JPH08223696A - 超音波プローブ - Google Patents
超音波プローブInfo
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- JPH08223696A JPH08223696A JP2895395A JP2895395A JPH08223696A JP H08223696 A JPH08223696 A JP H08223696A JP 2895395 A JP2895395 A JP 2895395A JP 2895395 A JP2895395 A JP 2895395A JP H08223696 A JPH08223696 A JP H08223696A
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
形成された電極2とからなる振動子と、この振動子の振
動面上に設けられた超音波吸収材4と、前記振動子およ
び超音波吸収材4を接合するためのガラス3とを具備す
ることを特徴とする超音波プローブ。 【効果】 本発明によれば、低温から高温まで使用可能
で、分解能の高い超音波プローブを提供することが可能
になる。
Description
超音波プローブに関し、特に低温から高温にわたって使
用可能な耐寒耐熱性を有する構造を持った超音波プロー
ブに関わる。
体からなる振動子を備えている。この振動子の超音波送
受面とは反対の面に、プローブの分解能を向上させるた
めの超音波吸収材が通常接合されている。この超音波吸
収材と振動子を接合するのに従来のプローブは有機系接
着剤を用いている物が多い。そのため、液体窒素温度な
どの低温では接着剤が硬質化し、超音波の透過率が小さ
くなり、接着力が低下する。また、200℃以上の高温
環境では接着剤が炭化、変質し、または接着力の低下が
生じ、使用出来ない。また、高温で使用可能なプローブ
の例として、振動子と超音波吸収材の接合に金属ロウに
よるロウ付けを用いた物が報告されている(超音波TE
CHNO1993年8月号P.70−71)。しかし、
金属ロウによるロウ付けは接合処理温度が高く、振動子
とロウ材の熱収差が大きくなる。そのため、接合後振動
子とロウ材、あるいはロウ材と超音波吸収材の間に大き
な残留応力が生じ、振動子の反り、破損が生じ易いとい
った問題点があった。
の超音波プローブは、高温環境での使用ができず、ま
た、その破損が生じやすいという問題があった。本発明
は、このような問題に鑑みてなされたものであり、耐熱
性に優れ、信頼性の高い超音波プローブを提供すること
を目的とする。
電体およびこの圧電体の対向する面に形成された電極と
からなる振動子と、この振動子の振動面上に設けられた
超音波吸収材と、前記振動子および超音波吸収材を接合
するためのガラスとを具備することを特徴とする超音波
プローブである。
にガラスを用いることを特徴としており、このようにす
ることで原子炉などの200℃以上の環境下で用いる場
合に好適である。
波プローブに用いるものであれば特に限定されず、例え
ば圧電セラミック、圧電単結晶などを用いることができ
るが、特に、高温環境下で使用する場合には、チタン酸
鉛、ジルコン酸チタン酸鉛などのチタン酸鉛系の圧電材
料やニオブ酸鉛などの圧電セラミック、あるいはニオブ
酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの圧電単結晶とい
ったキュリー点の高い圧電材料を用いることが望まし
い。
れば特に限定されずに用いることができる。また圧電体
との接着性を高めるために、必要に応じ、複数の導電体
を積層することもできる。
体および電極からなる振動子から超音波が発生した際
の、残留振動を抑えることで、超音波プローブの分解能
を向上させるものである。したがって、前記振動子の振
動面上で、かつ超音波送受とは反対側に形成される。ま
た、超音波吸収材に用いられる材料としては、超音波を
吸収できるものであれば特に制限されないが、高温での
使用を考慮した場合、チタン酸アルミ、アルミナ、チタ
ニア、ジルコニア、シリカなどの多孔質セラミックが耐
熱性の面で好適である。
記超音波吸収材料を接合するための接合材である。この
ように、振動子と超音波吸収材料を接合する際に、接合
材としてガラスを用いることによって、液体窒素温度程
度の低温から、200℃を越える高温での接合強度を維
持することが可能となる。
度高い温度で行われ、ガラスの融点は一般に500℃以
下であり、ロウ材の融点(600℃以上)よりも低く、
かつ被接合材となる前記圧電体や超音波吸収材と熱膨脹
係数が近いために、従来のロウ付けで生じていた接合面
の残留応力を小さくすることが可能となる。その結果、
製造工程における振動子の反りがなくなり、また得られ
る超音波プローブにおける振動子の振動による振動子の
割れ、剥がれといった破損を回避し、信頼性の高い超音
波プローブを歩留り良く製造することが可能となる。ま
た、ガラスの組成を変えることで、接合温度を多少変え
ることも可能であり、前述したような理由により、43
0℃以下の融点を持つガラスを用いることが望ましい。
略斜視図、図2は本実施例における超音波プローブの縦
断面図、図2は本実施例における超音波プローブのパル
スエコー特性、図3は本実施例における超音波プローブ
に対する熱処理温度プロファイルである。
チタン酸鉛系セラミックを圧電材料として用い、これを
20×64×0.4mm3 の形状に加工し、両面をカー
ボンランダム#2000で研磨し、超音波洗浄すること
で圧電体1を得た。この圧電体1の対向する面に第1層
にTiを50nm、第2層にNiを1000nm、第3
層にCuを200nmを順次スパッタし、電極2を形成
し、振動子を得た。
チタン酸鉛系圧電材料を用い、これを20×64×0.
