均勻聲場的設計

由於探頭的照射能量是以高斯分佈的方式呈現，造成照射區域部分能 量集中。為了使照射能量不只集中於單一區塊，而是能夠將能量均勻的分 佈於照射面上，參考前人之文獻[30]，設計一楔型塊，使探頭所照射的能量 在經過該楔型塊後，能在照射面上產生能量均勻的波。

本楔型塊的設計，採取讓楔型塊的外型上截除了一角，並從該截除面 安裝超音波探頭，如此一來使得聲波能夠在此楔型塊內不斷地進行反射，

在經過不斷地反射之後，整個聲場理論上會達到均勻，即空間中任一點的 能量都相等，且任一聲波在各方向傳遞的機率接近相同。此外考慮到楔型 塊的面與面間距，也必須非波長的整數倍，以避免駐波的產生使得能量只 駐留在該處。設計此一楔型塊的尺寸為 62 mm × 65 mm × 120 mm，並截 除每一邊長均為 75 mm 的正三角形，如圖 3.25 所示，即為本實驗所設計之 楔型塊。在楔型塊上，角與邊的部分均予以圓角圓邊處理，此一設計乃是 讓聲能在該楔型塊傳遞時，有更多可供反射的機會，使波的擴散更為均勻。

由於研究上的限制，無法取得成對之 10、20 與 60 kHz 探頭，以收發 分置的方式來了解超音波經由照射該楔型塊時，楔型塊中是否達到均勻聲 場。故以實驗室現有之最低頻成對探頭 250 kHz 做為激發聲源，藉由收發 分置來得知入射之超音波於各面是否達到均勻之聲場，根據此 250 kHz 探

頭之頻率響應圖得知，230 kHz 與 270 kHz 也是在頻率響應之區間。一般為 了製造均勻的聲場，通常是使用變頻的方式來產生均勻的效果。但本研究 是以改變照射場的型狀，以一單頻來做激發源。為了解不同頻率在此一楔 型塊中，不同面上的聲能分佈情形，故以函數產生器分別激振 230 kHz、250 kHz 與 270 kHz 的頻率，檢驗在楔型塊上的那一個面能形成較均勻的聲場。

量測楔型塊上不同面之聲場分佈，如圖 3.26 所示，即為楔型塊各個面之示 意圖。每個面上量測五點之後，以 Matlab 繪出其聲場分佈圖。此部分於 4.5 節討論之。最後再以所製之楔型塊經由低頻超音波進行超音波導入，研究 均勻的超音波能量照射對於超音波導入的影響。

圖 3.1 引致空孔效應所需之門檻聲強與頻率的關係[33]

圖 3.2 豬皮組織波速量測示意圖

圖 3.3 探頭聲場變化

圖 3.4 探頭聲場量測示意圖

圖 3.5 熱療機探頭聲場分佈圖

圖 3.6 擴散聲場[31]

圖 3.7 超音波熱療機

圖 3.8 聲博公司製超音波探頭

圖 3.9 三個低頻探頭之阻抗響應圖

圖 3.10 函數產生器/任意波形產生器

圖 3.11 功率放大器 Amplifier Research 25A250A

圖 3.12 功率放大器的頻率與功率放大輸出圖

圖 3.13 利用解割刀截取豬皮組織圖

圖 3.14 改良式 Franz 擴散池架構示意圖

圖 3.15 單點式磁性攪拌機與攪拌子（箭頭所指之處）

圖 3.16 高效能液相層析儀

圖 3.17 數位示波器 LeCory 9410

圖 3.18 金相顯微鏡(1 為 CCD 數位攝影機；2 為目鏡；3 為物鏡；4 為載座)

圖 3.19 PVDF 針型水下麥克風

圖 3.20 PVDF 針型水下麥克風探針特性曲線圖

圖 3.21 AE 探頭

圖 3.22 AE 探頭之頻率響應圖

圖 3.23 改良式 Franz 擴散池

圖 3.24 超音波導入系統架構圖(1 為超音波熱療機；2、3 分別為擴散池上 下槽；4 為磁性攪拌機；5 為冷卻水；6 為循環系統)

圖 3.25 為達到均勻聲場所設計的楔型塊

圖 3.26 楔型塊之量測區域示意圖