JPH0128339B2 - - Google Patents
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- JPH0128339B2 JPH0128339B2 JP56006397A JP639781A JPH0128339B2 JP H0128339 B2 JPH0128339 B2 JP H0128339B2 JP 56006397 A JP56006397 A JP 56006397A JP 639781 A JP639781 A JP 639781A JP H0128339 B2 JPH0128339 B2 JP H0128339B2
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- electrode
- concave hole
- sound wave
- upper electrode
- liquid metal
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- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 10
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- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
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Classifications
-
- 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
- G01N29/2437—Piezoelectric probes
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、音波探触子、特に高周波音波エネル
ギーを利用する顕微鏡に用いて好適な音波探触子
に関する。
ギーを利用する顕微鏡に用いて好適な音波探触子
に関する。
近年、1GHzに及ぶ高周波音波の発生、検出が
可能となつたために、水中での音波波長として約
１ミクロンが得られ、したがつて音波エネルギー
を利用した顕微鏡が検討されるようになつた。
可能となつたために、水中での音波波長として約
１ミクロンが得られ、したがつて音波エネルギー
を利用した顕微鏡が検討されるようになつた。
このような装置では如何にして細い集束音波ビ
ームを作成するかが重要であり、音波探触子の性
能を向上させることが強く望まれている。まず、
第１図を参照して従来の音波探触子について説明
する。
ームを作成するかが重要であり、音波探触子の性
能を向上させることが強く望まれている。まず、
第１図を参照して従来の音波探触子について説明
する。
すなわち、音波探触子は一端面が平面に研摩さ
れ、他端面には凹面状の穴が設けられたサフアイ
ヤ等の音波伝播媒質からなる円柱状の結晶（音波
伝播体）１と、この結晶１の平面に研摩された端
面にチタン、金、クローム、アルミニウム等の下
部電極２を蒸着等により設け、その上に酸化亜鉛
等の圧電物質３をスパツタ等で設け、さらにその
上に上部電極４を蒸着等により設けた圧電素子と
からなる。かかる探触子の上部電極４と下部電極
との間にRF電気信号を印加すると、圧電物質３
により、結晶１内に平面波のRF音波を放射する。
この平面波は前記の凹面部分に形成される結晶１
と媒質５との界面で形成される正の球面レンズに
より、その所定焦点Ｓに集束される。
れ、他端面には凹面状の穴が設けられたサフアイ
ヤ等の音波伝播媒質からなる円柱状の結晶（音波
伝播体）１と、この結晶１の平面に研摩された端
面にチタン、金、クローム、アルミニウム等の下
部電極２を蒸着等により設け、その上に酸化亜鉛
等の圧電物質３をスパツタ等で設け、さらにその
上に上部電極４を蒸着等により設けた圧電素子と
からなる。かかる探触子の上部電極４と下部電極
との間にRF電気信号を印加すると、圧電物質３
により、結晶１内に平面波のRF音波を放射する。
この平面波は前記の凹面部分に形成される結晶１
と媒質５との界面で形成される正の球面レンズに
より、その所定焦点Ｓに集束される。
周知のように焦点距離と開口の比、すなわちレ
ンズのＦナンバーが充分小さいと、上述の構成に
より著しく狭い音波ビームを作成することができ
る。
ンズのＦナンバーが充分小さいと、上述の構成に
より著しく狭い音波ビームを作成することができ
る。
上述のように集束された音波は、その集点付近
におかれた試料６により、反射、散乱、透過、減
衰といつたじよう乱を受けるので、このじよう乱
音波エネルギーを検出することにより、試料の弾
性的性質を反映した電気信号を得ることができ
る。
におかれた試料６により、反射、散乱、透過、減
衰といつたじよう乱を受けるので、このじよう乱
音波エネルギーを検出することにより、試料の弾
性的性質を反映した電気信号を得ることができ
る。
なお、上記音波エネルギーの検出には、上述の
音波探触子を再び利用したり、又は共焦点に対向
して配置された同様の音波探触子を利用しても良
い。
音波探触子を再び利用したり、又は共焦点に対向
して配置された同様の音波探触子を利用しても良
い。
上述の説明からあきらかなように従来例は結晶
と媒質の音速差を利用した正の球面レンズをその
集束原理としている。したがつて、良い集束性を
有する球面レンズを形成するためには結晶に鏡面
度、真球度の優れた凹面穴を形成し、さらにその
形状を半球に近づけてＦナンバーの低い球面レン
ズとすることが重要となる。しかも、レンズ面か
ら焦点Ｓまでの媒質中における音波の減衰が著し