4mm3 の形状に加工し、両面をカーボランダム#20
00で研磨し、超音波洗浄することで圧電体1を得た。
この圧電体1の両面に第1層にTiを50nm、第2層
にNiを1000nm、第3層にCuを200nm各々
スパッタし、電極2を形成し、振動子を得た。超音波吸
収材4には高温で変質せず、かつ超音波吸収材として使
用可能なチタン酸アルミ系セラミックス(18×64×
10mm3 )を用いた。これら振動子と超音波吸収材と
からなる被接合材の接合面にガラス3(日本電気硝子
(株)製低膨脹セラミックス用ガラスPLS−130
1)を50μmずつスクリーン印刷し、大気中120℃
で20分乾燥させた。その後、振動子と超音波吸収材を
ガラス面を合わせて接合治具に乗せ、その上に荷重とし
て800gのステンレスブロックを乗せた。これを電気
炉大気中で図3に示したような温度プロファイルで熱処
理し、振動子と超音波吸収材を接合し、プローブを得
た。
がなく、また、220℃のシリコンオイル中におけるパ
ルスエコー特性を計測したところ、図2に示すように受
信波のレベルが約4波長で1/10になっており、超音
波吸収材の効果も良好であった。さらに−193℃の液
体窒素中におけるパルスエコー特性を計測したところ、
同様に超音波吸収材の効果が良好であった。
によるロウ付けを用いた超音波プローブの製作例を述べ
る。まず、300℃近傍まで圧電性を失わないチタン酸
鉛系圧電材料を用い、これを20×64×0.4mm3
の形状に加工し、両面をカーボランダム#2000で研
磨し、超音波洗浄することで圧電体1を得た。圧電体1
の両面に第1層にTiを50nm、第2層にNiを10
00nm、第3層にCuを200nm各々スパッタし、
電極2を形成し、振動子を得た。超音波吸収材4には高
温で変質せず、かつ超音波吸収材として使用可能なチタ
ン酸アルミ系セラミックス(18×64×10mm3 )
を用いた。これら被接合材の接合面にアルミ系ロウ材5
(18×64×0.1mm3 )を挟み、100g/cm
の荷重を外部から印加しながら電気炉大気中で図4に示
すような温度プロファイルで熱処理し、振動子と超音波
吸収材を接合し、超音波プローブを得た。この超音波プ
ローブにパルス電圧を印加したところ、超音波プローブ
は図5に示すように振動子と超音波吸収材の接合部の残
留応力が最大になる部分で振動子に割れが生じた。
酸鉛系セラミックスを例にして説明したが、ニオブ酸鉛
セラミックス、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リ
チウム単結晶等を用いても同様な効果を確認する事が出
来た。
温から高温まで使用可能で分解能の高い超音波プローブ
を提供出来る。
ー特性図。
プロファイル。
プロファイル。
Claims (1)
- 【請求項1】 圧電体およびこの圧電体の対向する面に
形成された電極とからなる振動子と、この振動子の振動
面上に設けられた超音波吸収材と、前記振動子および超
音波吸収材を接合するためのガラスとを具備することを
特徴とする超音波プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02895395A JP3378396B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 超音波プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02895395A JP3378396B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 超音波プローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223696A true JPH08223696A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3378396B2 JP3378396B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=12262788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02895395A Expired - Lifetime JP3378396B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 超音波プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3378396B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2525218A1 (en) | 2011-05-19 | 2012-11-21 | Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd. | Heat-resistant ultrasonic sensor and installation method thereof |
| JP2019032168A (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-28 | 株式会社東芝 | 超音波トランスデューサ、超音波探傷装置及び超音波探傷方法 |
| CN110972046A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-07 | 歌尔股份有限公司 | 防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备 |
| CN114887863A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-12 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 一种超声探头及其制备方法 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP02895395A patent/JP3378396B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2525218A1 (en) | 2011-05-19 | 2012-11-21 | Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd. | Heat-resistant ultrasonic sensor and installation method thereof |
| US9304113B2 (en) | 2011-05-19 | 2016-04-05 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Heat-resistant ultrasonic sensor and installation method thereof |
| JP2019032168A (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-28 | 株式会社東芝 | 超音波トランスデューサ、超音波探傷装置及び超音波探傷方法 |
| CN110972046A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-07 | 歌尔股份有限公司 | 防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备 |
| CN114887863A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-12 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 一种超声探头及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3378396B2 (ja) | 2003-02-17 |
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