JP3510201B2 - Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置 - Google Patents

Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置

Info

Publication number
JP3510201B2
JP3510201B2 JP2000320932A JP2000320932A JP3510201B2 JP 3510201 B2 JP3510201 B2 JP 3510201B2 JP 2000320932 A JP2000320932 A JP 2000320932A JP 2000320932 A JP2000320932 A JP 2000320932A JP 3510201 B2 JP3510201 B2 JP 3510201B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
lsaw
curve
coupler
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000320932A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002131295A (ja
Inventor
淳一 櫛引
雄 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2000320932A priority Critical patent/JP3510201B2/ja
Priority to DE60143009T priority patent/DE60143009D1/de
Priority to EP01124704A priority patent/EP1199548B1/en
Priority to US10/039,705 priority patent/US6668653B2/en
Publication of JP2002131295A publication Critical patent/JP2002131295A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3510201B2 publication Critical patent/JP3510201B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H5/00—Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/041—Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2456—Focusing probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/32—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise
    • G01N29/326—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise compensating for temperature variations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02881—Temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0421—Longitudinal waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集束超音波を用い
た超音波材料特性解析装置において、漏洩弾性表面波
（LSAW）の伝搬特性、特に位相速度の高精度な測定を行
なう方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】新しい物質・材料特性の解析・評価技術
として超音波材料特性解析装置が開発されている。超音
波材料特性解析装置による定量計測法においては、平面
超音波と集束超音波を用いることができる。集束超音波
を用いた定量計測法の一つにV(z)曲線解析法がある。こ
の手法では水を負荷した試料表面に励起される漏洩弾性
表面波（LSAW）の伝搬特性（位相速度・伝搬減衰）が計
測される。この計測のためには、点集束超音波ビーム(P
FB)と直線集束超音波ビーム(LFB)が使用できる。ここで
は、LFB超音波材料特性解析装置をとりあげて説明を進
める（（文献１）、（文献２）参照）。
【０００３】ＬＦＢ超音波材料特性解析装置は、ＬＦＢ
超音波デバイスと試料間の相対距離ｚを変化させたとき
に得られるV(z)曲線を解析することにより、水／試料境
界を伝搬するLSAWの伝搬特性を求めることができる。図
１は、超音波トランスジューサ１とＬＦＢ音響レンズ２
とから成る超音波デバイスと試料４系の断面図であり、
計測の原理を示すものである。水中における焦点を原点
として座標軸を図に示すようにとる。超音波トランスジ
ューサ１により励振した平面超音波を、ＬＦＢ音響レン
ズ２によりくさび状に集束し、水カプラ３を介して試料
４の表面に照射する。試料を焦点面５より超音波デバイ
ス側へ近づけた場合、試料４からの反射波のうち、超音
波トランスジューサ１の出力に支配的に寄与する成分
は、音響レンズ２の開口面の効果により近似的に図１に
示す＃０及び＃１の経路をとる成分のみとなる。＃０の
成分は試料からの直接反射成分であり、フェーザーＶ
0(z)と呼ぶ。一方、＃１の成分は、LSAWの励振臨界角θ
LSAWで試料４に入射し、試料４表面をLSAWとして伝搬す
る成分であり、フェーザーＶ1(z)と呼ぶ。各フェーザー
はそれぞれの経路における、位相及び振幅の距離ｚに対
する変化を考慮することにより、それぞれ式(1) 、式
(2) で表される。 Ｖ0(z)＝｜Ｖ0(z)｜exp｛j(-2kWz＋φ0)｝ (1) Ｖ1(z)＝｜Ｖ1(z)｜exp｛j(-2kWcosθLSAWz＋φ1)｝ (2) kw＝2πf/VW (3) ここで、kW及びVWは、それぞれ水中の縦波の波数及び速
度、ｆは超音波周波数、φ0、φ1は初期位相である。ト
ランスジューサー出力Ｖ(z)は式(4) のように、これら
の成分の和で与えられる。 Ｖ(z)＝Ｖ0(z)＋Ｖ1(z) (4) ここで、出力信号の振幅に着目すると、フェーザーＶ
(z)の振幅V(z)は式(5) で与えられる。 V(z)＝｜Ｖ(z)｜＝｜Ｖ0(z)＋Ｖ1(z)｜ (5) よって、V(z)曲線は、ｚに対するこの２つのフェーザー
の相対的な位相差の変化により、周期的に極大、極小を
とる波形となり、その干渉周期Δzは次式(6) で与えら
れる。 Δz＝2π/k(Δz)＝2π/2kW(1-cosθLSAW) (6) ここで、k(Δz)はV(z)曲線干渉波形の波数である。これ
より、V(z)曲線の周期Δzから次式(7) よりLSAW速度V
LSAWが求まる。また、V(z)曲線の波形減衰率よりLSAW伝
搬減衰が求まる。
【数４】
【０００４】図２は(111)面GGG(Gadolinium Gallium Ga
rnet)に対して超音波周波数f＝225MHzで測定したV(z)曲
線の例である。LSAWの伝搬方向は
【数５】 方向である。LSAW測速度を求めるためのV(z)曲線の解析
手順を以下に説明する。図３はV(z)曲線解析法のフロー
チャートである。通常、デシベルスケールで測定される
V(z)曲線（図４Ａ）をディジタル波形に変換してコンピ
ュータに読み込み、リニアスケールに変換する（ステッ
プＳ１）。超音波デバイスの特性を反映したVL(z)曲線
の近似曲線であるVL'(z)曲線を、V(z)曲線から差し引
き、VI'(z)曲線を求める（ステップＳ２）。VL'(z)曲線
としては、例えば、漏洩弾性波が励振されないテフロン
（登録商標）などに対して測定した図４Ｂに示すような
V(z)曲線を用いる。測定システム内で用いられる高周波
トーンバースト信号発生スイッチ回路におけるリーク電
気信号や、音響レンズ内の超音波の多重反射信号などに
より、VI'(z)曲線上に生じるスプリアスノイズ信号によ
る細かい干渉成分（図４ＡのV(z)曲線上に見られる細か
い干渉成分）を、デジタルフィルタにより除去する（ス
テップＳ３）。更に、VI'(z)曲線からデジタルフィルタ
を用いて、漏洩弾性波による干渉成分（Δz周期成分）
を除去して直流成分を含む低周波成分を表すΔVL(z)曲
線を合成し（ステップＳ４）、ΔVL(z)をステップＳ２
で求めたVI'(z)から引算することにより解析に必要な干
渉出力である図５Ａに示すようなVI(z)曲線を得る（ス
テップＳ５）。
【０００５】デジタルフィルタとしては、例えば、移動
平均法などを用いる。VI(z)曲線をFFT解析することによ
り図５Ｂに示すような周波数スペクトラム分布が得ら
れ、そのピーク周波数から周期Δｚが求まる（ステップ
Ｓ６）。水カプラ中の縦波速度VWは文献(3) により温度
の関数として既知であるから、V(z)曲線の測定と同時に
測定した水カプラの温度TWより、文献(3) からVWを得る
ことができる（ステップＳ７）。よって、ΔｚとVWより
式(7) からVLSAWが求まる（ステップＳ８）。なお、こ
こでは１つの漏洩弾性波モードのみが存在する場合を例
