專技高考-醫事放射師放射線器材學（包括磁振學與超音波學）109 年第 32 題單選題
有關超音波換能器匹配層（matching layer）的敘述，下列何者正確？
A其聲阻抗是壓電元件的2倍
B其功能是改善聲波傳輸進入組織正確答案
C可增加超音波在換能器表面的反射
D在改善聲波傳輸方面，單層匹配層優於多層匹配層
B正確答案
匹配層位於壓電元件與組織間，目的是降低聲阻抗差、減少反射、提升聲波傳輸效率。
為什麼答案是 B
正解。壓電元件聲阻抗（約 30 MRayl）遠高於人體組織（約 1.5 MRayl），中間加匹配層作為「過渡橋樑」，可大幅降低界面反射，改善聲波傳入組織的效率。
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完整詳解
Pro · 無限重點 匹配層位於壓電元件與組織間，目的是降低聲阻抗差、減少反射、提升聲波傳輸效率。
看到「匹配層」就想：橋樑作用→讓聲波順利傳進人體，減少反射損耗。
逐選項分析
A✕ 陷阱
匹配層的聲阻抗應介於壓電元件與組織之間，理想值為兩者的幾何平均值（√Z元件×Z組織），絕非壓電元件的 2 倍。若為 2 倍反而會加劇阻抗失配。
B✓ 正確
正解。壓電元件聲阻抗（約 30 MRayl）遠高於人體組織（約 1.5 MRayl），中間加匹配層作為「過渡橋樑」，可大幅降低界面反射，改善聲波傳入組織的效率。
C✕
概念顛倒。匹配層的目的是「減少」反射、增加穿透，而非增加反射。反射越多代表能量損耗越大，影像品質越差。
D✕ 陷阱
相反。多層匹配層（multi-layer）能更平滑地過渡聲阻抗，提供更寬頻寬與更佳傳輸效率，優於單層匹配層。現代寬頻探頭多採多層設計。
超音波換能器結構與聲阻抗
| 層別 | 聲阻抗 (MRayl) | 功能 | 備註 |
|---|
| 壓電元件 (PZT) | 約 30 | 產生超音波 | 高阻抗 |
| 匹配層 (Matching) | 約 6-7 | 降低反射、改善傳輸 | 幾何平均 |
| 人體組織 | 約 1.5 | 目標介質 | 低阻抗 |
| 背襯層 (Backing) | 接近壓電元件 | 吸收後向波、縮短脈衝 | 提升軸向解析 |
超音波探頭的壓電晶體與人體組織之間聲阻抗差距極大,若直接接觸會導致超過 80% 的聲波被反射回來。匹配層的作用就是在兩者之間建立「阻抗階梯」,其理想阻抗值應為兩側材料聲阻抗的幾何平均數(√Z₁×Z₂),而非算術平均,這樣能讓聲波分段漸進式適應阻抗變化。考生常誤以為匹配層會增加反射,實際上正確設計的匹配層正是用來降低介面反射、提升穿透率。此外要記得:單層匹配只能針對特定頻率最佳化,多層匹配能涵蓋更寬頻寬,這也是為什麼現代高階探頭都採用四分之一波長多層結構的原因。 
