr glatt werden und an den Kanten 22 Wülste entstehen.

[0028] Nach den Vorrichtungen von Fig. 4 bis 6 kommt deshalb zur Vermeidung von Überhitzungen und zur Erzielung glatter Flächen ein Excimer-Laser 42 zum Einsatz, dessen im ultravioletten Be­reich liegendes Licht direkt von der Piezokeramik 6 im Schichten­paket 40 absorbiert wird.

[0029] Nach Fig. 4 wird die aus dem Laser 42 austretende Strahlung 44 mit einer Fokussiereinrichtung 46, die einen Punktfokus 48 er­zeugt, also vorzugsweise mit einer Sammellinse, fokussiert und auf die abzutragende Stelle der Keramik 6 im Paket 40 einge­strahlt. Durch die Fokussiereinrichtung 46 kann die gewünschte V-Form der Einschnitte 22 und damit die Trapezform der Schwin­gerelemente 4 gewählt werden. Die Einschnitte 22 entstehen nun durch eine relative Bewegung der piezoelektrischen Keramik 6 und des Laserlichts mit dem Punktfokus 48 während der Bestrah­lung zueinander. Vorzugsweise wird nur das Schichtenpaket 40 zur Erzeugung der Einschnitte 22 bewegt. Dazu ist das Schich­tenpaket 40 auf einen Halter 50 montiert, der in Pfeilrichtung 52 bewegt wird.

[0030] Die Vorrichtung nach Fig. 5 ist ähnlich aufgebaut wie die Vor­richtung nach Fig. 4. Die Fokussiereinrichtung 46 besteht hier aus einer Zylinderlinse, die das Laserlicht 44 zu einem Strich­fokus 54 konvergiert, der die Länge des Einschnittes 22 auf­weist. Durch die Verwendung des Strichfokus 54 zur Erzeugung der Einschnitte 22 kann die Relativbewegung, die durch den Pfeil 52 in Fig. 4 angedeutet ist, vermieden werden.

[0031] Der Abstand der Einschnitte (22, d. h. die Breite w der Schwin­gerelemente 4, wird in Fig. 4 und 5 durch entsprechenden me­chanischen (schrittweisen) Vorschub des Pakets 40 quer zur Hauptstrahlrichtung s des Laserstrahls eingestellt. Dazu wird dieses Paket 40 mit dem Halter 50 schrittweise in Pfeilrichtung 56 bewegt.

[0032] Eine weitere Vorrichtung zur Herstellung von V-förmigen Ein­schnitten zeigt Fig. 6. Die aus dem Laser 42 austretende Strah­lung 44 wird über die Strahlaufweitungseinrichtung 58 verbrei­tert, so daß der aufgeweitete Laserstrahl 59 die gesamte Array-­Fläche bestrahlt. Der Laserstrahl 59 passiert dann eine Maske 60, die mit Schlitzen 62 versehen ist. Die Anordnung der Schlit­ze 62 stellt ein Abbild der nebeneinanderliegenden Einschnitte 22 in der Keramik 6 dar. Diese Maske 60 wird mit der Fokussier­einrichtung 46, die nun ein abbildendes System darstellt, auf der Oberfläche des Schichtenpakets 40 abgebildet, so daß aus dem aufgeweiteten Laserstrahl 59 ebenso viele Linienfokusse gleichzeitig erzeugt werden, wie Einschnitte 22 in die Keramik 6 einzubringen sind. Die Vorrichtung nach Fig. 6 erlaubt somit die Herstellung aller parallel beabstandeten Einschnitte 22 im Ultraschall-Array 2 in einem Arbeitsgang.

[0033] Bei den Herstellverfahren nach Fig. 4 bis 6 wird durch die An­zahl der Laserimpulse die Schnittiefe der Einschnitte 22 einge­stellt. Dies ist mit sehr hoher Wiederholgenauigkeit möglich.

Ansprüche

1. Ultraschall-Array (2) mit einer Anzahl nebeneinanderliegen­der Schwingerelemente (4), die an einer ersten und einer zwei­ten Elektrodenfläche, die einander gegenüberliegen, mit einem Elektrodenmaterial (8 bzw. 10) belegt sind, wobei alle Schwin­gerelemente (4) mit ihrer zweiten Elektrodenfläche (8) in einer Grundfläche angeordnet sind, und die eine erste und eine zweite Berandungsfläche (12 bzw. 14; 16 bzw. 18) aufweisen, die einan­der gegenüberliegen und nicht-parallel zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingerelemente (4) so ausgerichtet sind, daß sich ihr Quer­schnitt in Richtung von der ersten Elektrodenfläche (8) zur zweiten Elektrodenfläche (10) in gleicher Weise ändert.

2. Ultraschall-Array nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die als Abstrahlflächen dienenden ersten Elektrodenflächen (8) kleiner sind als die in der Grund­fläche angeordneten zweiten Elektrodenflächen (10).

3. Ultraschall-Array nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch eine dritte und eine vierte Berandungsfläche (16, 18), die einander gegenüberlie­gen, nicht-parallel zueinander ausgebildet sind.

4. Ultraschall-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß die nicht-pa­rallelen Berandungsflächen (12, 14; 16, 18) im wesentlichen eben ausgebildet sind.

5. Ultraschall-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß die Schwinger­elemente (4) einen trapezförmigen Längsschnitt und/oder einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Ultraschall-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß die Schwinger­elemente (4) auf einem gemeinsamen Dämpfungskörper (20) ange­ordnet und jeweils durch einen im Schnitt V-förmigen Einschnitt (22) voneinander getrennt sind.

7. Ultraschall-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, daß jedes Schwin­gerelement (4) abstrahlseitig mit einer Ankoppelschicht (24) versehen ist, und daß die Ankoppelschichten (24) nebeneinander­liegender Schwingerelemente (4) voneinander durch einen V-för­migen Einschnitt (22) getrennt sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschall-Arrays nach ei­nem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem ein piezoelektrisches Ma­terial mit einem Laser-Schneidstrahl an parallel beabstandeten Linien bestrahlt wird, dadurch gekennzeich­net, daß eine piezoelektrische Keramik (6) nur an einer Seite mit konvergierendem Laserlicht (44) an den parallel beabstande­ten Linien bestrahlt wird derart, daß in der Keramik (6) neben­einanderliegende Einschnitte (22) mit nicht-parallelen Wänden (12, 14; 16, 18) entstehen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Laserlicht (44) in einem Punkt­fokus (48) konvergiert und daß der Einschnitt (22) durch eine relative Bewegung der piezoelektrischen Keramik (6) und des Laserlichts während der Bestrahlung zueinander entsteht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Laserlicht (44) in einem Strichfo­kus (54) konvergiert, der die Länge des Einschnitts (22) auf­weist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­kennzeichnet, daß nach jedem Bestrahlen die Keramik (6) um einen Schritt quer zur Hauptstrahlungsrichtung (s) des konvergierenden Laserlichtes verschoben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­kennzeichnet, daß zur Erzeugung des in den Strich­fokus (54) konvergierenden Laserlichts ein Laser (42) vorgese­hen ist, dessen Laserstrahl (44) auf eine Zylinderlinse gelenkt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Laserlicht (59) über eine Maske (60) gelenkt wird, die mit Schlitzen (62) versehen ist, wobei die Anordnung der Schlitze (62) ein Abbild der nebeneinander­liegenden Einschnitte (22) in der Keramik (6) ist und daß diese Maske (60) während des Bestrahlens auf der Keramik (6) so abge­bildet wird, daß nebeneinanderliegende Einschnitte (22) ent­stehen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der parallel beab­standeten Linien mehrere Laserlichtimpulse in die Keramik (6) eingestrahlt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Laser­lichts ein Laser (42) vorgesehen ist, dessen Laserlicht (44) im ultravioletten Bereich liegt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Laser (42) ein Excimer-Laser ist, dessen Laserlicht (44) von der piezoelektrischen Keramik (6) absorbiert wird.

17. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 16 mit einem Laser (42), dessen Laser­ strahl auf ein piezoelektrisches Material lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem piezoelektrischen Material und dem Laser (42) eine Fokussiereinrichtung (46) angeordnet ist, die auf dem piezo­elektrischen Material einen konvergierenden Laserlicht-­Schneidstrahl erzeugt.

Ansprüche

Patentansprüche für folgende(n) Vertragsstaat(en): ; DE

1. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschall-Arrays, bei dem ein piezoelektrisches Material mit einem Laser-Schneidstrahl an parallel beabstandeten Linien bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine piezoelektrische Keramik (6) nur an einer Seite mit konvergierendem Laserlicht (44) an den parallel beabstandeten Linien bestrahlt wird derart, daß in der Keramik (6) nebeneinanderliegende Einschnitte (22) mit nicht-parallelen Wänden (12, 14; 16, 18) entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Laserlicht (44) in einem Punkt­fokus (48) konvergiert und daß der Einschnitt (22) durch eine relative Bewegung der piezoelektrischen Keramik (6) und des Laserlichts während der Bestrahlung zueinander entsteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Laserlicht (44) in einem Strich­fokus (54) konvergiert, der die Länge des Einschnittes (22) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß nach jedem Bestrahlen die Ke­ramik (6) um einen Schritt quer zur Hauptstrahlungsrichtung (s) verschoben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß zur Erzeugung des in dem Strich­fokus (47) konvergierenden Laserlichts ein Laser (42) vorgese­hen ist, dessen Laserstrahl (44) auf eine Zylinderlinse gelenkt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Laserlicht (44) über eine Maske (60) gelenkt wird, die mit Schlitzen (62) versehen ist, wobei die Anordnung der Schlitze (62) ein Abbild der nebeneinander­liegenden Einschnitte (22) in der Keramik (6) ist und daß diese Maske (60) während des Bestrahlens auf der Keramik (6) so abge­bildet wird, daß nebeneinanderliegende Einschnitte (22) ent­stehen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der parallel beab­standeten Linien mehrere Laserlichtimpulse in die Keramik (6) eingestrahlt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Laser­lichts ein Laser (42) vorgesehen ist, dessen Laserlicht (44) im ultravioletten Bereich liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Laser (42) ein Excimer-Laser ist, dessen Laserlicht (44) von der piezoelektrischen Keramik (6) absorbiert wird.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Laser (42), dessen Laser­strahl auf ein piezoelektrisches Material (6) lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem piezoelektrischen Material und dem Laser (42) eine Fokussiereinrichtung (46) angeordnet ist, die auf dem piezo­elektrischen Material (40) einen konvergierenden Laserlicht-­Schneidstrahl erzeugt.

Zeichnung