にあげて示したが、もちろん複数のモードが存在する場
合も、それぞれのモードに対する伝搬特性を求めること
ができる。また、図２に示したV(z)曲線においては、上
記スプリアスノイズ信号による細かい干渉成分を、移動
平均法により除去した後の波形を示している。これよ
り、VLSAWの測定精度は主にVWを決める水カプラの温度
の測定精度と、装置内で用いられるＺ（垂直）ステージ
の移動精度に依存することが分かる。
【０００６】そこで、温度の測定誤差がLSAW速度VLSAW
の測定精度に及ぼす影響を考えてみる。水カプラの温度
の測定誤差に対する、LSAW速度の測定誤差を式(7) に基
づき数値計算した。LSAW速度が2000m/s, 3000m/s, 4000
m/s, 6000m/s, 10000m/sの場合において、水温の真値を
23℃として、温度の測定誤差範囲±0.2℃における計算
結果を図６に示す。これより、例えば±0.002％のLSAW
速度の測定分解能を得るためには、カプラ温度の測定精
度には±0.02℃以内が要求されることが分かる。なお、
23℃付近において、水中の縦波速度は温度に対して線形
に変化し、その変化率は2.83(m/s)/℃である。
【０００７】図７はＬＦＢ超音波材料特性解析装置のブ
ロック図である。座標軸x, y, zは図中に示すようにと
る。電気回路部であるパルスモード測定システム６内の
送信回路６Ａにより発生された高周波トーンバースト信
号７は、超音波トランスジューサ１により超音波信号に
変換され、開口面が円筒状に形成されたＬＦＢ音響レン
ズ２により、水カプラ３を介してくさび状に集束されて
試料４に入射される。試料表面からの反射信号はトラン
スジューサ１により再び電気信号に変換され、その出力
が方向性ブリッジ８を介してパルスモード測定システム
６内の受信回路６Ｂによって検波され、振幅V(z)信号又
は複素Ｖ(z)信号としてA/D変換器９によりデジタル信号
に変換された後、コンピュータ１４内のデータ記録媒体
（図示せず）に保存される。試料４とＬＦＢ音響レンズ
２間の距離ｚを音響レンズの焦点位置から近づけなが
ら、トランスジューサ出力Ｖ(z)の振幅（振幅V(z)曲線
測定モード）、あるいは振幅と位相（複素V(z)曲線測定
モード）がｚの関数として記録される。このとき、機械
操作部１２内のＺステージ（図示せず）の移動距離ｚは
レーザー干渉測長器１５により測定され、移動距離ｚと
同期したパルスがA/D変換器９に送られる。また、熱電
対１０とデジタルボルトメータ１１を利用して、水カプ
ラ３の温度が同時に計測される。機械操作部１２はＺス
テージの他、LSAW伝搬特性の伝搬方向依存性を測定する
ためのθ（回転）ステージ、試料面上の分布を測定する
ためのＸＹ（水平移動）ステージ、アライメント用傾斜
ステージ、試料保持のための真空吸着機構を有する試料
台などにより構成されている。ＸＹステージ、Ｚステー
ジ、θステージ及びアライメント用傾斜ステージは、そ
れぞれモータにより駆動され、ステージコントローラ１
３により制御される。また、温度測定環境を高度に安定
化させるために、試料を含む機械操作部は恒温チャンバ
ー１６内に設置されている。更に、恒温チャンバー１６
の扉を開閉することなく、安定化した温度環境を維持し
たまま水カプラ３への水の補給、排水と試料４の交換を
行えるように、恒温純水給排水装置１７及び試料搬送装
置１８を備えている。コンピュータ１４はシステム全体
を制御し、V(z)曲線の測定・解析を行ないLSAW伝搬特性
を求める。
【０００８】ところで熱電対１０は測定中に超音波の伝
搬領域に直接挿入することはできないので、図７に示さ
れるように、できる限り超音波の伝搬領域の近くに設置
される。しかし、通常カプラ３内には温度分布が存在す
る。この主な原因は、水カプラの蒸発による気化熱のた
めにカプラ表面付近の温度が低下しカプラ内に温度勾配
が生じることと、空気の流れによりカプラ周辺の温度環
境に変動が生じることである。このため、実際に超音波
が伝搬している音響レンズの開口直下における温度は、
熱電対により測定される温度とは、多かれ少なかれ差が
生じている。これは、VWを見積もる際に誤差となり、LS
AW速度の測定精度を低下させる要因となる。このため、
試料周辺の温度環境の安定化がカプラ温度の高精度な測
定、即ち速度の高精度測定のために、極めて重要となっ
ている。
【０００９】そこで、装置全体を恒温室内に設置した
り、前述のように、試料を含む機械操作部全体を恒温チ
ャンバー内に設置することにより、測定温度環境を安定
化させ、LSAW速度の測定精度の向上が図られている。更
に、超音波デバイスと試料周辺部を閉空間あるいは半閉
空間にして空気の流れを極力遮断し、カプラ周辺の雰囲
気を過飽和状態に近くして蒸発を抑制すれば、カプラ内
の温度分布を低減させ温度環境を更に安定化することが
できることが示されている。これらの温度環境の安定化
により、測定再現性としては試料面上の一固定点におい
ては±0.002％が達成されている（文献(2)、文献(4)参
照）。また、水カプラ３内の温度分布による温度の測定
誤差やＺステージの移動誤差、超音波デバイスの周波数
特性などによるLSAW速度測定値の絶対値の誤差を、標準
試料を用いて校正する方法が提案されている（文献(5)
参照）。
【００１０】しかし、測定が長時間（例えば１時間以
上）に及ぶ場合は、蒸発によって水カプラの量が減少
し、得られるLSAW速度が変化してしまう。これは、カプ
ラ量によってカプラ内の温度分布が異なるためと考えら
れる。また、２次元分布の測定においては、一固定点に
おける場合と比較して測定分解能が低下する。これは、
試料台上に設置された試料の場所による試料表面の温度
分布や、２次元分布の測定の際におけるＸＹステージの
移動に伴う試料周辺の温度環境の変化のために、カプラ
内の温度分布が変化するためと考えられる。また、標準
試料を用いた絶対校正法においては、被検査試料と標準
試料の測定においてカプラ内の温度分布が等しいと仮定
しているが、実際にどの程度温度分布が一致しているの
か不明である。また、蒸発によるカプラ量の減少やＸＹ
ステージの移動が、カプラ内の温度分布にどの程度の変
動を生じさせるのか明らかとなっていない。更に、この
カプラ内の温度分布及びその変動は、カプラ量やカプラ
形状、試料及びその形状、測定温度環境、測定条件、あ
るいは超音波デバイス形状や装置によって異なっている
と考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
装置においては、水カプラ内にどの程度の温度分布が生
じているのか不明であり、LSAW速度の測定に対する測定
精度への影響が不明確であった。更に、LSAW速度の２次
元分布の測定や長時間測定などのように、測定中にカプ
ラ内の温度差に変動が生じるような測定条件の場合、温
度差の変動によるLSAW速度の測定誤差を除去することが
不可能であった。このため、今日の電子デバイス材料と
して用いられるような、均質性の高い単結晶材料基板な
どの面内における、わずかな弾性特性の変化を捉えるた
めには測定精度が不十分であった。本発明は従来の問題
点を解決するために、水カプラの温度の測定においてカ
プラ内の温度分布による、温度の測定誤差を補正するLS
AW伝搬特性測定方法、及びその方法を使った測定装置を
提供し、LSAW速度の測定精度を向上させることにより、
高精度な材料特性の解析・評価を可能にすることを目的
とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の、超音波材料特
性解析装置を用いたLSAW伝搬特性の精密測定方法におい
ては、予め熱電対などの温度測定素子を用いて、カプラ
内の温度が十分安定した状態において、試料面上の一固
定点で、カプラ内の温度分布を測定することにより温度
補正パラメータを求め、V(z)曲線測定時における温度モ
ニター領域の温度測定値を補正することにより、超音波
の伝搬領域における温度を高精度に求める。更に、例え
ば２次元分布測定などのように、カプラ内の温度分布が
変動するような測定条件の場合は、測定した複素V(z)曲
線、あるいは振幅V(z)曲線を利用して超音波の伝搬領域
における縦波の波数kWを測定し、これより伝搬領域の温
度及び縦波速度の変化を求める。具体的には、振幅と位
相の測定機能を有し、複素V(z)曲線が測定可能な装置に
おいては、V(z)曲線を構成する音響レンズ中心軸近傍を
伝搬する試料からの直接反射信号（フェーザーＶ0(z)）
を利用して、kWを求める。あるいは、V(z)曲線の位相情
報を用いてkWを求める。また、位相の測定機能を有しな
い振幅V(z)曲線のみが測定可能な装置においては、高周
波トーンバースト信号発生スイッチ回路におけるリーク
電気信号と、V(z)信号との干渉を利用してkWを求める。
あるいは、連続波参照信号とV(z)信号を干渉させる電気
干渉法によりkWを求める。更に、このkWを用いて、予め
温度安定状態において測定した試料面上の一固定点にお
ける温度を基準として、２次元分布の測定における温度
の変化を精密に求め、更にこれより縦波速度の変化を得
て、LSAW速度の測定誤差を除去する。以上により、音響
カプラ内の温度分布が変動するような測定条件下におい
ても、高精度なLSAW速度の測定を可能とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】試料面上の一固定点における水カ