く大きいために、例えば0.2mmといつた微小曲率
半径の凹面穴を形成し、レンズ面から焦点までの
距離を減じて音波減衰をさける必要がある。
と媒質の音速差を利用した正の球面レンズをその
集束原理としている。したがつて、良い集束性を
有する球面レンズを形成するためには結晶に鏡面
度、真球度の優れた凹面穴を形成し、さらにその
形状を半球に近づけてＦナンバーの低い球面レン
ズとすることが重要となる。しかも、レンズ面か
ら焦点Ｓまでの媒質中における音波の減衰が著し
く大きいために、例えば0.2mmといつた微小曲率
半径の凹面穴を形成し、レンズ面から焦点までの
距離を減じて音波減衰をさける必要がある。
一方、RF音波を放射する圧電素子部分（上部
電極４）も、レンズ球面が小さくなるにともなつ
て、小面積となることが望ましい。すなわち、第
２図ａに示すように凹面状の口径ｄと上部電極４
の直径Ｄとが等しくなることが望ましい。これ
は、次のような理由による。即ち、例えば、第２
図ｂに示すように上部電極４と凹面穴の口径との
軸がずれている場合や、第２図ｃに示すよう凹面
穴の口径ｄと上部電極４の直径Ｄとの関係がＤ＞
ｄであると、結晶内での音波の伝達は点線で示す
ような経路を通る。したがつて凹面穴より外の部
分に伝達されてきた平面波は、結晶内において乱
反射をして、圧電物質３に入射するために不要信
号（雑音）の原因となるからである。
電極４）も、レンズ球面が小さくなるにともなつ
て、小面積となることが望ましい。すなわち、第
２図ａに示すように凹面状の口径ｄと上部電極４
の直径Ｄとが等しくなることが望ましい。これ
は、次のような理由による。即ち、例えば、第２
図ｂに示すように上部電極４と凹面穴の口径との
軸がずれている場合や、第２図ｃに示すよう凹面
穴の口径ｄと上部電極４の直径Ｄとの関係がＤ＞
ｄであると、結晶内での音波の伝達は点線で示す
ような経路を通る。したがつて凹面穴より外の部
分に伝達されてきた平面波は、結晶内において乱
反射をして、圧電物質３に入射するために不要信
号（雑音）の原因となるからである。
上述したように凹面穴の口径が0.2mm程度と微
小になつてくると、これと等しい直径を有する上
部電極４を従来方法の如く蒸着等により凹面穴の
軸上に取りつけることは極めて困難な作業であつ
た。しかも、上部電極４を凹面穴の軸上に単に幾
何学的に一致させて取りつけても結晶内の不均一
性により音響的軸が必ずしも一致しない場合があ
る。また微小面積の上部電極４にRF信号を印加
するためのリード線を接続することも極めて困難
な作業であつた。
小になつてくると、これと等しい直径を有する上
部電極４を従来方法の如く蒸着等により凹面穴の
軸上に取りつけることは極めて困難な作業であつ
た。しかも、上部電極４を凹面穴の軸上に単に幾
何学的に一致させて取りつけても結晶内の不均一
性により音響的軸が必ずしも一致しない場合があ
る。また微小面積の上部電極４にRF信号を印加
するためのリード線を接続することも極めて困難
な作業であつた。
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであ
り、上部電極４を所定の断面積で圧電物質３に完
全にかつ正確に取りつけることができる音波探触
子を提供することを目的とする。
り、上部電極４を所定の断面積で圧電物質３に完
全にかつ正確に取りつけることができる音波探触
子を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明の音波探
触子は、その一端部に形成された凹面穴を有する
音波伝播媒体と上記音波伝播媒体の他端部に第１
電極（下部電極）と圧電物質と第２電極（上部電
極）とが順に形成された圧電素子とからなる音波
探触子において、上記第２電極として水銀等の液
体金属球を用いる。この水銀球を他端より炭素棒
の如き、電気的に伝導度を持つているが、水銀と
は反応しない性質をもつた物質により押えつける
ことにより、圧電物質に確実にRF信号を印加す
ることを可能とするとともに、圧電物質への接触
面積を炭素棒の押えつける位置により自由に変化
できることを特徴とする。
触子は、その一端部に形成された凹面穴を有する
音波伝播媒体と上記音波伝播媒体の他端部に第１
電極（下部電極）と圧電物質と第２電極（上部電
極）とが順に形成された圧電素子とからなる音波
探触子において、上記第２電極として水銀等の液
体金属球を用いる。この水銀球を他端より炭素棒
の如き、電気的に伝導度を持つているが、水銀と
は反応しない性質をもつた物質により押えつける
ことにより、圧電物質に確実にRF信号を印加す
ることを可能とするとともに、圧電物質への接触
面積を炭素棒の押えつける位置により自由に変化
できることを特徴とする。
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第３図は本発明の一実施例を示す図である。図
において、一端部に形成された凹面穴を有する音
波伝播媒体である結晶１はケース７に固定し、そ
の内部に押しネジ８により水銀球９（上部電極）
を水平移動できる構造の電極ホルダー１０を挿入
してある。この電極ホルダー１０には炭素棒でで
きた電極１１が取りつけてある。この電極１１の
端部には水銀球を貯めることのできる球穴が設け
てある。このような構造にしたことにより、水銀
球９の圧電物質への接触を確実に行うことができ
るとともに、水平面内での移動が可能であるため
に第２図で述べたように上部電極４の位置を凹面
穴の軸上に設定することが可能となり、最適条件
で超音波を発生させることが可能となる。また凹
面穴の口径の大小にともなつて、使用する水銀の
量を加減することにより、上述の凹面穴の直径ｄ
と上部電極４の直径Ｄとを容易にｄ＝Ｄとするこ
とができる。
において、一端部に形成された凹面穴を有する音
波伝播媒体である結晶１はケース７に固定し、そ
の内部に押しネジ８により水銀球９（上部電極）
を水平移動できる構造の電極ホルダー１０を挿入
してある。この電極ホルダー１０には炭素棒でで
きた電極１１が取りつけてある。この電極１１の
端部には水銀球を貯めることのできる球穴が設け
てある。このような構造にしたことにより、水銀
球９の圧電物質への接触を確実に行うことができ
るとともに、水平面内での移動が可能であるため
に第２図で述べたように上部電極４の位置を凹面
穴の軸上に設定することが可能となり、最適条件
で超音波を発生させることが可能となる。また凹
面穴の口径の大小にともなつて、使用する水銀の
量を加減することにより、上述の凹面穴の直径ｄ
と上部電極４の直径Ｄとを容易にｄ＝Ｄとするこ
とができる。
また電極１１を炭素棒などの電極的導電性があ
り、かつ水銀とは反応しない性質をもつた物質を
使用したことは、水銀が電極と反応して、アマル
ガム層を作つて拡散してしまうことを防ぐための
ものであり、電極１１に使用する材料を上述の如
く選択することにより安定に動作させることが可
能となる。
り、かつ水銀とは反応しない性質をもつた物質を
使用したことは、水銀が電極と反応して、アマル
ガム層を作つて拡散してしまうことを防ぐための
ものであり、電極１１に使用する材料を上述の如
く選択することにより安定に動作させることが可
能となる。
以上述べた如く、本発明によれば従来極めて困
難であつた上部電極蒸着工程及びリード線接続工
程を省略することが出来ると同時に、音波集束部
の面積と音波放射部の面積とを容易に等しくする
ことが出来る。さらに電気的接触を完全なものに
することができると云う利点を有し、高周波集束
音波を用いる装置、すなわち音波顕微鏡、超音波
スペクトロスコピー等の作成において、大いなる
効果を期待することができる。
難であつた上部電極蒸着工程及びリード線接続工
程を省略することが出来ると同時に、音波集束部
の面積と音波放射部の面積とを容易に等しくする
ことが出来る。さらに電気的接触を完全なものに
することができると云う利点を有し、高周波集束
音波を用いる装置、すなわち音波顕微鏡、超音波
スペクトロスコピー等の作成において、大いなる
効果を期待することができる。
第１図は従来の音波探触子の構造を説明する
図、第２図は音波探触子内を音波が伝播する様子
を示した概略図、第３図は本発明の一実施例を示
す図。
図、第２図は音波探触子内を音波が伝播する様子
を示した概略図、第３図は本発明の一実施例を示
す図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一端部に形成された凹面穴を有する音波伝播
媒体と、上記音波伝媒体の他端部に第１の電極
と、圧電物質と、第２の電極とがこの順に形成さ
れた圧電素子からなる音波探触子において、上記
第２電極に液体金属球を用い、該液体金属球をそ
の他端より上記圧電物質上に押えつけるための該
液体金属と反応しない導電性物質から成る部材
と、該部材を上記圧電体物質の設けられた面内の
任意方向に移動可能に支持する支持機構とを含む
液体金属球保持手段を備えたことを特徴とする音
波探触子。 ２ 上記液体金属として水銀を、上記部材として
炭素棒を用いたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56006397A JPS57120854A (en) | 1981-01-21 | 1981-01-21 | Probe for sound wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56006397A JPS57120854A (en) | 1981-01-21 | 1981-01-21 | Probe for sound wave |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120854A JPS57120854A (en) | 1982-07-28 |
| JPH0128339B2 true JPH0128339B2 (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=11637233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56006397A Granted JPS57120854A (en) | 1981-01-21 | 1981-01-21 | Probe for sound wave |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57120854A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6381270U (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | ||
| GB201016490D0 (en) * | 2010-09-30 | 2010-11-17 | Cambridge Joining Technology Ltd | Piezoelectric device and methods |
-
1981
- 1981-01-21 JP JP56006397A patent/JPS57120854A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120854A (en) | 1982-07-28 |
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