Caratterizzazione e modellizzazione di trasduttori ultrasonici MEMS : sviluppo di un setup sperimentale ed applicazione allo studio di CMUT innovativi

The present work, carried out at Sensor and Detectors Laboratory of the Department of Electronics, Information Technology and Bioengineering of Politecnico di Milano, concerns the study of CMUT devices (Capacitive Micromachined Ultrasound Trans- ducer); they are ultrasound transducers with electrostatic actuation and capacitive readout produced in micromechanical technology (MEMS). The activity mainly inclu- des the characterization and the operation with ultrasound with the goal of obtaining a characterization of the emission-detection profile and to verify the performances in some presented examples of application. For this study an experimental setup, consisting of a mechanical setup and implementing electronics for actuation and multi-channel low noise detection, has been developed. The obtained results were compared with the predictions of the theoretical models presented in the literature and their validity were confirmed with simulation performed with Simulink’s models.

Il presente lavoro di Tesi, svolto presso il Laboratorio di Sensori e Rivelatori del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, riguarda lo studio di dispositivi CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasound Trans- ducer); essi sono trasduttori ad ultrasuoni a lettura e attuazione capacitiva realizzati con tecnologia micromeccanica (MEMS). L’attività comprende principalmente la caratterizzazione e l’operazione con ultrasuoni con lo scopo di ottenere una caratteriz- zazione del profilo di emissione-ricezione dei trasduttori e di verificare le performance in alcuni esempi di applicazioni presentati. A tal fine è stato sviluppato un setup sperimentale, costituito da un setup meccanico e dall’elettronica di attuazione e di lettura multicanale a basso rumore. I risultati ottenuti sono stati confrontati con le previsioni di modelli teorici presenti in letteratura e la loro validità è stata confermata tramite simulazioni con modelli Simulink.