プラ内の超音波の伝搬領域における温度を、正確に測定
する手順について述べる。図８に示すように水カプラ３
内の、くさび状集束超音波が伝搬する音響レンズ２開口
直下の領域Ａと、V(z)曲線測定時に水カプラの温度をモ
ニターする音響レンズ２近傍の領域Ｂに、それぞれ熱電
対１０を挿入し、カプラ内の温度分布が安定した状態に
おいて、領域Ａの温度TA 及び領域Ｂの温度TB を同時に
測定する。これより２点間の温度差ΔT（温度補正パラ
メータ）が式(8) により得られる。このΔTを用いて、
温度が十分安定している場合のV(z)曲線測定時における
領域Ａの温度TA は、領域Ｂにおける測定温度TBから式
(9) で求められる。 ΔT＝TA−TB (8) TA＝TB＋ΔT (9)
【００１４】予め測定した、被検査試料及び装置校正の
ための標準試料の、温度補正パラメータΔTM及びΔ T S
を用いることにより、V(z)曲線の測定・解析における温
度の測定誤差を除去し、被検査試料に対するLSAW速度を
求める手順を図９に示す。温度が十分安定した状態にお
ける試料面上の一固定点で、被検査試料及び標準試料に
対してV(z)曲線をV(z)M及びV(z)Sとして測定する。ここ
で、後述する手法により測定したV（z）曲線をFFT解析
して、水カプラ内の超音波の伝搬領域における縦波波数
を求める。その値が予め決めた範囲内で一定になるまで
V（z）曲線の測定を繰り返す。これにより、水カプラ温
度の安定性を確認する（ステップＳ１）。被検査試料と
標準試料についての温度差ΔTMとΔTSとが等しいか比較
し（ステップＳ２）、各々の測定において、試料周辺の
温度環境やカプラ量などの測定条件がほとんど同一で、
ΔTMとΔTSとが同じ場合には、後述のステップＳ５にお
ける絶対校正法によりΔTによる誤差も含めて校正され
るので、ここでは温度を補正せずに、それぞれの温度の
測定値TBM, TBSを被検査試料及び標準試料測定時のカプ
ラ温度TAM, TASとする（ステップＳ３）。次に、図３に
示したV(z)曲線解析法、及び文献(5) に示されている絶
対校正法を適用することにより、漏洩弾性波伝搬速度V
LSAWを得る（ステップＳ５）。これにより、簡便にLSAW
速度測定におけるカプラ温度の測定誤差の影響を除去
し、正確なLSAW速度VLSAWを得ることができる。一方、
被検査試料と標準試料の各々の測定条件が多少なりとも
異なり、図９のステップＳ２においてΔTMとΔTSが異な
る場合は、式(9) を用いて被検査試料と標準試料に対し
てΔTM, ΔTSによりそれぞれの測定温度TBM, TBSを補正
して得たTAM, TASをそれぞれの測定時のカプラ温度とす
る（ステップＳ４）。その後、V(z)曲線の解析及び絶対
校正を行い、VLSAWを求める（ステップＳ５）。あるい
は、ΔTMとΔTSが異なる場合でも、見積もられる誤差が
所定範囲内であれば温度を補正せずにステップＳ３を経
てステップＳ５で絶対校正法を適用することにより、LS
AW速度を測定することができる。
【００１５】ここで文献(5) に示されている絶対校正法
について簡単に説明する。まず、一定に設定した温度で
バルク標準試料（例えばＧＧＧ単結晶）に対し実際に測
定した音波伝搬速度と密度から求めた弾性定数より計算
したLSAW速度VLSAWの理論値を求める。図７の装置でLSA
W速度の測定に使用する超音波周波数ｆと前記測定温度
での文献(3) に示されている水中の音速VWを使って式
(7) からV(z)曲線の干渉周期Δｚ（図２参照）に相当す
る値をΔzS(calc)として求める。また、標準試料につい
てのV(z)曲線の測定結果V(z)SからΔzS(meas)を得る。
これらから校正係数K=ΔzS(calc)/ΔzS(meas)を得る。
この発明では、図７のコンピュータ１４内に、文献(3)
に基づく各温度での水中の超音波伝搬速度（縦波速度）
VWの実測データが表として設けられており、必要に応じ
てその表から測定温度に対応した伝搬速度VWを読み出し
て使用するものとする。次に被検査試料についてのV(z)
曲線の測定結果V(z)Mから求めたΔzM(meas)から校正し
たΔzMをΔzM=KΔzM(meas)として得る。この校正値ΔzM
とカプラ温度TWでの音速VWとを式(7) に代入して絶対校
正されたVLSAWを得る。ステップＳ２でΔTMとΔTSが異
なる場合は、ステップＳ５において以下のようにしてV
LSAWを求める。まず、バルク標準試料についてのカプラ
温度TAS=TBS+ΔT Sでの理論値VLSAWを上述と同様に計算
し、その値と水カプラの温度TAS での音速VWと周波数ｆ
から式(7) 中のΔｚを理論値ΔzS(calc)として求める。
また、標準試料についてのV(z)曲線の測定結果V(z)Sか
らΔzS(meas)を得る。これらから校正係数K=ΔzS(calc)
/ΔzS(meas)を得る。次に、被検査試料についてのV(z)
曲線の測定結果V(z)Mから求めたΔzM(meas)から校正し
たΔzMをΔzM=KΔzM(meas)として得る。この校正値ΔzM
と、データ表中の水カプラ温度TAM=TBM+ΔTMに対応する
水カプラ中の縦波速度VWとを式(7) に代入して絶対校正
されたVLSAWを得る。
【００１６】ところで、２次元分布の測定などのように
ＸＹステージの移動に伴い、カプラ内の温度分布が変動
する場合においては、必ずしも同一試料面上においてΔ
Tが一定であるとは限らない。そこで、測定したV(z)曲
線から水カプラ中の縦波の波数kWを求めて、これより測
定領域における温度及び縦波速度の変化を見積もること
により、任意の位置(x, y)での水カプラ中の超音波伝搬
速度VW(x, y)を求め、高精度なLSAW速度の測定を可能と
することができる。以下に、測定したV(z)曲線からkWを
求める方法を幾つか説明する。まず、複素V(z)曲線から
kWを求める手順を示す。前述のように超音波トランスジ
ューサ出力Ｖ(z)は、試料からの直接反射信号であるフ
ェーザーＶ0(z)と、試料表面をLSAWとして伝搬する信号
であるフェーザーＶ1(z)で構成される。(111)面GGGに対
して超音波周波数f＝225MHzで測定した複素V(z)曲線の
例を図１０Ａに示す。LSAWの伝搬方向は図２の場合と同
じ方向である。図１０Ｂは、図１０Ａのz＝-250μm〜-2
00μmの領域における波形の拡大図であり、複素V(z)曲
線が実数部と虚数部で表されていることが分かる。図１
０Ａに示したz＝-500μm〜-30μmの範囲の波形をFFT解
析して得られた、周波数スペクトラム分布を図１１に示
す。式(1) で示されるフェーザーＶ0(z)のｚに対する波
数k0(＝2kW)と、式(2) で示されるフェーザーＶ1(z)の
ｚに対する波数k1(＝2kWcosθLSAW)に対応する２つのス
ぺクトラムが得られる。よって、前者によるkW＝k0/2か
らkWが得られる。
【００１７】次に、振幅V(z)曲線からkWを求める手法に
ついて述べる。本装置で用いられている高周波トーンバ
ースト信号発生スイッチ回路においては、高周波トーン
バースト信号を形成する際に、リーク電気信号が生じ
る。このリーク電気信号は、高周波トーンバースト信号
と共に音響系（超音波デバイス／音響カプラ／試料）へ
送信され、大部分は超音波トランスジューサの入力電気
端で反射されて、試料からの反射信号と共に受信され
る。このため、トランスジューサー出力を構成する成分
として、図１に示したフェーザーＶ0(z)、Ｖ1(z)の他
に、リーク電気信号によるフェーザＶeが存在する。フ
ェーザーＶeは、音響レンズ／試料間の相対距離ｚに依
存せず、近似的に次式(10)で表される。 Ｖe＝｜Ｖe｜exp(jφe) (10) ここで、φeは位相項である。よって、このフェーザー
Ｖeの存在を考慮した超音波トランスジューサー出力の
振幅V(z)は、次式(11)のように表される。 V(z)＝｜Ｖ(z)＋Ｖe｜＝｜Ｖ0(z)＋Ｖ1(z)＋Ｖe｜ (11)
【００１８】図１２Ａに、(111)面GGGに対して超音波周
波数f＝225MHzで測定した振幅V(z)曲線の例を示す（図
４Ａと同じものである）。LSAWの伝搬方向は図２の場合
と同じである。用いた高周波トーンバースト信号発生ス
イッチ回路のON/OFF比は75dBであり、超音波励起のため
の高周波トーンバースト信号のキャリア信号及びリーク
電気信号の電力は、それぞれ＋17dBm及び−58dBmであ
る。このとき、検波信号におけるＶ(z)信号及びＶe信号
の電力は、試料が音響レンズの焦点（z＝0）に位置する
場合、それぞれ−8dBm及び−38dBmであった。Ｖ(z)信号
とＶe信号による細かい干渉波形が、V(z)曲線上全体に
見られる。従来、V(z)曲線解析法において、この干渉波
形はスプリアスノイズ成分、即ち不要な成分としてデジ
タルフィルタにより除去されていたものであるが（図３
ステップＳ３参照）、この波形を利用してkWを以下のよ
うに求めることができる。図１２Ａに示したV(z)曲線か
ら、超音波デバイスの特性曲線であるVL(z)曲線を差し
引き、更にデジタルフィルタによりVI(z)曲線を除去し
て抽出したＶ(z)信号とＶe信号の干渉成分を図１２Ｂに
示す。ここでは、VL(z)曲線としては、漏洩弾性波が励
振されないテフロン（登録商標）試料に対して測定した
V(z)曲線を用い、また、デジタルフィルタとしては移動
平均法を用いた。図１３Ａは、図１２Ｂのz＝−250μm
〜−200μmの領域における波形の拡大図であり、周期的
