JPH0614032B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPH0614032B2 JPH0614032B2 JP59198549A JP19854984A JPH0614032B2 JP H0614032 B2 JPH0614032 B2 JP H0614032B2 JP 59198549 A JP59198549 A JP 59198549A JP 19854984 A JP19854984 A JP 19854984A JP H0614032 B2 JPH0614032 B2 JP H0614032B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- piezoelectric body
- ultrasonic probe
- ultrasonic
- electrodes
- 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 - Lifetime
Links
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
-
- 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
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波診断装置・超音波探傷装置・超音波治
療装置などに用いられ、電子走査または電子フォーカを
行うことのできるアレイ状超音波探触子に関する。
療装置などに用いられ、電子走査または電子フォーカを
行うことのできるアレイ状超音波探触子に関する。
従来、この種の超音波探触子は、一様に厚み方向に分極
処理をした板状圧電体を短冊状の細い素片の厚み切断し
て表面と裏面に電極に取付け、各素片の厚み振動により
超音波−電気信号間の変換を行なう構造となっている。
しかし、最近では超音波診断および計測において要求さ
れる空間分解能がより高いものへと進んでおり、これに
必要な短冊加工技術は限界に近付いている。すなわち、
高分解能化のためには超音波周波数を高周波化するかま
たは超音波の送受信に用いる口径を大口径化しなくては
ならないが、いずれの場合においても上記素片の幅を狭
くしなければならず、この点が短冊の切断加工上大きな
問題点となる。
処理をした板状圧電体を短冊状の細い素片の厚み切断し
て表面と裏面に電極に取付け、各素片の厚み振動により
超音波−電気信号間の変換を行なう構造となっている。
しかし、最近では超音波診断および計測において要求さ
れる空間分解能がより高いものへと進んでおり、これに
必要な短冊加工技術は限界に近付いている。すなわち、
高分解能化のためには超音波周波数を高周波化するかま
たは超音波の送受信に用いる口径を大口径化しなくては
ならないが、いずれの場合においても上記素片の幅を狭
くしなければならず、この点が短冊の切断加工上大きな
問題点となる。
切断加工なしに電子走査型あるいは電子フォーカス型の
アレイ状探触子と実現しようとする試みとしては、特開
昭58-42968号公報あるいは特開昭58-156295号公報に記
載されている様なVan der pauw型構造を有する探触子構
造がすでに知られている。このうち、後者（参考文献）
は、板状圧電体の一方の面に独立駆動可能なように複数
に分割された電極Ａを配し、隣接する分割電極Ａ直下の
分極の特性が互いに逆極性となる構造であり、第１図に
模式的に示す様な断面構造を持つ。ここで、図中の矢印
は、分極処理時の電気力線を示している。なお、詳細に
は、参考文献の板状圧電体には、電極Ａと反対側のもう
一方の面に一様な電極Ｃが付加されている。
アレイ状探触子と実現しようとする試みとしては、特開
昭58-42968号公報あるいは特開昭58-156295号公報に記
載されている様なVan der pauw型構造を有する探触子構
造がすでに知られている。このうち、後者（参考文献）
は、板状圧電体の一方の面に独立駆動可能なように複数
に分割された電極Ａを配し、隣接する分割電極Ａ直下の
分極の特性が互いに逆極性となる構造であり、第１図に
模式的に示す様な断面構造を持つ。ここで、図中の矢印
は、分極処理時の電気力線を示している。なお、詳細に
は、参考文献の板状圧電体には、電極Ａと反対側のもう
一方の面に一様な電極Ｃが付加されている。
しかし、この構造の探触子には、板状圧電体と異なる音
響インピーダンスの背面負荷材を用い、やはり板状圧電
体と異なる音響インピーダンスの被計測媒体に対し超音
波を送波また受波する場合に、板状圧電体を長手方向に
伝搬するモードの音波による不要応答が現われ、実用上
大きな問題となる場合がある。
響インピーダンスの背面負荷材を用い、やはり板状圧電
体と異なる音響インピーダンスの被計測媒体に対し超音
波を送波また受波する場合に、板状圧電体を長手方向に
伝搬するモードの音波による不要応答が現われ、実用上
大きな問題となる場合がある。
この問題を、以下に、もう少し詳しく説明する。第１図
のような板状圧電体において、分割電極Ａのうちひとつ
（例えば、Ａ３）を駆動した場合を考えると、駆動電極
