I.2. GENERALITE SUR LES SONDES ET LA TECHNIQUE DOPPLER
I.2.1. LES SONDES :
La sonde est la partie essentielle constituant
l'échographie, elle est la source des ondes ultrasonores dans
l'échographe, et elle convertit les échos en signaux
électriques, un transducteur.
Alors un transducteur est un élément qui
transforme une forme d'énergie en une autre. Un transducteur ultrasonore
est un matériau piézo-électrique dont sa fonction est
d'émettre et de recevoir les ondes ultrasonores.
Fig. I.4 : La sonde
échographique
I.2.1.1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN TRANSDUCTEUR
:
Le principe de fonctionnement d'un transducteur est
basé sur le phénomène de la
piézo-électricité, en appliquant un courant alternatif sur
un cristal piézoélectrique, le cristal se comprime et se
décomprime alternativement et émet un son dont la
fréquence dépend des caractéristiques du cristal. Le
même élément est utilisé pour transformer en courant
électrique les ultrasons qui reviennent vers la sonde après
été réfléchis.
Fig. I.5 : Principe de fonctionnement du
transducteur
La sonde n'émet pas donc des ultrasons en continu, mais en
rafale. Pendant le reste du temps.
La sonde est `en attente' pour capter les ultrasons. La
durée des rafales est très courte, de l'ordre de quelques
microsecondes, et correspond à l'émission de 3 cycles environ en
moyenne. La durée de la période d'attente est plus longue, de
l'ordre de la milliseconde. La fréquence de répétition du
cycle est donc de l'ordre du KHz, ce qui donne l'impression d'une imagerie en
temps réel.
Les transducteurs contenus dans les sondes d'échographie
sont généralement des céramiques de Plomb Zirconite de
titane (PZT).
I.2.1.2.CONSTRUCTION DE LA SONDE :
Une sonde doit contenir trois éléments essentiels :
la céramique, la couche d'amortissement et l'adaptateur
d'impédance.
Fig. I.6 : Construction de la sonde
échographique. I.2.1.2.1. La Céramique :
La céramique est l'élément actif de la
sonde, sa forme et sa structure varie considérablement d'une sonde
à l'autre mais le principe reste le méme. Elle est
constituée le plus souvent de Titanate ou de Zirconite de plomb (PZT)
aux fortes propriétés piézo-électriques.
Chaque céramique se caractérise par la
fréquence de résonance conditionnée par la nature du
matériau et par son épaisseur :
f = K /E
Avec : f = fréquence de résonance
E = épaisseur
K = constante
Cette céramique est faite d'un ou de plusieurs
éléments placés côte à côte et
isolés acoustiquement les uns des autres. Leur taille est de 1 mn
environ et ils sont séparés par une distance de 0,61 mm.
La face avant et la face arrière sont recouvertes d'une
couche métallique : l'électrode antérieure est mise
à la masse alors que l'électrode ou les électrodes
postérieurs sont connectées à un générateur
de courant électrique de haute fréquence.
I.2.1.2.2. Couche d'amortissement :
La couche d'amortissement est placée en arrière
des céramiques, il est constituée par de l'araldite
chargée d'une fine poudre de plomb ou de tungstène et maintient
le ou les éléments piézo-électriques en place.
Elle a deux fonctions essentielles :
· Amortir les vibrations de la céramique
après l'impulsion électrique (effet de la sonnette) afin
d'obtenir un durée d'impulsion courte (pulse ultrasonore).
· Absorbe les rayonnements ultrasonores émis vers
l'arrière car il entraînerait des échos parasites.
Elle influe sur la bande passante de la sonde et sur son rendement
:
· La bonde passent correspond aux fréquences du
faisceau situées de part et d'autre de la fréquence de
résonance, permettant de produire des ultrasons avec une perte
d'intensité inferieur à 6dB. Plus fort est l'amortissement, plus
large est la bonde passante mais moins bon est le rendement de la sonde.
· Le rendement correspond au rapport des énergies
électrique et acoustique.
I.2.1.2.3. Adaptateur d'impédance :
Réalisé en matériau non conducteur, il
isole la peau du sujet de l'électrode antérieure et
protège la céramique. Mais surtout il est chargé
d'éviter un trop grande réflexion du faisceau ultrasonore compte
tenu de la forte différence d'impédance de la céramique et
de la peau : il possède une impédance intermédiaire.
Z adaptateur vZ céramique .
Z peau
Afin d'améliorer la sensibilité de la sonde, son
épaisseur doit égal au quart de la longueur d'onde : cela assure
l'équivalent optique d'un traitement antireflet.
E = ë / 4
Avec : E = épaisseur.
ë = longueur d'onde
De plus, la vitesse de propagation des ultrasons y
étant différente de celle observée dans le corps humain,
cet adaptateur d'impédance peut en fonction de sa forme modifier la
géométrie du faisceau et assurer une focalisation
mécanique (lentille acoustique).
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