に変化する波形であることが分かる。図１２Ｂのz＝−5
00μm〜−30μmの範囲の波形をFFT解析することにより
得られた周波数スペクトラム分布を図１３Ｂに示す。こ
のFFT解析によりk0(＝2kW)及びk1(＝2kWcosθLSAW)に対
応する２つのスぺクトラムが得られる。複素V(z)曲線の
場合と同様に、kW＝k0/2よりkWが求まる。ところで、Ｖ
(z)信号とＶe信号との干渉波形において、高周波トーン
バースト信号発生スイッチ回路のON/OFF比が十分大きい
場合には、Ｖe信号の振幅が小さすぎるためにＶ(z)信号
との干渉波形（図１２Ｂ）を観測しがたくなる。このよ
うな場合は、超音波励起に用いる高周波トーンバースト
信号のキャリア信号のための信号発生器から分配された
連続波信号を、参照信号として用いる電気干渉法によっ
て（図１９参照）、図１２Ｂと同様な干渉波形を得るこ
とができる。
【００１９】ところで、V(z)曲線から求められる縦波の
波数kWは、式(3) で与えられる本来の周波数依存性の他
に、超音波の伝搬における回折等の影響による周波数特
性を含み、温度TW、周波数ｆにおける真の波数kWとわず
かに異なる。更に、使用する超音波デバイスによっても
異なる。そこで、V(z)曲線から求めた縦波の波数より、
水カプラ内の超音波の伝搬領域内の任意の点(x, y)にお
ける温度及び縦波速度を、温度安定時における基準点
(x, y)＝(0, 0)での温度TA0 及び縦波速度VW0を基準と
して求めることにより、２次元分布のLSAW速度測定にお
ける温度の測定誤差を除去し、被検査試料に対するLSAW
速度を求める手順を説明する。まず、VLSA Wの２次元分
布を測定する手順を図１４に示し、次に、任意の点(x,
y)における温度TA(x, y)及び縦波速度VW(x, y)を求める
手順を図１５、図１６に示す。なお、以降ではV(z)曲線
から得られる縦波の波数を、真の波数kWと区別するため
に、kW' と表記する。
【００２０】図１４にVLSAWの２次元分布を測定する手
順を示す。まず、温度が安定した状態において、標準試
料に対するV(z)曲線を測定する（ステップＳ１）。この
ときの領域Ｂの温度測定値TBS を、予め標準試料に対し
て求められている温度補正パラメータΔTSを用いて式
(9) で補正し、超音波の伝搬領域の温度TASを得る（ス
テップＳ２）。次に、被検査試料面上の基準点(0, 0)及
び任意の点(x, y)においてV(z)曲線を測定し（ステップ
Ｓ３）、そのV(z)曲線から超音波の伝搬領域における温
度TA(x, y)と縦波速度VW(x, y)を求める（ステップＳ
４）。次に図３に示したV(z)曲線解析法及び文献(5) の
絶対校正法により、VLSAWを得る（ステップＳ５）。な
お、ここでは温度安定時における標準試料に対するV(z)
曲線と温度TASの測定（図１４のステップＳ１、Ｓ２）
を、最初に行うものとして説明を進めたが、もちろん被
検査試料に対するV(z)曲線の測定（図１４のステップＳ
３、Ｓ４）の後に行っても構わない。また、固定点にお
けるV(z)曲線の測定において、超音波の伝搬領域の温度
TA0の安定状態は、V(z)曲線から求めた縦波波数kW0'が
予め決めた範囲内で一定となったかによって確認する。
図１５は図１４におけるステップＳ４でV(z)曲線から得
た波数を使ってVW(x, y)、TA(x, y)を求める手順の具体
例を示す。２次元分布の測定時における任意の点(x, y)
における、超音波の伝搬領域のカプラ温度TA(x, y)を、
温度安定時における超音波の伝搬領域内の基準点(0, 0)
での温度TA0 を基準として、次式(12)で表す。TA(x, y)
＝TA0＋ΔT(x, y) (12)まず、前述の図１
４のステップＳ３において温度安定時に基準点(0, 0)で
測定した、振幅あるいは複素V(z)曲線をFFT解析してkW0
'を求める（ステップＳ１）。また、このときの超音波
の伝搬領域の温度TA0 を、超音波ビーム近傍の温度測定
値TB0 、及び予め求められている温度補正パラメータΔ
TMを用いて、式(9) より求める（ステップＳ２）。次
に、図１４のステップＳ３において試料面上の任意の点
(x, y)で測定したV(z)曲線から、kW'(x, y)を求める
（ステップＳ３）。ところで、式(12)において
【数６】 であり、いま、VW' は式(3) で示すようにV(z)曲線から
得られるkW' と、VW'＝2πf/kW'の関係があるから、こ
れらを式(13)に代入すると、式(14)が得られる。
【数７】 VW' の温度に対する変化率dVW'/dTは、VWのそれとほぼ
等しいと考えられるので、文献(3) より予め各温度に対
する変化率のデータ表として求めておき、そのデータ表
から読み出すことができる（ステップＳ４）。よって、
式(14)よりΔT(x，y)が求まり（ステップＳ５）、式(1
2)からTA(x, y)が求まる（ステップＳ６）。同様に、２
次元分布の測定時における任意の点(x, y)における、超
音波の伝搬領域の縦波速度VW(x, y)を、温度安定時にお
ける超音波の伝搬領域内の基準点(0, 0)での縦波速度V
W0 を基準として、式(15)で表す。ここで、ΔVW(x, y)
は温度変化ΔT(x, y)に対する縦波速度の変化量で、23
℃付近におけるVWの温度に対する変化率は、文献(3) よ
り2.83(m/s)/℃であるから、式(16)のように表される。
よって、ΔT(x, y)が求まればΔVW(x, y)が求まり（ス
テップＳ７）、また、TA0から文献(3) よりVW0 が求ま
るので（ステップＳ８）、式(15)よりVW(x, y)が得られ
る（ステップＳ９）。
【数８】 あるいは、図１６に示すように、図１４のステップＳ３
において温度安定時の基準点(0, 0)で測定したV(z)曲線
からkW0' を求め（ステップＳ１）、図１４のステップ
Ｓ３で測定した任意の点(x, y)におけるV(z)曲線からkW
'(x, y)を求める（ステップＳ２）。式(13)又は式(14)
と式(16)より、ΔVWは式(17)で与えられるので、ステッ
プＳ３で式(17)からΔVW(x, y)を求める。ステップＳ４
で領域Ｂの測定温度TB0 から領域Ａの温度TA0 を求め、
ステップＳ５で文献(3) に基づいて温度TA0での水中の
超音波速度VW0 を計算し、ステップＳ６でVW0とΔVW(x,
y)から式(15)によりVW(x, y)が得られる（ステップＳ
６）。
【数９】 なお、被検査試料に対する温度安定時における基準点
(0, 0)でのkW0'の測定（図１５のステップＳ１及び図１
６のステップＳ１）は、任意の点(x, y)におけるkW'(x,
y)の測定（図１５のステップＳ３及び図１６のステッ
プＳ２）の前に行うとして説明を進めたが、もちろん測
定の途中、あるいは測定の後に行っても構わない。ま
た、ここでは基準点を原点(0, 0)としたが、温度分布が
測定されていれば、他の点を基準点にすることも可能で
ある。ここでは23℃付近の温度の場合を例にあげて説明
を進めたが、もちろん任意の温度において適用できる。
【００２１】図１７と図１８、１９に、図７におけるパ
ルスモード測定システム６内の振幅V(z)曲線、又は複素
V(z)曲線が測定可能な受信回路６Ｂの構成例を示す。図
１７に示す受信回路６Ｂは振幅V(z)曲線、あるいは直交
検波方式により複素V(z)曲線を測定する回路の例であ
る。高周波受信器２０に入力されたＶ(z)信号は、IF信
号に周波数変換された後、振幅検波器２１により、その
振幅値が検出される。あるいは、直交検波回路２２に入
力されたIF信号から、ミキサ２３Ａ，２３Ｂ及び90°移
相器２４を用いて、複素V(z)曲線の実数部と虚数部が検
出される。図１８に示す受信回路６ＢはＶ(z)信号の振
幅と位相を測定する場合の例である。図１７の受信装置
の場合と同様に、高周波受信器２０でIF信号に周波数変
換されたＶ(z)信号は、振幅検波器２１により、その振
幅が、また、制限増幅器２５とミキサ２３で構成される
位相検波回路２６により、その位相が測定される。この
位相情報を用いても、kW' を求めることが可能である。
図１９に、振幅V(z)曲線の測定において、V(z)曲線、及
びkW' を求めるためのＶ(z)信号と連続波参照信号の干
渉波形を得る、電気干渉法を行うための受信回路６Ｂの
例を示す。Ｖ(z)信号に高周波発信器２７からのRF-CW参
照信号を加算器２８により加えた後、高周波受信器２０
によりIF信号に周波数変換し、振幅検波器２１により検
波する。なお、図１７と図１８に示した受信回路６Ｂの
例では、Ｖ(z)信号をIF信号に周波数変換してから検波
しているが、もちろん、RF信号のままでRF-CW参照信号
を用いて検波してもよい。また、図１９の受信回路にお
いても、Ｖ(z)信号をIF信号に周波数変換してから、IF-
CW参照信号を加算し、検波してもよい。
【００２２】
【実施例】初めに、試料中央の一固定点において、カプ
ラ内の温度分布を熱電対により測定した例を示す。レン
ズ曲率半径1mmの200MHz帯のLFB超音波デバイスに対し
て、図８に示した領域Ａ、Ｂにおける温度を熱電対を用
いて測定し、２点間に生じている温度差を調べた。熱電
対間の距離は約3mmとし、領域Ａにおいては音響レンズ
開口と試料間の距離を焦点距離(1.15mm）とした。ＸＹ
ステージは原点位置（x＝y＝0）である。各熱電対は±
0.01℃で絶対校正してあり、各熱電対間の相対誤差は0.