の周辺に電圧性によりひずみが生じ、そのひずみの一部
の成分は、第２図に矢印で示したような反射をくり返し
ながら板状圧電体の長手方向に（図のｙ軸）伝搬するモ
ードの音波を励起する。伝搬における反射角θは次式に
より与えられる。
のような板状圧電体において、分割電極Ａのうちひとつ
（例えば、Ａ３）を駆動した場合を考えると、駆動電極
の周辺に電圧性によりひずみが生じ、そのひずみの一部
の成分は、第２図に矢印で示したような反射をくり返し
ながら板状圧電体の長手方向に（図のｙ軸）伝搬するモ
ードの音波を励起する。伝搬における反射角θは次式に
より与えられる。
ここで、ｆは超音波周波数、ｖＰは圧電体中の音速、ｘ
Ｏは厚板、ｎは，反射から反射までの間のひずみ分布の
節の数である。この伝搬モードの音波の部分波は、ｖｍ
を被計測媒体中での音速として、次に示す角度θ′の方
位の音波として被計測媒体中に放射され、超音波探触子
としての不要応答の原因となり、実用上大きな問題とな
る場合がある。
Ｏは厚板、ｎは，反射から反射までの間のひずみ分布の
節の数である。この伝搬モードの音波の部分波は、ｖｍ
を被計測媒体中での音速として、次に示す角度θ′の方
位の音波として被計測媒体中に放射され、超音波探触子
としての不要応答の原因となり、実用上大きな問題とな
る場合がある。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、従来技術における超音波探触子用板状
圧電体における上記の問題点を解決し、切断加工工程を
必要とせず、かつ、不要応答のない良好な超音波ビーム
を形成することのできる超音波探触子用板状圧電体を実
現することにある。
圧電体における上記の問題点を解決し、切断加工工程を
必要とせず、かつ、不要応答のない良好な超音波ビーム
を形成することのできる超音波探触子用板状圧電体を実
現することにある。
かかる目的のために、本発明では、被計測媒体中に超音
波を送波または受波する超音波探触子用板状圧電体にお
いて、第１の面に複数に分割された電極Ａと、電極Ａを
分割する境界の垂線に対し平行でない側面と、その側面
に接する吸音材とを有する構造を提案するものである。
波を送波または受波する超音波探触子用板状圧電体にお
いて、第１の面に複数に分割された電極Ａと、電極Ａを
分割する境界の垂線に対し平行でない側面と、その側面
に接する吸音材とを有する構造を提案するものである。
以下、実施例を参照し、本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
本発明の一実施例たる超音波探触子の構造を第３図なら
びに第４図により示す。この探触子は、第２図の断面構
造をもつものであり、それを電極Ａの面から見た図が第
３図、ｘｚ平面方向の断面図が第４図である。電極Ａを
分割する線は、図においてｚ軸に平行であるが、圧電体
１の側面がそのｚ軸に垂直でなく、さらに、吸音材２に
接している点が本発明の特色である。前述の伝搬モード
の音波は、分割電極Ａに垂直な方向（図中の矢印、すな
わちｙ軸と平行な方向）に伝搬しようとするが、本実施
例の探触子構造によれば、伝搬モードの音波は１ないし
回数の反射ののち側面に到達して吸音材に吸収される。
従って、伝搬モードの音波が原因となって生ずる音波探
触子としての不要応答は、著しく減少し、実用上問題と
ならないレベルまで低下する。
びに第４図により示す。この探触子は、第２図の断面構
造をもつものであり、それを電極Ａの面から見た図が第
３図、ｘｚ平面方向の断面図が第４図である。電極Ａを
分割する線は、図においてｚ軸に平行であるが、圧電体
１の側面がそのｚ軸に垂直でなく、さらに、吸音材２に
接している点が本発明の特色である。前述の伝搬モード
の音波は、分割電極Ａに垂直な方向（図中の矢印、すな
わちｙ軸と平行な方向）に伝搬しようとするが、本実施
例の探触子構造によれば、伝搬モードの音波は１ないし
回数の反射ののち側面に到達して吸音材に吸収される。
従って、伝搬モードの音波が原因となって生ずる音波探
触子としての不要応答は、著しく減少し、実用上問題と
ならないレベルまで低下する。
なお、第３図，第４図には簡単のため示さなかったが、
被計測媒体と板状圧電体との間の音響整合層、あるい
は、背面負荷材などを取付けた探触子の場合にも、本発
明の構造は効果をもつことはいうまでもない。
被計測媒体と板状圧電体との間の音響整合層、あるい
は、背面負荷材などを取付けた探触子の場合にも、本発
明の構造は効果をもつことはいうまでもない。
また、本発明は、第１図と異なる電極構造ならびに分極
構造をもった圧電体に関しても有効である。第５図，第
６図はその例であり、分割電極Ａと反対側の面に接地電
極Ｃを有し、隣接する分割電極Ａの間だけでなく、電極
ＡとＣとの間にも電界を印加して分極処理を施した例
が、第５図であり、分割電極Ａを互いに隔離する様な形
状をもつ接地電極Ｂを有し、電極ＡとＣとの間と電極Ａ
とＢとの間に電界を印加して分極処理を施した例が、第
６図である。両図において、図中の矢印は、分極処理時
の電気力線である。
構造をもった圧電体に関しても有効である。第５図，第
６図はその例であり、分割電極Ａと反対側の面に接地電
