Caractérisation et modélisation de transducteurs haute fréquence utilisant les technologies de films épais piézoélectriques

National audienceLévolution de limagerie médicale haute résolution est fortement liée aux développements et à lamélioration des transducteurs ultrasonores haute fréquence. Aujourdhui, les technologies de films épais piézoélectriques (correspondant à des épaisseurs de quelques dizaines de micromètres) permettent de délivrer des performances électromécaniques comparables à celles des céramiques massives standard. Ces films épais sont intégrés dans des structures multi-couches, en utilisant différentes méthodes de dépôt, ce qui simplifie le procédé de fabrication des transducteurs. Toujours dans lobjectif de minimiser les étapes de fabrication des transducteurs, un substrat en PZT poreux est directement utilisé comme backing. A des fréquences de fonctionnement autour de 30 MHz et au-delà, la caractérisation et la modélisation de ces transducteurs restent délicates car la précision requise en termes de résolution spatiale est élevée (de lordre de quelques micromètres). Dans ce cadre, deux transducteurs haute fréquence, un plan et un incurvé (respectivement basés sur des films épais piézoélectriques déposés par sérigraphie et tamponnage), avec une fréquence centrale à 30 MHz, ont été fabriqués. Ils ont ensuite été modélisés par une méthode numérique hybride (FD-PSTD) [1] adaptée pour les configurations axisymétriques. Cet algorithme couple les méthodes par différences-finies et pseudospectrale permettant de modéliser la génération et la propagation des ondes acoustiques dans un transducteur et son environnement. Les résultats théoriques ont été comparés avec les déplacements expérimentaux mesurés à la surface des transducteurs (par interférométrie LASER) et les caractéristiques du champ de pression rayonné (mesures effectuées avec un hydrophone haute-fréquence). Les comparaisons satisfaisantes entre ces résultats ont permis détudier linfluence de certains paramètres de fabrication (comme les propriétés des électrodes) dans le but doptimiser les performances des transducteurs. [1] E. Filoux et al. , Modeling of Piezoelectric Transducers with Combined Pseudospectral and Finite-Difference Methods, Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 123(6), pp. 4165-4173, 200