005℃以内である。なお、試料を含む機械操作部全体
は、恒温チャンバー内に設置されており、チャンバー内
の相対湿度は40±1％である。ここで、空気／水カプラ
／試料／試料台の熱伝導系を考える。恒温チャンバー内
で温度平衡状態に保たれている試料に水カプラが付加さ
れると、水カプラの蒸発による気化熱のために試料温度
が低下し、上記熱伝導系に温度勾配が生じる。この温度
勾配は、水カプラ量、試料の熱伝導率及び試料の厚さに
依存すると考えられる。
【００２３】まず、水カプラ量と温度分布の関係を調べ
た。(111)面GGGウエハを試料台上に真空吸着により保持
し、測定はカプラ注入後、温度が十分安定してから行っ
た。図２０Ａに測定結果を示す。開口近傍の領域Ｂの温
度TB（○で示す）は、水カプラの蒸発による気化熱のた
めに、開口直下の領域Ａの温度TA（□で示す）に比べて
温度が低い。また、カプラ量が増えるとTA、TBともに小
さくなることが分かる。これはカプラ量が増えることに
より空気と接するカプラの表面積が大きくなり、蒸発量
が増え、気化熱が多く奪われるためと考える。図２０Ｂ
に式(8) より求めた２点間の温度差TA-TB、即ち温度補
正パラメータΔTを示す。カプラ量が少ないとΔTが大き
くなることが分かる。この装置においては、カプラ量が
0.5cc以上の場合、ΔTは0.053±0.01℃以内である。こ
のとき、LSAW速度の測定誤差は図６より-0.0053±0.001
%以内となる。カプラ量が0.6ccから1.2ccの間では、温
度差ΔTは0.057±0.003℃以内であり、その変化は小さ
い。このとき、LSAW速度の測定誤差は図６より-0.0057
±0.0003%以内となる。よって、例えば、カプラの初期
量を1.2ccとすれば、測定が長時間（例えば２〜３時
間）にわたり、多少カプラ量が蒸発により減少しても、
残量が0.5cc以上あれば温度差の変動は小さいことが分
かる。
【００２４】次に、試料の熱伝導率及び試料の厚さとカ
プラ内の温度分布の関係を調べるために、種々の固体試
料を用いてカプラ内の領域Ａ、Ｂにおける温度の測定を
行った。カプラ量は0.7ccとした。結果を図２１Ａに示
す。横軸は試料の熱伝導率を試料厚さで割った値であ
る。レンズ開口直下の領域Ａの方が温度が高い（□で示
したTA）。また、本測定条件下においては、カプラ温度
は試料の熱伝導率によって異なり、熱伝導率が大きい物
質ほどカプラ温度が高いことが分かる。図２１Ｂは図２
１Ａの測定結果に対し式(8) より求めた２点間の差分Δ
Tである。熱伝導率によって温度差も異なることが分か
る。熱伝導率が小さい物質ほどΔTが大きくなり、本測
定条件下では0.05〜0.14℃の温度差の変化が生じてい
る。本実験ではLFB超音波材料特性解析装置による材料
評価によく用いられる、試料の厚さで割った熱伝導率が
2×102〜5×105 W/(m2・K)の範囲にある単結晶やガラ
ス、金属材料においてはカプラ量が0.7ccと同一であれ
ば、温度差は0.063±0.008℃の範囲内である。この温度
の測定誤差を図６よりLSAW速度の測定誤差に換算すると
-0.0063±0.0008%に対応する。
【００２５】以上より、本測定条件下の試料中央の一固
定点においては、カプラ注入後、カプラ内部の温度分布
が安定化してからV(z)曲線の測定を開始すれば、各試料
に対して求められている温度補正パラメータΔTを用い
て、熱電対によるカプラ温度の測定値を補正することに
より、超音波の伝搬領域における温度を高精度に得るこ
とができる。あるいは、本例で示した試料の厚さで割っ
た熱伝導率が2×102 W/(m2・K)以上の範囲にある試料に
対しては、カプラ量などの測定条件が同じであれば、カ
プラ温度の測定値をΔTにより補正しなくても、標準試
料を用いた絶対校正によって、カプラ内の温度分布によ
るLSAW速度の測定誤差を除去することができる。このと
き、カプラ量を一定とした場合においては、カプラ内の
温度分布によって生じるLSAW速度の測定誤差は±0.0008
%以内であり、また、カプラ量が0.6〜1.2ccの範囲の場
合は、カプラ量の変化による温度差の変動分±0.003℃
による誤差分±0.0003%を加算して、±0.0011%以内と言
える。即ち、図９に示した手順により、高精度なLSAW速
度の測定が可能となる。なお、音響レンズ開口と試料間
の距離を1.75mmとした場合も、ほぼ同様の結果であっ
た。
【００２６】続いて、２次元分布測定の場合のように、
カプラ内の温度差が変動し得る測定条件下において、測
定したV(z)曲線から超音波の伝搬領域における水中の縦
波の波数kW' を求め、図１５または図１６に示した手順
により温度及び縦波速度の変化を見積もり、更に、図１
４に示した手順によってLSAW速度の測定誤差を補正する
例を示す。試料には代表的な弾性表面波デバイス用基板
である直径３インチの36°回転Ｙ板タンタル酸リチウム
単結晶基板を取り上げる。LSAWの伝搬方向は結晶Ｘ軸方
向とし、超音波周波数ｆは225MHzである。カプラ量は0.
7ccとした。
【００２７】初めに、複素V(z)曲線の測定解析によるLS
AW速度の分布測定の補正例を示す。まず、温度の基準と
なるTA0を求めるために、試料の中央（x＝y＝0）におい
て、カプラ注入後、十分温度が安定してから、複素V(z)
曲線を50回測定した。熱電対によるカプラ温度の測定値
の平均値は、TB0＝22.894℃であった。このときの温度
補正パラメータは、図２１Ｂに示したタンタル酸リチウ
ム単結晶（真中の3: LiTaO3）に対する値より、ΔTM＝
0.063℃である。よって、式(9) よりTA0＝22.957℃と求
まる。次に、試料面上の±30mmの範囲において2mm毎に
装置内のＸステージを移動させ、各位置ｘにおいて複素
V(z)曲線を測定し、LSAW速度の分布を調べた結果を図２
２Ａに示す。以下、常にy＝0であるから、ｙ座標の表記
は省略する。図２２Ａの○はV(z)曲線測定時における熱
電対によるカプラ温度の測定値TB(x)である。なお、温
度の測定位置は図８に示した領域Ｂである。Ｘステージ
の移動に伴いカプラ温度の測定値は最大で0.071℃変化
している。特にx＜-24mmの領域において、温度が急激に
低下している。これは熱電対が設置されている側の試料
端において、カプラ周辺の温度環境が大きく変わるため
に生じたものと考えられる。この各ｘにおけるTB(x)か
ら文献(3) より求めた縦波速度VWB(x)を図２２Ａに□で
示す。VWB(x)は当然ながら温度と同様にx＜-24mmにおい
て大きく低下する。従来の手順により温度を補正せず
に、このVWB(x)を用いて式(7) よりLSAW速度を求め、GG
G標準試料により絶対校正した結果を、図２３Ｂに○で
示す。なお、V(z)曲線解析には振幅値のみを用いてい
る。LSAW速度には最大で0.287m/sの変化がみられ、特に
x＜-24mmにおいて大きく低下する結果が得られた。
【００２８】測定した複素V(z)曲線から求めたkW'(x)
を、図２２Ｂに○で示す。kW'(x)から式(14)より求め
た、各ｘの基準温度TA0からの温度差ΔT(x)を図２３Ａ
に○で示す。更に、ΔT(x)から式(12)により求めたT
A(x)を図２３Ａに□で示す。TA(x)の平均値は22.947
℃、最大変化は0.026℃である。TA(x)は、図２２Ａに○
で示したTB(x)（最大変化0.071℃）と比べて、変化が小
さいことが分かる。これは、音響レンズ開口直下（図８
の領域Ａ）では、熱電対によりモニターしている領域
（図８の領域Ｂ）ほど温度が変動していないことを示し
ている。参考までに、このTA(x)とTB(x)から２点間の温
度差を見積もると、温度差はx＝-30mmにおいて最大値0.
111℃を、x＝-20mmにおいて最小値0.038℃をとる。これ
より２次元分布の測定においては、超音波の伝搬領域と
熱電対による温度の測定領域の温度差は、ｘによって0.