極Ｃを有し、隣接する分割電極Ａの間だけでなく、電極
ＡとＣとの間にも電界を印加して分極処理を施した例
が、第５図であり、分割電極Ａを互いに隔離する様な形
状をもつ接地電極Ｂを有し、電極ＡとＣとの間と電極Ａ
とＢとの間に電界を印加して分極処理を施した例が、第
６図である。両図において、図中の矢印は、分極処理時
の電気力線である。
なお、以上の説明においては、説明の便宜上直線状１次
元アレイ型探触子の例を中心に述べたが、本発明の適用
範囲は、これにとどまらず、コンベクス型・コンケイブ
型のアレイ、さらにはアニユラ・アレイにも及ぶもので
ある。
元アレイ型探触子の例を中心に述べたが、本発明の適用
範囲は、これにとどまらず、コンベクス型・コンケイブ
型のアレイ、さらにはアニユラ・アレイにも及ぶもので
ある。
以上説明した様に、本発明によれば、切断加工工程を必
要とせず、かつ不要応答のない良好な超音波ビームを形
成することのできる超音波探触子用板状圧電体を実現す
ることができ、その工業的意義はきわめて大きい。
要とせず、かつ不要応答のない良好な超音波ビームを形
成することのできる超音波探触子用板状圧電体を実現す
ることができ、その工業的意義はきわめて大きい。
第１図は最も近い従来技術による超音波探触子用板状圧
電体、第２図は板状圧電体中の音波の伝搬、第３図，第
４図は本発明の実施例における超音波探触子の構造、第
５図，第６図は本発明が有効である他の板状圧電体の例
を示す。 １…板状圧電体、２…吸音材、Ａ１〜Ａ７…分割電極、
Ｂ…Ａと同じ面の上にある接地電極、Ｃ…Ａと反対の面
の上にある接地電極、ｘ…厚み方向座標、ｙ…電極Ａを
分割する線に垂直な座標、ｚ…電極Ａを分割する線に平
行な座標。
電体、第２図は板状圧電体中の音波の伝搬、第３図，第
４図は本発明の実施例における超音波探触子の構造、第
５図，第６図は本発明が有効である他の板状圧電体の例
を示す。 １…板状圧電体、２…吸音材、Ａ１〜Ａ７…分割電極、
Ｂ…Ａと同じ面の上にある接地電極、Ｃ…Ａと反対の面
の上にある接地電極、ｘ…厚み方向座標、ｙ…電極Ａを
分割する線に垂直な座標、ｚ…電極Ａを分割する線に平
行な座標。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 裕之 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−42968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−14845（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】被計測媒体中に超音波を送波または受波す
る超音波探触子において、圧電体と、該圧電体の表面に
設けられた複数に分割された電極群と、該圧電体の側面
に接して設けられた吸音材とを有し、前記電極群を分割
する境界線の垂線は前記側面に対して平行でないことを
特徴とする超音波探触子。 - 【請求項２】上記電極群の設けられた表面の反対側の面
に電気的に一様な電極を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の超音波探触子。 - 【請求項３】上記電極群が電気的に独立駆動可能である
ように複数に分割された電極Ａと、該電極Ａの分割され
た間隙に該電極Ａを互いに隔離する形状に設けられた複
数の電極Ｂからなり、上記電極群の設けられた表面の反
対側の面に電極的に一様な電極Ｃを有し、電極ＡＢ間及
び電極ＡＣ間に印加された電界により分極処理がなされ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198549A JPH0614032B2 (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198549A JPH0614032B2 (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6176950A JPS6176950A (ja) | 1986-04-19 |
| JPH0614032B2 true JPH0614032B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=16393016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59198549A Expired - Lifetime JPH0614032B2 (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0614032B2 (ja) |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP59198549A patent/JPH0614032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6176950A (ja) | 1986-04-19 |
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