專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全108 年第 35 題單選題
超音波探頭中包含匹配層(matching layer)、壓電晶體(piezoelectric element)、阻尼(damping)等,下列何者不會因為阻尼而減少?
A效率(efficiency)
B空間脈波長度(spatial pulse length)
C折射(refraction)正確答案
D脈衝持續時間(pulse duration)
C正確答案
阻尼層用來縮短脈波、提升軸向解析度,但會犧牲效率;折射屬於介質界面現象,與阻尼無關。
為什麼答案是 C
折射發生在兩種不同聲阻抗介質的界面,由聲速差與入射角決定(Snell's law),是組織內物理現象,與探頭內阻尼設計毫無關係。
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完整詳解
Pro · 無限重點 阻尼層用來縮短脈波、提升軸向解析度,但會犧牲效率;折射屬於介質界面現象,與阻尼無關。
阻尼=「煞車」,會讓脈波變短、能量變弱。折射發生在組織界面,跟探頭內部阻尼八竿子打不著。
逐選項分析
A✕
阻尼會吸收壓電晶體的振動能量,使輸出能量下降,因此「效率」確實會因阻尼而降低,這是換取軸向解析度的代價。
B✕
空間脈波長度 = 波長 × 每脈波週期數。阻尼讓晶體快速停振,週期數變少,故 SPL 縮短,軸向解析度提升。
C✓ 正確
折射發生在兩種不同聲阻抗介質的界面,由聲速差與入射角決定(Snell's law),是組織內物理現象,與探頭內阻尼設計毫無關係。
D✕
脈衝持續時間 = 週期數 × 週期長度。阻尼讓晶體振盪迅速衰減,週期數減少,故 PD 縮短,這也是阻尼的主要目的。
超音波探頭阻尼層的影響
| 項目 | 有阻尼 | 無阻尼 | 影響 |
|---|
| 脈衝持續時間 PD | 短 | 長 | 阻尼縮短 |
| 空間脈波長度 SPL | 短 | 長 | 阻尼縮短 |
| 軸向解析度 | 佳 | 差 | 阻尼提升 |
| 效率(能量輸出) | 低 | 高 | 阻尼降低 |
| 頻寬 bandwidth | 寬 | 窄 | 阻尼變寬 |
| 折射 | 無關 | 無關 | 與阻尼無關 |
題目把「探頭結構」與「波傳遞現象」混在一起,誘導考生以為所有超音波參數都會受阻尼影響。其實折射是組織內聲速與入射角決定的界面現象,跟探頭怎麼設計無關,必須清楚劃分「探頭端」與「組織端」。