038〜0.111℃の間で変化し、高精度なLSAW速度の２次元
分布の測定を行うためには、各ｘにおける温度差の影響
を考慮しなければならないことが分かる。式(15)と式(1
6)（又は式(15)と式(17)）より求めたVW(x)を図２２Ｂ
に□で示す。VW(x)は、温度測定値から得たVWB(x)（図
２２Ａの□）と比較して平坦である。また、x＜-24mmに
おける低下も見られない。図２２Ｂに□で示したVW(x)
を用いて式(7) よりLSAW速度を求め、更に(111)面GGGを
標準試料として絶対校正（文献(5) 参照）した結果を、
図２３Ｂに□で示す。なお、標準試料に対する複素V(z)
曲線測定時の温度の測定値TBSは、図２１Ｂに示した(11
1)面GGG標準試料（左側の6: GGG）に対する温度補正パ
ラメータΔTS＝0.066℃によって補正した。その結果、
真のLSAW速度分布が得られ、LSAW速度の最大偏差は0.17
6m/sであり、±2σ（σ：標準偏差）は±0.0029%であ
る。即ち、温度測定値より得られた、x＜-24mmの領域に
おけるLSAW速度の低下は、試料の音響特性の変化ではな
く、カプラ内の温度分布の変動により生じた測定誤差で
あると言える。
【００２９】次に、振幅V(z)曲線の測定解析によるLSAW
速度の分布測定の補正の例を示す。前述の複素V(z)曲線
の場合と同様に、まず、カプラ温度が安定した状態にお
いて、試料の中央（x＝0）において振幅V(z)曲線を50回
測定し、温度の基準となるTA 0＝22.957℃を得た。続い
て、試料面上の±30mmの範囲において2mm毎にＸステー
ジを移動させ、各場所において振幅V(z)曲線を測定し、
LSAW速度の分布を調べた。図２４Ａの○は、V(z)曲線測
定時における熱電対によるカプラ温度の測定値TB(x)で
ある。Ｘステージの移動に伴いカプラ温度の測定値は最
大で0.063℃変化している。このTB(x)から文献(3) より
求めたVWB(x)を図２４Ａに□で示す。このVWB(x)を用い
て式(7) よりLSAW速度を求め、絶対校正した結果を図２
５Ｂに○で示す。LSAW速度には最大で0.260m/sの変化が
みられる。測定した振幅V(z)曲線から得られたkW'(x)を
図２４Ｂに○で示す。kW'(x)より求めた、各ｘの基準温
度TA0からの温度差ΔT(x)を図２５Ａに○で示す。更
に、ΔT(x)より求めたTA(x)を図２５Ａに□で示す。T
A(x)の平均値は22.947℃、最大変化は0.044℃である。
参考までに、このTA(x)とTB(x)より、温度の測定領域と
超音波の伝搬領域の温度差を求めてみると、x＝-30mmに
おいて最大値0.110℃を、x＝26mmにおいて最小値0.034
℃をとる。ΔT(x)から式(15)と式(16)（又は式(15)と式
(17)）より求めたVW(x)を図２４Ｂに□で示す。図２４
Ｂに□で示したVW(x)を用いて、式(7) よりLSAW速度を
求め、(111)面GGGを標準試料として絶対校正した結果を
図２５Ｂに□で示す。なお、GGGに対する振幅V(z)曲線
測定時の温度の測定値TBSは、温度補正パラメータ（ΔT
S＝0.066℃）によって補正した。LSAW速度の最大偏差は
0.177m/sであり、±2σ（σ：標準偏差）は±0.0029%で
ある。この場合も、複素V(z)曲線を用いた場合とほぼ同
様の結果が得られた。
【００３０】ここでは、温度補正パラメーターとして各
々の試料に対するΔTを用いたが、図２１Ｂに示した試
料厚で割り算された熱伝導率が2×102〜5×105 W/(m2・
K)の範囲の試料に対するΔTの平均値0.061℃を用いて
も、各々の試料に対する温度誤差は0.005℃以内であ
り、LSAW速度の誤差に換算すると0.0005％以内である。
また、装置のｘ軸方向に対する２次元分布測定の例を示
したが、もちろん、ｙ軸方向の測定や、ｘｙ両軸方向の
測定にも同様に適用できる。
【００３１】ところで、求められた２次元分布測定時に
おける水カプラ温度TA(x)の基準温度TA0からの変化ΔT
(x)は、図２３Ａ、２５Ａより複素測定の場合で-0.019
〜0.007℃、振幅測定の場合で-0.036〜0.008℃であっ
た。よって、この場合は、TA(x)として試料中央におけ
る基準温度TA0=22.957℃を用いても、温度の最大測定誤
差は、複素測定の場合で0.019℃、振幅測定の場合で0.0
36℃である。これらは、LSAW速度の測定誤差としてそれ
ぞれ、0.0019％及び0.0036％に対応する。よって、V(z)
曲線から求めた水カプラ温度TA(x)の変動が小さい場合
は、水カプラ温度としてTA0を用いても、見積もられる
誤差範囲内でLSAW速度を求めることができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、これまで不明であっ
た、カプラ量やカプラ形状、試料及びその形状、測定温
度環境、測定条件、あるいは超音波デバイス形状や装置
などによって異なる、水カプラ内の温度分布が明らかと
なる。これにより、一固定点においては、カプラ内の温
度分布が安定してから測定を開始することにより、温度
補正パラメータを用いて、水カプラ中の超音波の伝搬領
域における温度の高精度な測定が可能となる。更に、例
えばLSAW速度の２次元分布の測定などのように、水カプ
ラ中の温度分布が大きく変動するような測定条件下にお
いては、測定したV(z)曲線から、超音波の伝搬領域にお
ける縦波の波数を得て、これより試料面上の各場所にお
ける温度及び縦波速度の変化を正確に求めることができ
る。得られた温度及び縦波速度を用いることにより、温
度の測定誤差を除去したLSAW速度を得ることが出来る。
あるいは、各場所における温度変化が小さい場合は、基
準点において求めた一定温度を用いても、見積もられる
誤差範囲内でLSAW速度を得ることが出来る。
【００３３】ＸＹステージの移動速度や、移動後にV(z)
曲線を開始するまでの時間などの条件によっても、カプ
ラ内の温度分布は異なると考えられるが、そのような場
合も高精度に温度及び縦波速度の変化を検出することが
可能である。これにより超音波材料特性評価装置によ
る、LSAW伝搬特性の測定精度が向上し、高精度な材料特
性の解析・評価が可能となる。また、これまでは測定再
現性の向上のために、経験的に一定のカプラ量となるよ
うに測定条件を定めていたが、本発明により測定再現性
を低下させることなく、測定内容に応じて任意のカプラ
量を用いることができる。ここでは、カプラ中の温度分
布が変動するような測定の例として、２次元分布の測定
を取り上げたが、測定が長時間にわたりカプラが蒸発、
減少することによって生じる温度分布の変化の場合も、
もちろん適用可能である。点集束超音波ビーム(PFB)を
用いた場合も、全く同様に適用でき、水以外の音響カプ
ラにも適用可能である。また、音響レンズ／試料間の距
離ｚを固定して、周波数ｆを掃引することによって得ら
れるV(f)曲線においても、同様の原理で縦波の波数を得
て、温度及び縦波速度を求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】V(z)曲線の形成原理を説明する図。
【図２】V(z)曲線を示す図。
【図３】V(z)曲線解析法のフローチャート。
【図４】V(z)曲線の解析手順を示す図であり、ＡはV(z)
曲線の例を示す図、Ｂはテフロン（登録商標）に対して
測定した、VL(z)曲線の近似曲線であるV L'(z)曲線を示
す図。
【図５】ＡはVI(z)曲線を示す図、ＢはVI(z)曲線をFFT
解析することにより得られた、周波数スペクトラム分布
を示す図。
【図６】水カプラの温度の測定誤差に対するLSAW速度の
測定誤差を、数値計算した結果を示す図。
【図７】LFB超音波材料特性解析装置のブロック図。
【図８】カプラ内の温度分布を測定する際の、熱電対の
設置位置を示す図。
【図９】温度が十分安定した状態における試料面上の一
固定点で、LSAW速度の測定における温度の測定誤差を除
去し、LSAW速度を求める方法のフローチャートを示す
図。
【図１０】Ａは虚数部と実数部で表した複素V(z)曲線を
示す図、Ｂは、Ａのz＝−250μm〜−200μmの領域にお
ける波形の拡大図。
【図１１】図１０Ａのz＝−500μm〜−30μmの領域の波
形を、FFT解析することにより得られたスペクトラム分
布を示す図。
【図１２】Ａは振幅V(z)曲線を示す図、ＢはＡの振幅V
(z)曲線から超音波デバイスの特性曲線を差し引き、移
動平均法により抽出したV(z)信号とリーク電気信号の干
渉成分を示す図。
【図１３】Ａは図１２Ｂのz＝−250μm〜−200μmの領
域における波形の拡大図、Ｂは図１２Ｂのz＝−500μm
〜−30μmの領域の干渉波形を、FFT解析することにより
得られたスペクトラム分布を示す図。
【図１４】２次元分布のLSAW速度測定における温度の測
定誤差を除去し、LSAW速度を求める方法のフローチャー
トを示す図。
【図１５】V(z)曲線から求めた縦波の波数より、２次元
分布の測定における超音波の伝搬領域の温度及び縦波速
度を求める方法のフローチャートを示す図。
【図１６】縦波速度を求める他の方法のフローチャート
を示す図。
【図１７】振幅V(z)曲線、または直交検波方式により複
素V(z)曲線を測定するための受信装置。
【図１８】V(z)曲線の振幅及び位相を測定するための受
信装置。
【図１９】振幅V(z)曲線の測定において、V(z)信号と連
続波参照信号の干渉波形を得る、電気干渉法を行うため
の電気回路の例を示す図。
【図２０】Ａは図８における水カプラ内の領域Ａ、Ｂに
おける温度と水カプラ量の関係を測定した結果を示す
図，Ｂは領域ＡとＢの温度差と水カプラ量の関係を示す
図。
【図２１】Ａは図８における水カプラ内の領域Ａ、Ｂに
おける温度と試料の熱伝導率の関係を測定した結果を示
す図、Ｂは領域ＡとＢの温度差と試料の熱伝導率の関係
を示す図。
【図２２】Ａは複素V(z)曲線測定時に熱電対により測定
したカプラ温度TB(x)とTB(x)より求めた水中の縦波速度
VWB(x)を示すグラフ、Ｂは複素V(z)曲線より得られたkW
'(x)と超音波の伝搬領域のVW(x)を示すグラフ。
【図２３】Ａは図２２Ｂに示したkW'(x)より求めた各x
における基準温度TA0からの温度差ΔT(x)と、ΔT(x)よ
り求めた超音波の伝搬領域のTA(x)を示し、ＢはLSAW速
度の測定値である。
【図２４】Ａは振幅V(z)曲線測定時に熱電対により測定
したカプラ温度TB(x)と、TB(x)より求めた水中の縦波速
度VWB(x)を示し、Ｂは振幅V(z)曲線より得られたkW'(x)
と、超音波の伝搬領域のVW(x)を示す。
【図２５】Ａは図２４Ｂに示したkW'(x)より求めた各x
における基準温度TA0からの温度差ΔT(x)と、ΔT(x)よ
り求めた超音波の伝搬領域のTA(x)とを示し、ＢはLSAW
速度の測定値を示すグラフ。
【符号の説明】
１：超音波トランスジューサ、２：LFB音響レンズ、
３：水カプラ、４：試料、５：焦点面、６：パルスモー
ド測定システム、７：高周波トーンバースト信号、８：
方向性ブリッジ、９：A/D変換器、１０：熱電対、１
１：デジタルボルトメータ、１２：機械操作部、１３：
ステージコントローラ、１４：コンピュータ、１５：レ
ーザー干渉測長器、１６：恒温チャンバー、１７：恒温
純水給排水装置、１８：試料搬送装置、１９：レンズホ
ルダー、２０：高周波受信器、２１：振幅検波器、２
２：直交検波回路、２３：ミクサ、２４：90°移相器、
２５：制限増幅器、２６：位相検波回路、２７：信号発
生器、２８：加算器
【参考文献】文献(1)： J. Kushibiki and N. Chubach
i, "Material characterization by line-focus-beam a
coustic microscope," IEEE Trans. Sonics and Ultras
on., Vol. SU-32, pp. 189-212 (1985). 文献(2)： 定量計測用超音波顕微鏡装置（特開平11-281
634）. 文献(3)： W. Kroebel and K.-H. Mahrt, "Recent resu
lts of absolute sound velocitymeasurements in pure
water and sea water at atmospheric pressure," Acu
stica, Vol. 35, pp. 154-164 (1976). 文献(4)：櫛引淳一, 小野雄, 高長和泉, "SAWデバイス
用LiNbO3, LiTaO3単結晶の超音波マイクロスペクトロス
コピー," 電子情報通信学会論文誌C-I, Vol. J82-C-I,
pp. 715-727, (1999). 文献(5)：J. Kushibiki and M. Arakawa, "A method fo
