Capacitive micromachined ultrasonic transducer
الٹراسونک ٹرانسڈیوسر کے میدان میں کیپیسیٹیو مائیکرو مشین الٹراسونک ٹرانسڈیوسر (سی ایم یو ٹی) ایک نسبتا نیا تصور ہے۔ آج کل زیادہ تر تجارتی الٹراسونک ٹرانسڈیوسر پیزو الیکٹرکٹی پر مبنی ہیں۔ سی ایم یو ٹی وہ ٹرانسڈیوسر ہیں جہاں توانائی کی منتقلی صلاحیت میں تبدیلی کی وجہ سے ہوتی ہے۔ سی ایم یو ٹی مائیکرو مشیننگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے سلکان پر بنائے جاتے ہیں۔ ایک کیویٹی سلکان سبسٹریٹ میں بنتی ہے، اور کیویٹی کے اوپری حصے پر معطل ایک پتلی پرت ایک جھلی کے طور پر کام کرتی ہے جس پر ایک دھاتی پرت الیکٹروڈ کا کام کرتی ہے، ساتھ ہی سلکان سبسٹریٹ جو نیچے الیکٹروڈ کے طور پر کام کرتا ہے۔ اگر متعصبانہ الیکٹروڈ پر اے سی سگنل لگایا جاتا ہے، تو کمپن کرنے والی جھلی دلچسپی کے ذریعہ الٹراسونک لہریں پیدا کرے گی۔ اس طرح یہ ٹرانسمیٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ دوسری طرف، اگر الٹراسونک لہروں کو متعصبانہ سی ایم یو ٹی کی جھلی پر لگایا جاتا ہے، تو یہ متبادل سگنل پیدا کرے گا کیونکہ سی ایم یو ٹی کی صلاحیت مختلف ہوتی ہے۔ اس طرح یہ الٹراسونک لہروں کے وصول کنندہ کے طور پر کام کرتا ہے۔ چونکہ سی ایم یو ٹی مائیکرو مشین والے آلات ہیں، اس لیے اس ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ٹرانسڈیوسرز کی 2 ڈی صفوں کی تعمیر کرنا آسان ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سی ایم یو ٹی کی بڑی تعداد کو ٹرانسڈیوسر صف میں شامل کیا جا سکتا ہے جو دیگر ٹرانسڈیوسر ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں بڑی بینڈوتھ فراہم کرتا ہے۔ سی ایم یو ٹی کا استعمال کرتے ہوئے ہائی فریکوئنسی آپریشن حاصل کرنا اس کے چھوٹے طول و عرض کی وجہ سے آسان ہے۔ آپریشن کی تعدد کا انحصار خلیے کے سائز (جھلی کی گہا) اور جھلی کے طور پر استعمال ہونے والے مواد کی سختی پر ہوتا ہے۔ چونکہ یہ سلکان پر بنایا گیا ہے، اس لیے الیکٹرانکس کا انضمام سی ایم یو ٹی کے لیے دیگر ٹرانسڈیوسر ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں آسان ہوگا۔ بڑی بینڈوڈتھ کے ساتھ ہائی فریکوئنسی میں استعمال کرنے کی خصوصیات اسے میڈیکل امیجنگ میں ٹرانسڈیوسر کے طور پر استعمال کرنے کا ایک اچھا انتخاب بناتی ہیں، خاص طور پر انٹراوسکولر الٹراساؤنڈ (آئی وی یو ایس) میں۔ اس کی وسیع بینڈوتھ کی وجہ سے، اسے سیکنڈ ہارمونک امیجنگ میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سی ایم یو ٹی کو ہائیڈروفون کے طور پر استعمال کرنے کے لیے بھی کچھ تجربات کیے گئے ہیں۔ بناوٹ کے طریقے قربانی سے جاری ہونے والی سطح مائکرو مشیننگ سرفیس مائکرو مشیننگ سی ایم یو ٹی بنانے کا روایتی طریقہ ہے۔ اس طریقہ کار کی بڑی حدود میں قربانی کے مواد کے نقاشی/نکاسی کے راستوں کی تعمیر اور مہر لگانے کے لیے پیچیدہ مینوفیکچرنگ کا عمل شامل ہے۔ قربانی سے نکلنے والے راستوں کی ضرورت ٹرانسڈیوسرز کے لیے دستیاب جگہ کو کم کر دیتی ہے، جس سے قابل حصول آواز پیدا کرنے کی صلاحیت کم ہو جاتی ہے۔ مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران تہوں کی موٹائی پر محدود کنٹرول ؛ خلیے کی گہا کے اندر سیال کی باقیات کی وجہ سے محدود گہا کی موٹائی، جو خلیے کے اوپری اور نچلے حصوں کے درمیان ڈنک کا سبب بن سکتی ہے، اگر خلیہ کافی موٹا نہیں ہے۔ ویفر بانڈنگ ویفر بانڈنگ سب سے مقبول طریقہ ہے۔ اس طریقہ کار میں، ایک سی ایم یو ٹی دو الگ الگ ویفرز سے بنایا جاتا ہے، جو بعد میں خلیوں کو گہاوں کے ساتھ حاصل کرنے کے لیے بند کیے جاتے ہیں۔ ویفرز کا فیوژن بانڈنگ فیوژن بانڈنگ۔ ملٹی یوزر ایم یو ایم پی ایس (پولی ایم یو ایم پی ایس) عمل۔ ملٹی یوزر ایم یو ایم پی ایس میں تیار کردہ سی ایم یو ٹیز کی کارکردگی میں کمی کی اطلاع دی گئی تھی، جیسے کہ نسبتا کم گونجنے والی تعدد۔ انوڈک بانڈنگ انوڈک بانڈنگ میں، ویفرز کو اعلی درجہ حرارت پر اور برقی میدان کی موجودگی میں سیل کیا جاتا ہے۔ اوپر سے نیچے کا عمل اس طریقہ میں روایتی طریقے کے مقابلے میں مینوفیکچرنگ الٹی ترتیب میں کی جاتی ہے۔ ساختی جھلی سلکان نائٹرائڈ ایل پی سی وی ڈی میں ہے، لیکن پورا عمل کم درجہ حرارت کا ہے، اس لیے یہ سی ایم او ایس سے مطابقت رکھتا ہے۔ آلہ کی تابکار سطح پر کوئی نقاشی سوراخ نہیں ہیں۔ کنکشن پیڈ آلہ کے پچھلے حصے میں ہوتے ہیں، سلکان میں وی آئی اے کے ذریعے استعمال کیے بغیر، اور سلکان سبسٹریٹ کو مکمل طور پر ہٹا دیا جاتا ہے۔ آلہ کی صوتی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اپنی مرضی کے مطابق صوتی پشت پناہی کا استعمال کیا جاتا ہے۔ اس عمل میں کچھ ماسک (7-8) استعمال ہوتے ہیں۔ الیکٹریکل سرکٹس کے ساتھ انضمام جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، پیزو الیکٹرک ٹرانسڈیوسرز پر سی ایم یو ٹیز کے اہم فوائد میں سے ایک موجودہ مینوفیکچرنگ کے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے سی ایم یو ٹیز کو الیکٹریکل سرکٹس کے ساتھ مربوط کرنے کی صلاحیت ہے۔ بینچ مارکنگ سی ایم یو ٹی کی کارکردگی کو پچ کیچ اور پلس ایکو تجربات کا استعمال کرتے ہوئے بینچ مارک کیا جاتا ہے، اور آپریشن کی یکسانیت کا تجربہ ہوا اور وسرجن میں کیا جاتا ہے۔ پچ کیچ تجربے میں، ٹرانسڈیوسر کو ہائیڈروفون کا استعمال کرتے ہوئے بینچ مارک کیا جاتا ہے، اور پلس ایکو تجربے میں، ٹرانسڈیوسر کو منتقل کرنے اور وصول کرنے دونوں کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جبکہ ماپا ہوا سگنل کا موازنہ ہائیڈروفون کے ردعمل سے کیا جاتا ہے۔ ایپلی کیشنز سی ایم یو ٹی آن سی ایم او ایس ٹیکنالوجی اور فلپ چپ عمل سی ایم یو ٹی کو فرنٹ اینڈ الیکٹرانکس کے ساتھ سخت انضمام کی اجازت دیتا ہے، جو کہ آئی وی یو ایس جیسے چھوٹے طبی امیجنگ آلات کے لیے ضروری ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط سی ایم یو ٹی کے ساتھ الٹراساؤنڈ کے پھیلاؤ کے لیے سیمولیشن سافٹ ویئر: فیلڈ-II فوکس الٹراساؤنڈ ٹرانسڈیوسر