Brevet FR2669248A1 — publié le 19920522

La présente invention concerne un dispositif de support et de protection des transducteurs d'ultrason qui sert en même temps comme un dispositif pour concentrer ou focaliser des ultrasons et comme un dispositif pour faciliter la transmission des ultrasons. Un transducteur d'ultrason est constitué d'un élément piézo-électrique avec ses deux électrodes. Il a un support pour le maintenir dans une position souhaitée et il a une substance qui l'entoure pour le protéger. Souvent, les ultrasons doivent être concentrés ou focalisés, et une bonne transmission doit être assurée de l'élément piézo-électrique vers sa destination. Habituellement, chacune de ces quatre fonctions nécessite un ou plusieurs dispositifs distincts. Le dispositif selon l'invention permet à lui seul de remplir ces quatre fonctions, remplaçant ainsi plusieurs dispositifs habituellement utilisés. Ceci permet donc une économie importante dans la fabrication des appareils utilisant des ultrasons concentrés ou focalisés. Selon sa forme la plus simple, il est constitué d'une structure (1) rigide avec d'un côté une surface sphérique concave (2) et à l'autre côté unesurface convexe (3) contenant un ensemble de trous (4) pour y loger des transducteurs d'ultrason (5). La disposition et le nombre des trous sont variables en fonction des besoins. La face interne (6) des trous (4) est plane et son centre est perpendiculaire au rayon de courbure (7) de la surface sphérique (2). Les transducteurs d'ultrason (5) sont fixés ou collés au centre des faces internes (6) des trous (4). L'épaisseur (8) entre les deux faces (2 et 6) correspond au quart d'onde des ultrasons traversant cette couche, ce qui permet leur transmission maximale. Les ondes d'ultrason produites par les transducteurs (5) vont se concentrer sur le point focal (9), mais la distance entre le bord du transducteur et le point focal (10) est un peu plus que la distance entre le centre du transducteur et le point focal (11), donc il y aVpetit retard pour les ondes venant du bord du transducteur pour arriver au point focal par rapport à celles venant du centre du transducteur. Pour certaines applications, ceci n'est pas gênant du tout et peut être négligé. Pour d'autres applications par contre, une correction est nécessaire pour que les ondes venant de n importe quelle partie du transducteur arrivent en même temps au point focal. Habituellement, un liquide (12) est utilisé comme milieu de conduction entre la structure (1) et le point focal (9), et la vitesse des ultrasons dans ce liquide est inférieure à la vitesse dans la structure (1). La première méthode de correction consiste à accentuer la courbure sur la surface concave (2) en face du transducteur, de manière symétrique par rapport au centre du transducteur. Le dégré de courbure est fonction de deux facteurs: la différence des vitesses des ultrasons dans la structure (1) et dans le liquide (12), et la différence des distances (10 et 11). L'épaisseur (8) correspondant au quart d'onde doit toujours être respectée. ( Fig. 2) La deuxième méthode de correction consiste à transformer la face interne plane (6) des trous en une face courbée, suivant et parallèle à la surface concave (2). Les transducteurs utilisés ici sont courbés au même dégré pour pouvoir y être fixés ou collés précisément. L'épaisseur (8) est la même. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la concentration ou focalisation des ondes d'ultrason pour des applications diverses, notamment pour la lithotripsie et l'hyperthermie en médecine, et pour les tests non-destructifs des matériaux. REVENDICATIONS 1) Dispositif de support et de protection des transducteurs d'ultrasons qui sert en même temps comme un dispositif pour concentrer ou focaliser des ultrasons et comme un disp#ositif pour faciliter la transmission des ultrasons caractérisé en ce qu'il comporte une structure (1) rigide présentant une surface sphérique concave (2) et une surface convexe (3) contenant un ensemble de trous (4) pour y loger des transducteurs d'ultrasons (5). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face interne (6) des trous (4) est plane et le centre de la face interne (6) est perpendiculaire au rayon de courbure (7) de la surface sphérique concave (2) et les transducteurs d'ultrasons (5) sont fixés ou collés au centre des faces internes (6) des trous (4). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'épaisseur (8) entre les deux faces (2 et 6) correspond au quart d'onde des ultrasons traversant cette couche. 4) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la surface concave (2) en face des transducteurs a une courbure plus accentuée, de manière symétrique par rapport au centre des transducteurs, pour tenir compte de la différence des distances (10) et (11) et de la différence des vitesses des ultrasons dans la structure (1) et dans le liquide (12), tout en conservant l'épaisseur (8) correspondant au quart d'onde. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face interne (6) des trous (4) a la même courbure et est parallèle à la surface sphérique concave (2) et les transducteurs utilisés sont courbés au même dégré pour pouvoir y être fixés ou collés précisément, tout en conservant l'épaisseur (8) correspondant au quart d'onde.