r calibrating the line-focus-beam acoustic microsc
opy system," IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., F
req. Contr., Vol. 45, pp. 421-430 (1998).
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−281634（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−173925（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288729（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264518（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−258216（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−183364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (27)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集束超音波ビームを音響カプラとしての
    水カプラを介して音響レンズにより被検査試料に照射
    し、その反射信号である干渉信号の、超音波デバイスと
    試料間の相対距離ｚに対する変化を、ｚの関数であるV
    (z)曲線として得て、そのV(z)曲線を解析することによ
    り、漏洩弾性表面波(LSAW)の伝搬特性である位相速度と
    伝搬減衰を求めるLSAW伝搬特性測定方法において、 (a) 被検査試料について予め上記音響レンズの開口直下
    領域内の水カプラ温度T AM ′と上記音響レンズの近傍の
    水カプラ温度T BM ′を測定し、その差分温度ΔTM をΔ T M
    ＝ T AM ′− T BM ′として求めるステップと、 (b) 上記被検査試料について上記音響レンズ近傍の水カ
    プラ温度TBMを測定すると共に、V(z)曲線を測定し、そ
    のｚに対する干渉周期Δｚを求めるステップと、 (c) 上記被検査試料について上記音響レンズ開口直下領
    域内における水カプラ温度TAMをT AM ＝ T BM ＋Δ T M として
    推定し、その温度TAMでの上記水カプラ中の縦波速度VW
    を既知のデータ表に基づいて決定するステップと、 (d) 上記決定した縦波速度VWと、上記干渉周期Δｚと、
    超音波周波数ｆとから漏洩弾性表面波速度VLSAWを計算
    により求めるステップ、とを含むことを特徴とするLSAW
    伝搬特性測定方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記ステップ(b) は上記V(z)曲線に基づいて
    FFTにより干渉波数k(Δz)を求め、その干渉波数k(Δz)
    から上記干渉周期Δｚを得るステップを含む。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記ステップ(c) は、温度環境が安定した被
    検査試料面上の任意の一固定点における測定の場合は、
    予め標準試料に対し上記音響レンズ近傍と上記音響レン
    ズ開口直下領域内との温度差ΔTSを求め、上記温度差Δ
    TSが予め決めた誤差範囲内でΔTMとほぼ等しければそれ
    ぞれのTBをそれぞれのTAと見なし、そうでなければ、被
    検査試料及び標準試料に対してそれぞれTAM＝TBM＋ΔTM
    及びTAS＝TBS＋ΔTSとするステップを含む。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記固定点におけるV(z)曲線をFFT解析して
    縦波波数kW'を求めることを、その値が予め決めた範囲
    内でほぼ一定になるまで繰り返することにより上記音響
    レンズ開口直下領域における水カプラ温度TAの安定性を
    確認するステップを含む。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記ステップ(c) は、 (c-1) 上記開口直下領域内の基準位置(0, 0)におけるV
    (z)曲線を測定し、そのV(z)曲線からFFT により縦波波
    数kW0'を求めるステップと、 (c-2) 上記開口直下領域内の任意の位置(x, y)における
    V(z)曲線を測定し、そのV(z)曲線から波数kW'(x, y)を
    求めるステップと、 (c-3) 上記基準位置の水カプラ温度 T AO を T AO ＝ T BM ＋Δ T
    M として推定し、上記基準位置の水カプラ温度TA0に対応
    する縦波速度VW0 を既知のデータ表から求め、上記波数
    kW0'とkW'(x，y)とから上記基準位置の縦波速度VW0 に
    対する位置(x, y)での速度の差分ΔVW(x，y)を計算し、
    上記任意の位置(x, y)での縦波速度をVW(x, y)＝VW0＋
    ΔVW(x, y)として求めるステップ、 とを含み、上記ステップ(d) は上記VW(x, y), 上記干渉
    周期Δｚ、及び上記超音波周波数ｆからVLSAWを求める
    ステップを含む。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記ステップ(c-3) は、 (c-3-1) 上記縦波速度VWの温度に対する変化率dVW/dTを
    既知のデータ表から読みだし、上記波数kW0'とkW'(x，
    y)とから上記基準位置の温度に対する上記任意の位置の
    推定差分温度ΔT(x, y)を計算するステップと、 (c-3-2) 上記基準位置の水カプラ温度TA0に対応する縦
    波速度VW0 を既知のデータ表から求め、上記差分温度Δ
    T(x, y)と上記変化率dVW/dTから上記基準位置の縦波速
    度VW0 に対する位置(x, y)での速度の差分ΔVW(x, y)を
    得て、VW(x, y)＝VW0+ΔVW(x, y)として求めるステッ
    プ、とを含む。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記ステップ(c-3-1)における上記差分温度
    ΔT(x, y)は次式 【数１】 により計算し、上記ステップ(c-3-2)における上記速度
    の差分ΔVW(x, y)は次式 【数２】 により計算する。
  8. 【請求項８】 請求項５に記載のLSAW伝搬特性測定方法
    において、上記ステップ(c-3) は、上記速度の差分ΔVW
    (x, y)を次式 【数３】 により計算する。
  9. 【請求項９】 請求項６，７又は８のいずれかに記載の
    LSAW伝搬特性測定方法において、２次元分布測定では、
    V(z)曲線から求めた水カプラ温度の変化ΔT(x，y)が予
    め決めた値より小さい場合は、基準点において求めた温
    度を水カプラ温度TA0として用いる。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれかに記載のLSAW
    伝搬特性測定方法は、更に、標準試料についてのV(z)曲
    線を測定し、その測定結果から絶対校正係数を求めるス
    テップを含み、上記ステップ(d) は上記絶対校正係数に
    より校正したΔzを得て、それを使って上記漏洩弾性表
    面波速度を計算するステップである。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載のLS
    AW伝搬特性測定方法において、上記V(z)の測定は、上記
    干渉信号の振幅を測定する。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１０のいずれかに記載のLS
    AW伝搬特性測定方法において、上記V(z)の測定は、上記
    干渉信号の振幅及び位相を測定する。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１０のいずれかに記載のLS
    AW伝搬特性測定方法において、上記V(z)の測定は、上記
    干渉信号の複素量を測定する。
  14. 【請求項１４】 トランスジューサにより発生した超音
    波ビームを音響カプラとしての水カプラを介して音響レ
    ンズにより被検査試料に照射し、その反射信号の、超音
    波デバイスと試料間の相対距離zに対する変化を、zの関
    数であるV(z)曲線として得て、そのV(z)曲線を解析する
    ことにより、漏洩弾性表面波(LSAW)の伝搬特性である位
    相速度と伝搬減衰を求めるLSAW伝搬特性測定装置におい
    て、 上記トランスジューサからの信号を受信し、干渉信号Ｖ
    (z)を得る受信装置と、 上記受信装置からの干渉信号Ｖ(z)を分析し、LSAW伝搬
    特性を得る分析手段と、 上記水カプラ中の上記音響レンズ近傍及び音響レンズ開
    口直下領域の水カプラ温度を測定する温度測定手段、 とを含み、 上記分析手段は上記被検査試料について予め測定した上
    記音響レンズ近傍の水カプラ温度を上記開口直下領域の
    水カプラ温度から差し引いた差分温度ΔTMを求め、上記
    被検査試料の上記干渉信号Ｖ(z)測定中に上記開口直下
    領域の水カプラ温度TAMをTAM＝上記音響レンズ近傍の水
    カプラ温度TBM＋ΔTMにより推定して上記差分温度ΔTM
    による測定誤差を除去する手段を有することを特徴とす
    るLSAW伝搬特性測定装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記受信手段はV(z)曲線の振幅を測定す
    る手段を含む。
  16. 【請求項１６】 請求項１４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記受信手段はV(z)曲線の振幅及び位相
    を測定する手段を含む。
  17. 【請求項１７】 請求項１４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記受信手段はV(z)曲線の複素量を測定
    する手段を含む。
  18. 【請求項１８】 請求項１４〜１７のいずれかに記載の
    LSAW伝搬特性測定装置において、温度補正パラメータを
    用いることにより、V(z)曲線測定時におけるカプラ温度
    のモニター領域の温度測定値から、超音波の伝搬領域の
    温度を求める手段を含む。
  19. 【請求項１９】 請求項１４〜１８のいずれかに記載の
    LSAW伝搬特性測定装置において、上記水カプラ中の温度
    の測定領域と超音波の伝搬領域の温度差と一定に保つよ
    うに上記水カプラの量を一定量以上に保つ手段が設けら
    れている。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記一定量以上は0.5cc以上である。
  21. 【請求項２１】 請求項１９に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記一定量以上は0.6〜1.2ccである。
  22. 【請求項２２】 請求項１９に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記一定量に保つ手段は上記水カプラを
    定期的に音響レンズ試料間に注入することにより、カプ
    ラ量を一定に保つ手段である。
  23. 【請求項２３】 請求項１４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記分析手段は振幅・位相情報を有する
    複素V(z)曲線から、上記水カプラ中の超音波の伝搬領域
    における縦波の波数を求める手段を有する。
  24. 【請求項２４】 請求項１４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記分析手段は振幅情報のみを有する振
    幅V(z)曲線から、上記水カプラ中の超音波の伝搬領域に
    おける縦波の波数を求める手段を含む。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記分析手段は高周波トーンバースト信
    号発生スイッチ回路におけるリーク電気信号と、Ｖ(z)
