□ 劉旭紅 本報記者 史玉成

　　醫院的B超、血管心臟超聲檢查，工業中的超聲探傷、超聲無損檢測……超聲，在人們生産生活中應用十分廣泛。那麼，超聲檢查的準確度和分辨力是靠什麼來保障的呢？怎樣才能提高呢？這就是中國計量院力聲所楊平團隊目前研究工作的重要內容。

　　最近，楊平團隊採用鐳射外差法建立高頻水聽器校準裝置，將我國高頻超聲測量的頻率上限由現有基準的5MHz提高到60MHz，為超聲應用提供標準更高、精度更準的“尺子”。

　　楊平介紹説，人們習慣上將頻率高於20kHz的聲波稱為超聲波，超聲因其指向性好，穿透能力較強，易於獲得較集中的聲能，被廣泛應用於醫學診斷、治療以及工業檢測等領域。在醫學影像領域，超聲設備尤其是B超，因其無創、無痛、方便、直觀，已成為使用量最大、頻次最高、涉及人群最廣的設備之一。我國也已成為全球最大的超聲診斷設備生産和使用國，超聲設備年産值達到百億元；在工業檢測領域， 超聲檢測也是最主要的無損檢測技術之一。關鍵設備檢測、飛行器關鍵部件、半導體行業中高純度濺射靶材等高端製造業的産品品質控制都離不開超聲檢測。

　　在影響超聲診斷設備安全評估、性能評價的眾多因素中，高頻水聽器是楊平團隊最為關鍵的器件。據楊平介紹，高頻水聽器其實就是一種在水裏能聽見聲音的高頻感測器，能將水裏的超聲信號接收並轉化為電信號。高頻水聽器的靈敏度準確與否，對於保障超聲診斷設備的安全性、超聲治療設備的劑量準確性至關重要，對於確定超聲換能器也就是人們常説的超聲探頭參數、制定檢測方案、定量評估檢測結果尤為重要。

　　在實際應用中，超聲診斷、檢測的分辨力與介質中的波長密切相關。一般來説，波長越小，頻率越高，超聲波檢測的分辨能力也越高。如1MHz的超聲波在人體中的波長大約為1.5mm，而10MHz的超聲波在人體內波長大約為0.15mm，理論上可將檢測的空間解析度提高10倍。

　　為了得到更高的診斷及檢測分辨力，目前用於眼科、皮膚及血管內成像等檢查的超聲診斷設備工作頻率已達到40 MHz甚至60MHz，因此相應地對高頻水聽器校準頻率範圍提出了越來越高的要求。但我國原有的高頻水聲基準頻率範圍為0.5MHz～5MHz，其頻率範圍已不能滿足國內超聲相關企業的溯源需求，更不能滿足醫用超聲、高端裝備製造等行業的發展需求。我國高端的高頻水聽器、超聲換能器基本都要到國外去溯源，不僅成本高，而且每次都需要幾個月甚至一年的時間，嚴重制約了相關産業的發展。

　　為此，楊平團隊于2009開始了該方面的研究。經過努力，課題組採用互易技術和鐳射外差技術兩種方法分別建立了我國高頻水聽器校準裝置，其中高達60MHz的鐳射外差校準能力為國際上首次開展。課題組利用鐳射外差技術開展的高頻水聽器校準能力，頻率範圍為5 MHz~60 MHz，測量不確定度優於16%( k=2 )，校準頻率範圍及不確定度水準步入國際第一梯隊。“原理正確，方法可行，結果可靠，不確定度水準達到國際先進水準。”專家鑒定意見這樣評價道。

　　楊平介紹説，通過薄膜水聽器的比對，課題成果的技術水準與此方面公認技術能力最高的英國、德國“並駕齊驅”。同時，鐳射外差技術比英國、德國目前採用的鐳射零差技術具有明顯的技術優勢，主要體現在：測量高頻聲壓的資訊更豐富，聲壓的上限更高，各種系統效應影響較小，修正帶來的不確定度較小等。此外，該技術有望為高強度聚焦超聲場中的焦點聲壓測量提供可行的技術手段。

　　業內專家表示，高頻水聽器校準及超聲換能器聲場形態參數測量能力的建立，將為我國醫用超聲、飛機製造、半導體靶材製造等産業提供頻率更高、量值更準的測量校準服務，為其設備研發、品質控制提供更加精準的技術支撐。

　　目前，中國計量院的高頻水聽器校準能力已參加了最近一次由國際計量局組織的國際關鍵比對，項目研究內容得到國際同行的廣泛關注，並被英國國家物理實驗室(NPL)徵集列入其牽頭的歐盟計量聯合研究備選項目。相關校準和測量能力的建立，將有望帶動我國超聲相關産業的産品品質和性能得到國際市場的認可。