Paper5

2014 IEEE Biennial Congress of Argentina (ARGENCON)

Caracterización de Sensores Planos de Polímero
Piezoeléctrico para Tomografía Optoacústica
Martín González*#1, Patricio Sorichetti+2, Guillermo Santiago#3
*
#

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).

Grupo de Láser, Óptica de Materiales y Aplicaciones Electromagnéticas (GLOMAE), Departamento de Física, Facultad
deIngeniería, Universidad de Buenos Aires, Paseo Colón 850, C1063ACV, Buenos Aires, Argentina.

+

1

mggonza@fi.uba.ar

3

gsantia@fi.uba.ar

Grupo de Sistemas Dispersos-Laboratorio de Sistemas Líquidos (GSD-LSL), Departamento de Física, Facultad de
Ingeniería, Universidad de Buenos Aires, Paseo Colón 850, C1063ACV, Buenos Aires, Argentina.
2

psorich@fi.uba.ar

Abstract— In this work a procedurefor characterization of
polymeric piezoelectric sensors is proposed. Results are
presented for two sensors based on polyvinylidene fluoride
(PVDF). The electrical impedances of the sensors in the range
between 100 Hz and 30 MHz were measured. Then, the spatial
and temporal responses of near-field were determined using
thin circular absorbent objects excited by laser pulses. Finally,
the relativesensitivity to deformations was measured using a
laser focused on different points of the surface. The results
presented in this work are relevant for the development of
sensors based on this technology, with great potential for
optoacoustic tomography.
Resumen— En este trabajo se propone una metodología de
caracterización de sensores piezoeléctricos poliméricos planos
extensos y se presentanresultados para dos sensores basados
en polifluoruro de vinilideno (PVDF). La impedancia eléctrica
de los transductores se determinó en el rango entre 100 Hz y 30
MHz. Luego, se midió la respuesta espacial y temporal de
campo cercano con señales generadas por objetos absorbentes
circulares planos excitados por pulsos láser. Finalmente, se
determinó la sensibilidad relativa frente a deformacionesutilizando un láser enfocado sobre distintos puntos de la
superficie. Los resultados presentados en este trabajo son
relevantes para el desarrollo de sensores basados en esta
tecnología, de gran potencial para tomografía optoacústica.

I. INTRODUCCIÓN
Los polímeros piezoeléctricos, como el polifluoruro de
vinilideno (PVDF) y sus copolímeros, presentan gran
interés debido a sus propiedades físicas quepermiten su
utilización en gran cantidad de aplicaciones. Estos
materiales son flexibles, están disponibles como películas
delgadas, tienen un gran ancho de banda acústica, y sus
valores de impedancia acústica están próximos al del agua y
los tejidos biológicos (a las frecuencias de interés). Estas
propiedades los hacen muy útiles para aplicaciones
biomédicas donde estas ventajas compensanampliamente
sus limitaciones. Entre éstas se encuentran las elevadas
pérdidas dieléctricas y mecánicas y los relativamente bajos
coeficientes piro- y piezoeléctrico [1]. Las características
del PVDF y sus copolímeros han sido extensamente
estudiadas, destacándose que sus ventajas son relevantes

978−1−4799−4269−5/14/$31.00 c 2014 IEEE

281

para transductores de recepción de ultrasonido [2]. En
algunasaplicaciones es necesario disponer de emisores
ultrasónicos de banda ancha. Dado que estos suelen ser de
baja eficiencia, se puede superar dicha deficiencia a través
de la excitación con una fuente láser pulsada. Por ejemplo,
en la técnica denominada tomografía optoacústica (TOA),
pulsos láser de corta duración son entregados a través de
una fibra óptica a un objeto, generándose ondas de
ultrasonidodebido a la absorción de energía
electromagnética que son captadas por el transductor
polímero piezoeléctrico. A través de esta técnica se puede
conseguir una imagen de la muestra irradiada. La TOA tiene
gran potencial en aplicaciones en biomedicina,
particularmente en generar imágenes de tejidos in-vivo.
Algunas aplicaciones incluyen la generación de imágenes de
órganos superficiales como la...