    信号との干渉を利用して、カプラ中の超音波の伝搬領域
    における縦波の波数を求める手段を含む。
  26. 【請求項２６】 請求項２４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記分析手段はＶ(z)信号と連続波参照
    信号を干渉させる電気干渉法により、上記水カプラ中の
    超音波の伝搬領域における縦波の波数を求める手段を含
    む。
  27. 【請求項２７】 請求項１４に記載のLSAW伝搬特性測定
    装置において、上記分析手段はV(z)曲線の位相情報か
    ら、上記水カプラ中の超音波の伝搬領域における縦波の
    波数を求める手段を含む。
JP2000320932A 2000-10-20 2000-10-20 Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置 Expired - Fee Related JP3510201B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000320932A JP3510201B2 (ja) 2000-10-20 2000-10-20 Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置
DE60143009T DE60143009D1 (de) 2000-10-20 2001-10-16 Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Ausbreitungsmerkmale von LSAW
EP01124704A EP1199548B1 (en) 2000-10-20 2001-10-16 Method and apparatus for measuring LSAW propagation characteristics
US10/039,705 US6668653B2 (en) 2000-10-20 2001-10-19 Method and apparatus for measuring LSAW propagation characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000320932A JP3510201B2 (ja) 2000-10-20 2000-10-20 Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002131295A JP2002131295A (ja) 2002-05-09
JP3510201B2 true JP3510201B2 (ja) 2004-03-22

Family

ID=18799140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000320932A Expired - Fee Related JP3510201B2 (ja) 2000-10-20 2000-10-20 Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6668653B2 (ja)
EP (1) EP1199548B1 (ja)
JP (1) JP3510201B2 (ja)
DE (1) DE60143009D1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4394918B2 (ja) * 2003-10-03 2010-01-06 淳一 櫛引 高精度超音波材料特性解析装置及びその温度制御方法
JP4590549B2 (ja) * 2004-10-01 2010-12-01 国立大学法人東北大学 強誘電体単結晶製造のための原料組成決定方法、強誘電体単結晶の音響関連物理定数の校正方法、及び弾性表面波デバイスの設計パラメータ決定方法
JP4825972B2 (ja) * 2005-09-12 2011-11-30 国立大学法人東北大学 脈理を有する材料の漏洩弾性表面波速度と化学組成比および線膨張係数との関係を求める方法、およびその関係を使ったＴｉＯ２−ＳｉＯ２ガラスのＴｉＯ２濃度測定方法および線膨張係数測定方法
US10955386B2 (en) * 2017-09-05 2021-03-23 Utah Valley University Compact immersion scanning system for high-frequency sound waves
CN108693249A (zh) * 2018-04-24 2018-10-23 上海大学 一种利用超声相控阵技术探测盾构前方孤石的系统和方法
CN109324017B (zh) * 2018-11-30 2020-11-06 山东大学 一种提高近红外光谱分析技术建模光谱质量的方法
FR3103896B1 (fr) * 2019-11-29 2024-03-08 Neta Dispositif de mesure photo-acoustique multipoints
CN114166362B (zh) * 2021-10-20 2023-09-01 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种基于组合丝径热电偶的动态测温时频补偿方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2902017A1 (de) * 1979-01-19 1980-07-24 Krautkraemer Gmbh Verfahren zur kompensation von temperatureinfluessen auf die schallgeschwindigkeit in einer ankoppelfluessigkeit fuer die ultraschallpruefung
US4503708A (en) * 1983-02-07 1985-03-12 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Reflection acoustic microscope for precision differential phase imaging
US4541281A (en) * 1983-04-03 1985-09-17 Noriyoshi Chubachi Ultrasonic microscope system
US5406849A (en) * 1992-07-31 1995-04-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce Method and apparatus for detecting guided leaky waves in acoustic microscopy

Also Published As

Publication number Publication date
EP1199548A3 (en) 2003-03-19
EP1199548B1 (en) 2010-09-08
US20020075758A1 (en) 2002-06-20
DE60143009D1 (de) 2010-10-21
JP2002131295A (ja) 2002-05-09
EP1199548A2 (en) 2002-04-24
US6668653B2 (en) 2003-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kushibiki et al. Development of the line-focus-beam ultrasonic material characterization system
Hutchins et al. A laser study of transient Lamb waves in thin materials
Kushibiki et al. Diffraction effects on bulk-wave ultrasonic velocity and attenuation measurements
US4503708A (en) Reflection acoustic microscope for precision differential phase imaging
JP3510201B2 (ja) Ｌｓａｗ伝搬特性測定方法及び測定装置
Bruttomesso et al. Development of interferometer for acoustic emission testing
Vander Meulen et al. Evaluation of B∕ A nonlinear parameter using an acoustic self-calibrated pulse-echo method
Chakrapani et al. A calibration technique for ultrasonic immersion transducers and challenges in moving towards immersion based harmonic imaging
Hass et al. A method for the calibration of wideband ultrasonic sensors for optoacoustics
Moss et al. Investigation of ultrasonic transducers using optical techniques
JP2001281284A (ja) 複素誘電率の非破壊測定装置
CN114577911B (zh) 一种利用相位关系测量材料的声非线性系数的方法
JP7759001B2 (ja) 誘電率測定方法、誘電率測定システム、及び誘電率測定プログラム
Zorębski et al. Ultrasonic absorption measurements by means of a megahertz–range measuring set
Tsuji et al. Development of ball surface acoustic wave trace moisture analyzer using burst waveform undersampling circuit
Yamaguchi et al. Interferometric method of measuring complex piezoelectric constants of crystals in a frequency range up to about 50 kHz
Flannery et al. Elastic properties of GaAs obtained by inversion of laser-generated surface acoustic wave measurements
Benedetto et al. Photoacoustic measurement of the thermal effusivity of solids
CN114577912B (zh) 一种利用相图测量材料的声非线性系数的方法
Kushibiki et al. Experimental considerations on water-couplant temperature for accurate velocity measurements by the LFB ultrasonic material characterization system
Ho et al. Direct and indirect dual-probe interferometers for accurate surface wave measurements
RU2549223C1 (ru) Способ измерения изменения температуры объекта относительно заданной температуры
CN119556763B (zh) 一种基于chirp信号技术的空耦Lamb波虚拟时间反转方法
CN117590100B (zh) 一种基于非接触振动测量的空间电荷测量方法及系统
Lu et al. Determination of acoustic field parameters for high-frequency focusing ultrasonic transducers up to 100 MHz

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031224

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140109

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees