JPS605131A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS605131A JPS605131A JP11324883A JP11324883A JPS605131A JP S605131 A JPS605131 A JP S605131A JP 11324883 A JP11324883 A JP 11324883A JP 11324883 A JP11324883 A JP 11324883A JP S605131 A JPS605131 A JP S605131A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- acoustic impedance
- fluid
- ultrasound
- probe
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
（ａ） 発明の技術分野
本発明は超音波探触子の音響インピーダンス整合ｓｌこ
関する。 （ｂ） 技術の背景 超音波信号ケパルス状に送信し被検体や被探知体からの
反射超音波を受信する超音波診断装置や超音波探傷装置
、超音波探知装置等の超音波装置に於て、超音波を送受
信する超音波トランスデユーサの送受信効率を向上せし
めるため、該超音波トランスデユーサの前面及び背面に
当接或は近接して音響インピーダンス整合部を配設し〜
；波探触子として用いるのが一般である。然し乍ら従来
の音響インピーダンス整合部は得られる音響インピーダ
ンスが使用する素材により定まる一定の値となるため被
検体や被探知体の音響インピーダンスの変化によジ整合
条件が異なる場合や整合特性は犠牲にしても超音波トラ
ンスデー−ザの受信感度全上昇させたい場合にそれＯこ
対応して音響インピーダンス金変えられないのが実情で
あった。本発明は近年新素材として台頭してきた磁性体
又は誘電体粒子を浮遊せしめた流体（以下磁性体粒子を
浮遊ゼレめた流体全磁性流体、誘電体粒子を浮遊せしめ
た流体を銹電性流体と略称する）を音響インピーダンス
整合部に使用し該流体に磁場又は電場を印加し該印加量
を制御して音響インピーダンス全変化せしめ上述の課題
に応えようとするものである。 （ｃ） 従来技術と問題点 第１図（ａ）に超音波診断装置に於ける従来の超音波探
触子と被検体の関係を断面図ζごて示し、第１図（ｂ）
に多層コーティングを施した従来の超音波探触子の構造
を断面図にて示し、第２図に従来の超音波探触子の被検
体からの反射超音波による受偏侶号覗気出力の波形を示
す。 超音波診断装置にあっては一般ｔこ超音波の発信及び受
信は同一の超音波探触子で行う。第１図（ａ）の１は円
柱形状をした該超音波探触子であり円柱の軸を含む断面
図にて示したものである。 第１図（ａ）ｌこ於て超音波探触子１は被検体２を図示
する如く圧接しパルス状の超音波を所定の一定繰り返し
周波数で被検体２に矢印Ｔの方向ｌこ送出する。送出さ
れたパルス状超音波は例えば第１図（ａ）に示す如く被
検体２が媒質２−４の中にそれと異なった媒質２−１．
２−２及び２−３全超音波探触子１からの距離Ｒ，，Ｒ
２及びＲ３の位置ζこ境界面を持っていると仮定すると
、これらの異なった媒質は夫々異なった音響インピーダ
ンスを有する結果、夫々の境界面からの反射超音波が超
音波探触子Ｊに矢印Ｒの方向ｆこ入力し咳探触子１は第
２図１こ示す如き受信電気信号を出力する。 第２図に於て、横軸は時間軸を全示し縦軸は超音波探触
子１の電気信号出力の振幅Ａを示す。 ３０は送信パルスを示し、第１図（ａ）の媒質２−］、
２−２及び２−３からの反射超音波による電気信号を夫
々Ｒ−１，Ｒ−２及びＲ−３１こ示す。 時間１． 、 １．及びｔ、はパルス状超音波が被検体
２を伝播し媒質２−１．２−２及び２−３の境界面と超
音波探触子１の間を往？！する時間を示しこれらの時間
は上述の距離Ｒ，，Ｒ２及びＲｓｉこ比例するものであ
る。換１すれば第２図の電気出力を観察することにより
被検体２の内部を診断する情報が得られる。 第１図（ａ）の超音波探触子１は斜線を付した超音波ト
ランスデユーサ３とその前側にある前面音響インピーダ
ンス整合部４及び後側！こある背面音響インピーダンス
整合部５より構成六れている。該整合部４はトランスデ
ユーサ３と被検体２との音響インピーダンスの中間値を
持ち該整合部５はトランスデユーサ３とその後方の自由
空間１０との音響インピーダンスの中間値を持ってトラ
ンスデユーサ３の曲面及び背面の境界面に於ける超音波
反射を減少させてパルス状超音波の送信に対しては整合
部４及び５が能率よくかつ所定のパルス幅で超音波を被
検体２へ送信さゼ受倍に対しては整合部４が能率よく反
射超音波全被検体からト５７ スｆ、−サ３に人力させ
るようインピーダンスを整合させている。 然し乍ら上述の整合部４及び５の夫々の境界面に於ける
音響インピーダンスの中間値は１つの値であるため境界
面で隣接する媒質の音響インピーダンスの相異が大きい
と十分なインピーダンス整合が得られず超音波［・ラン
スデューサ３の送受信効率が低下し残響現象が発生して
超音波装置の検出能力や距離分解能を低下させる。この
問題を解決する手段として多層コーティングの方法がよ
く知られている。第１図（ｂ）は該多層コーティングを
説明する円柱形の超音波探触子の軸金含む断面図で、超
音波トランスデー−サと被検体２との間ｌこ多層コーテ
ィングを施した前面音響インピーダンス整合部６を入れ
、また超音波トランスデユーサ３と後側の自由空間１０
との間に多層コーティング７−１を施した背面音響イン
ピーダンス整合部７を配設し、超音波トランスデユーサ
３とその前側の被検体２及び後側の自由空間ｉｏとの間
の音響インピーダンスを夫々段階的に変化さぜ小米る限
ジ急激なインピーダンス変化を持たせないよう配慮する
方法が多層コーティングである。 超音波装置にあつ才、は超音波トランスデユーサは装置
の性能を決定す本最も重要な素子でありしたがって該超
音波トランスデユーサを卵重よく動作させるための音響
インピーダンス整合は極めて重要な課題であって、上述
の多層コーティングの方法
関する。 （ｂ） 技術の背景 超音波信号ケパルス状に送信し被検体や被探知体からの
反射超音波を受信する超音波診断装置や超音波探傷装置
、超音波探知装置等の超音波装置に於て、超音波を送受
信する超音波トランスデユーサの送受信効率を向上せし
めるため、該超音波トランスデユーサの前面及び背面に
当接或は近接して音響インピーダンス整合部を配設し〜
；波探触子として用いるのが一般である。然し乍ら従来
の音響インピーダンス整合部は得られる音響インピーダ
ンスが使用する素材により定まる一定の値となるため被
検体や被探知体の音響インピーダンスの変化によジ整合
条件が異なる場合や整合特性は犠牲にしても超音波トラ
ンスデー−ザの受信感度全上昇させたい場合にそれＯこ
対応して音響インピーダンス金変えられないのが実情で
あった。本発明は近年新素材として台頭してきた磁性体
又は誘電体粒子を浮遊せしめた流体（以下磁性体粒子を
浮遊ゼレめた流体全磁性流体、誘電体粒子を浮遊せしめ
た流体を銹電性流体と略称する）を音響インピーダンス
整合部に使用し該流体に磁場又は電場を印加し該印加量
を制御して音響インピーダンス全変化せしめ上述の課題
に応えようとするものである。 （ｃ） 従来技術と問題点 第１図（ａ）に超音波診断装置に於ける従来の超音波探
触子と被検体の関係を断面図ζごて示し、第１図（ｂ）
に多層コーティングを施した従来の超音波探触子の構造
を断面図にて示し、第２図に従来の超音波探触子の被検
体からの反射超音波による受偏侶号覗気出力の波形を示
す。 超音波診断装置にあっては一般ｔこ超音波の発信及び受
信は同一の超音波探触子で行う。第１図（ａ）の１は円
柱形状をした該超音波探触子であり円柱の軸を含む断面
図にて示したものである。 第１図（ａ）ｌこ於て超音波探触子１は被検体２を図示
する如く圧接しパルス状の超音波を所定の一定繰り返し
周波数で被検体２に矢印Ｔの方向ｌこ送出する。送出さ
れたパルス状超音波は例えば第１図（ａ）に示す如く被
検体２が媒質２−４の中にそれと異なった媒質２−１．
２−２及び２−３全超音波探触子１からの距離Ｒ，，Ｒ
２及びＲ３の位置ζこ境界面を持っていると仮定すると
、これらの異なった媒質は夫々異なった音響インピーダ
ンスを有する結果、夫々の境界面からの反射超音波が超
音波探触子Ｊに矢印Ｒの方向ｆこ入力し咳探触子１は第
２図１こ示す如き受信電気信号を出力する。 第２図に於て、横軸は時間軸を全示し縦軸は超音波探触
子１の電気信号出力の振幅Ａを示す。 ３０は送信パルスを示し、第１図（ａ）の媒質２−］、
２−２及び２−３からの反射超音波による電気信号を夫
々Ｒ−１，Ｒ−２及びＲ−３１こ示す。 時間１． 、 １．及びｔ、はパルス状超音波が被検体
２を伝播し媒質２−１．２−２及び２−３の境界面と超
音波探触子１の間を往？！する時間を示しこれらの時間
は上述の距離Ｒ，，Ｒ２及びＲｓｉこ比例するものであ
る。換１すれば第２図の電気出力を観察することにより
被検体２の内部を診断する情報が得られる。 第１図（ａ）の超音波探触子１は斜線を付した超音波ト
ランスデユーサ３とその前側にある前面音響インピーダ
ンス整合部４及び後側！こある背面音響インピーダンス
整合部５より構成六れている。該整合部４はトランスデ
ユーサ３と被検体２との音響インピーダンスの中間値を
持ち該整合部５はトランスデユーサ３とその後方の自由
空間１０との音響インピーダンスの中間値を持ってトラ
ンスデユーサ３の曲面及び背面の境界面に於ける超音波
反射を減少させてパルス状超音波の送信に対しては整合
部４及び５が能率よくかつ所定のパルス幅で超音波を被
検体２へ送信さゼ受倍に対しては整合部４が能率よく反
射超音波全被検体からト５７ スｆ、−サ３に人力させ
るようインピーダンスを整合させている。 然し乍ら上述の整合部４及び５の夫々の境界面に於ける
音響インピーダンスの中間値は１つの値であるため境界
面で隣接する媒質の音響インピーダンスの相異が大きい
と十分なインピーダンス整合が得られず超音波［・ラン
スデューサ３の送受信効率が低下し残響現象が発生して
超音波装置の検出能力や距離分解能を低下させる。この
問題を解決する手段として多層コーティングの方法がよ
く知られている。第１図（ｂ）は該多層コーティングを
説明する円柱形の超音波探触子の軸金含む断面図で、超
音波トランスデー−サと被検体２との間ｌこ多層コーテ
ィングを施した前面音響インピーダンス整合部６を入れ
、また超音波トランスデユーサ３と後側の自由空間１０
との間に多層コーティング７−１を施した背面音響イン
ピーダンス整合部７を配設し、超音波トランスデユーサ
３とその前側の被検体２及び後側の自由空間ｉｏとの間
の音響インピーダンスを夫々段階的に変化さぜ小米る限
ジ急激なインピーダンス変化を持たせないよう配慮する
方法が多層コーティングである。 超音波装置にあつ才、は超音波トランスデユーサは装置
の性能を決定す本最も重要な素子でありしたがって該超
音波トランスデユーサを卵重よく動作させるための音響
インピーダンス整合は極めて重要な課題であって、上述
の多層コーティングの方法
【こ見られる如〈従来からこ
の課題には大きな努力が払われて来た。然し乍ら、該整
合を光全にしようとすれば多層コーティングの層ｅｋ増
加する必要があり高価なものとなり、また被検体の種類
が変わると整合がとれなくなりすべてに完全に対応する
ことは不可能であった。また、超音波の特性から反射体
が超音波探触子から離れる程その反射信号は第２図Ｒ−
３の例ζこ示す如く継続時間Δｔ３は長くなり振幅Ａｊ
が小さくなる傾向があり更に深ｉｆこある反射体からの
信号は検出が困難になってし甘う。したがって、か≠）
る深部の情報取得を目的とするときは継続時１ｌ１１（
短離分解能）はある程度犠牲にしても信号検出ｌこ焦点
全台わせる必要がありそのため船こは背面音響インピー
ダンス全整合条件は無視しても大きくして超音波トラン
スデユーサの受信感度全上昇させたいという要求がある
。然し乍ら従来技術では整合インピーダンスは固定され
ており上述の如き要望ｌこは応じられなかった。 （ｄ）発明の目的 本発明は超音波診断装置や超音波探傷装置、超音波探知
装置等の超音波装置が使用する超音波トランスデユーサ
の超音波送受信方向の前面や背面の音響インピーダンス
整合部の音響インピーダンスを所望の値に変化せしめ、
該超音波装置の被検体或は被探知体ζこ十分に適合した
インピーダンス整合を行い、該超音波装置の超音波送受
信効率を向上せしめ、また必要に応じて該超音波［・う
／スデーーサの背面音響インピーダンスを大ｌこして該
超音波装置の受信感度を上昇ゼしむること全目的とする
。 （ｅ） 発明の構成 本発明は超音波トランスデユーサの超音波送受信方向の
前後の音響インピーダンス整合部にｆＲ磁性流体は誘電
性流体を使用し磁性流体には磁場を制御して印加し誘電
性流体には電場を制御ｌして印加することｌこよジ整合
部の音響インピーダンス全変化せしめられる超音波探触
子を形成するものであって、該超音波探触子を超音波装
置に適用することｌこより上述の目的は十分達成される
。 （ｆ） 発明の実施例 本発明は磁性流体や誘電性流体がそれｌこ印加される磁
場や電場により該流体の粘度、圧力分布及び相等の物理
的性質が変化し、したがって該流体の音響的性質が変化
して局所的な音響インピーダンスの変化が得られること
ｌこ着目したものである、以下一本発明の実施例として
磁性流体を例にして詳細説明する。 磁性流体とは１００〜ｉｏ、ｏｏｏオンゲスト。 −ムのマグネタイト、マンガンフェライト、ニッケルフ
ェライト、コバルト７エライト、マンガン亜鉛フェライ
ト、バリウムフェライト等の強磁性体粒子表面全オレイ
酸やリノール酸のような長鎖不飽和脂肪酸系界面活性剤
で被覆しこれに陰イオン或は非イオン型界面活性剤を使
用して脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素等の溶媒中に分
散させたコロイド溶液のことであって、該磁性流体は強
い磁性を帯びるという固体特有の性質を有しながら流体
として扱うことができるという特徴がある。 第３図に上述磁性流体を適用した円柱形状の音響インピ
ーダンス整合部例を該円柱の軸を含む断面図にて示す。 第３図に於て、超音波トランスデ、 −ｖ３の前面及び
背面に当接して磁性流体を満だ１〜た前面音響インピー
ダンス整合部８及び背面音響インピーダンス整合部９を
配設し、磁場は整合部８１こはソレノイド１１ζこ電流
源１３より電流金泥して形成し整合部９１こはソレノイ
ド１２に電流源１４より電流を流して形成し、該磁場の
整合部８及び９内の空間分布はソレノイド１１及び１２
０巻き方により決定され、夫々の磁場の強さは制御部１
５１こより電流源Ｊ３及び１４の電流を夫々個別ζこ制
御して変えることができる構造である。 超音波が伝播する媒体の音響インピーダンスは一般蔽こ
次式で表わされる。 ｚ＝ｆ）ｃ ２：媒体の音響インピーダンス ｐ：媒体の密度 Ｃ°媒体全伝播する音波の速度 磁性流体に磁場を印加しその強さを増加させると磁性流
体の物理特性は前述した如く種々変化するがとりわけ粘
性が上昇する特徴があり、極端な場合液相から固相ｔこ
相転竪する例がある。この粘性の変化は上式では速度Ｃ
と最も深い関係Ａこあジしたがって磁性流体【こ印加す
る磁場を制御することｌこよＶ該磁性流体の音響インピ
ーダンス全変化さセることができる。 第４図は第３図の本発明の実施例に於て磁場全制御して
超音波探触子１の音響インピーダンスを整合する状態を
示すものである。第４図（ａ）は第３図の円柱状の超音
波探触子１の機能を説明する断面図を示したもので該探
触子１の前方Ｆｌこ被検体２全配置し後方Ｂは自由空間
１ｏとし、矢印Ｈで示す如く磁場の分布を形成せしめる
。この磁場Ｈは磁力線が密な個所は磁場Ｈの強さが大き
いことを示す。第４図（ｂ）は横軸に第４図（ａ）と同
様な長さで超音波探触子の超音波送受・他方向の距離ｘ
ｋとったものであり縦軸ｌこ音響インピーダンスＺをと
る。 第３図のソレノイド１１及び１３ｔこ流す電流を制御部
１５ζこより調節して第４図（ａ）の磁場Ｈの空間分布
を制御し、得られた音響インピーダンス２の分布が第４
図（ｂ）に示す如く左端のインピー タンス７、 、が
被検体２のインピーダンスｔこ等しく中間のインピーダ
ンスｚｓが超音波トランスデユーサのインピーダンスに
等しく右端のインピーダンス７．．。が後方の自由空間
１ｏのインピーダンスニ等シクシテ超音波探触子１の音
響インピーダンスの整合を完全ｔことることができる。 上述のごとく本発明によれば磁性流体ｌこ印加する磁場
を制御することで連続的に音響インピーダンスを変化さ
せることができ、異種の被検体ｌこ対しても理想的な音
響インピーダンスの整合をとることができる。 第５図の実施例は前面音響インピーダンス整合部１６船
こは従来技術による多層コーティングを施したものを使
用し背面音響インピーダンス整合部１７ｆこは磁性流体
を使用し超音波装置の受信感度全上昇させる超音波探触
子１である。 第５図（ａ）＃こ於て整合部１６の前方Ｆは被検体２が
幽接し整合部】７の後方Ｂは自由空間１゜とし前面音響
インピーダンス整合部】６と超音波トランスデユーサ３
と背面音響インピーダンス整合部１７が連接してなる円
柱状の超音波探触子１を該円柱の軸を含み断面図で示し
たものであり、背面音響インピーダンス整合部１７内の
磁性流体に印加される磁場は第３図と同様にソレノイド
１８１こ電流源１９より電流を流し該電流を制御部２０
で制御して変化さゼることができる。 第５図（ｂ）は横軸ζこ超音波探触子の軸方向の距離ｘ
ｆとυ縦軸に音響インピーダンスｚをとった図にて横軸
に左から右の方向へ被検体２、多層コーティングを施し
た整合部１６、超音波トランスデー−１−３、整合部１
７及び自由空間１０の順に配列して示しである。 本実施例では通常は背面音響インピーダンス整合８１７
の音響インピーダンスが第５図（ｂ）の曲線２Ｎこなる
如く第５図（ａ）の制御部２０に依りンレノ−ＩＦ’ｌ
こ流れる電流を制御し、超音波トランスデユーサ３は第
５図（ｂ）が示す如く前側の被検体２及び後側の自由空
間１０も併せて音響インピーダンスの整合がとれており
、送受信とも最上の距離分解能で動作している。然し乍
ら被検体２の深部からの微弱な超音波反射１Ｍ号を良い
信号対雑音比で得ようとするためには背面音響インピー
ダンスを高くして受信超音波を超音波トランスデユーサ
３の背面ｌこ逃がさぬ機船こする必要があり、かトる場
合には第５図（ａ）の電流源１９全調節して整合部１７
の音響インピーダンスを第５図（ｂ）の曲線２１から２
２へ矢印Ｇの方向へ移動させて高くし超音波］・ランス
デューサ３の背面境界での音響インピーダンスにＺ ａ
−Ｚｓの如く大きな差會設けて前記目的全実現させる。 本実施例は前面音響インピーダンス整合部１６に磁場に
無関係の従来技術による整合部を用い背面音響インピー
ダンス整合部１７に磁性流体を適用したことに％徴があ
り、この結果背面のみの高インピーダンス化が簡単な制
御で任意にできるものである、以上の実施例は磁性流体
を使用した例であるが誘電付流体ｌこよる音響インピー
ダンス整合部も溶媒中ζこ誘電体粒子を浮遊さゼ磁場の
代りに電場全印加制御することで実現できる。すなわち
誘電体流体周辺には電極を配設し電圧を亥化さゼて電場
を制御して音響インピーダンスを可変ｌこすることがで
きる。したがって磁性流体と全く同様ｌこ超音波トラン
スデーーサと被検体及び自由空間との音響インピーダン
スの連続的な整合調節や背面音響インピーダンス整合部
の音響インピーダンスを高くすることによる超音波トラ
ンスデユーサの受信感す［の上昇も誘電性流体′！（−
用いてなし得ることは云う壕でもない。 （ｇ） 発明の効果 本発明により、超音波トランスデー−サの前面及び背面
の音響インピーダンスを該超音波トランスデーーサと音
響インピーダンス整合部及び音響インピーダンス整合部
と被検体或は自由空間と自由をこ別個ｌこ連続して変化
させて整合させる超音波探触子を形成することができ、
該超音波探触子を使用することにより超音波診断装置や
超音波探傷装置、超音波探知装量等の超音波装置の送受
信効率を理想的に最上の状態０こすることができ、また
微弱な超音波反射信号を高感度に受信するために背面音
響インピーダンスを任意な値〔こ簡単な手段で高くする
ことができ、該超音波装置の応用面や運用面が拡大し総
合性能向上に極めて大きな効果がある。
の課題には大きな努力が払われて来た。然し乍ら、該整
合を光全にしようとすれば多層コーティングの層ｅｋ増
加する必要があり高価なものとなり、また被検体の種類
が変わると整合がとれなくなりすべてに完全に対応する
ことは不可能であった。また、超音波の特性から反射体
が超音波探触子から離れる程その反射信号は第２図Ｒ−
３の例ζこ示す如く継続時間Δｔ３は長くなり振幅Ａｊ
が小さくなる傾向があり更に深ｉｆこある反射体からの
信号は検出が困難になってし甘う。したがって、か≠）
る深部の情報取得を目的とするときは継続時１ｌ１１（
短離分解能）はある程度犠牲にしても信号検出ｌこ焦点
全台わせる必要がありそのため船こは背面音響インピー
ダンス全整合条件は無視しても大きくして超音波トラン
スデユーサの受信感度全上昇させたいという要求がある
。然し乍ら従来技術では整合インピーダンスは固定され
ており上述の如き要望ｌこは応じられなかった。 （ｄ）発明の目的 本発明は超音波診断装置や超音波探傷装置、超音波探知
装置等の超音波装置が使用する超音波トランスデユーサ
の超音波送受信方向の前面や背面の音響インピーダンス
整合部の音響インピーダンスを所望の値に変化せしめ、
該超音波装置の被検体或は被探知体ζこ十分に適合した
インピーダンス整合を行い、該超音波装置の超音波送受
信効率を向上せしめ、また必要に応じて該超音波［・う
／スデーーサの背面音響インピーダンスを大ｌこして該
超音波装置の受信感度を上昇ゼしむること全目的とする
。 （ｅ） 発明の構成 本発明は超音波トランスデユーサの超音波送受信方向の
前後の音響インピーダンス整合部にｆＲ磁性流体は誘電
性流体を使用し磁性流体には磁場を制御して印加し誘電
性流体には電場を制御ｌして印加することｌこよジ整合
部の音響インピーダンス全変化せしめられる超音波探触
子を形成するものであって、該超音波探触子を超音波装
置に適用することｌこより上述の目的は十分達成される
。 （ｆ） 発明の実施例 本発明は磁性流体や誘電性流体がそれｌこ印加される磁
場や電場により該流体の粘度、圧力分布及び相等の物理
的性質が変化し、したがって該流体の音響的性質が変化
して局所的な音響インピーダンスの変化が得られること
ｌこ着目したものである、以下一本発明の実施例として
磁性流体を例にして詳細説明する。 磁性流体とは１００〜ｉｏ、ｏｏｏオンゲスト。 −ムのマグネタイト、マンガンフェライト、ニッケルフ
ェライト、コバルト７エライト、マンガン亜鉛フェライ
ト、バリウムフェライト等の強磁性体粒子表面全オレイ
酸やリノール酸のような長鎖不飽和脂肪酸系界面活性剤
で被覆しこれに陰イオン或は非イオン型界面活性剤を使
用して脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素等の溶媒中に分
散させたコロイド溶液のことであって、該磁性流体は強
い磁性を帯びるという固体特有の性質を有しながら流体
として扱うことができるという特徴がある。 第３図に上述磁性流体を適用した円柱形状の音響インピ
ーダンス整合部例を該円柱の軸を含む断面図にて示す。 第３図に於て、超音波トランスデ、 −ｖ３の前面及び
背面に当接して磁性流体を満だ１〜た前面音響インピー
ダンス整合部８及び背面音響インピーダンス整合部９を
配設し、磁場は整合部８１こはソレノイド１１ζこ電流
源１３より電流金泥して形成し整合部９１こはソレノイ
ド１２に電流源１４より電流を流して形成し、該磁場の
整合部８及び９内の空間分布はソレノイド１１及び１２
０巻き方により決定され、夫々の磁場の強さは制御部１
５１こより電流源Ｊ３及び１４の電流を夫々個別ζこ制
御して変えることができる構造である。 超音波が伝播する媒体の音響インピーダンスは一般蔽こ
次式で表わされる。 ｚ＝ｆ）ｃ ２：媒体の音響インピーダンス ｐ：媒体の密度 Ｃ°媒体全伝播する音波の速度 磁性流体に磁場を印加しその強さを増加させると磁性流
体の物理特性は前述した如く種々変化するがとりわけ粘
性が上昇する特徴があり、極端な場合液相から固相ｔこ
相転竪する例がある。この粘性の変化は上式では速度Ｃ
と最も深い関係Ａこあジしたがって磁性流体【こ印加す
る磁場を制御することｌこよＶ該磁性流体の音響インピ
ーダンス全変化さセることができる。 第４図は第３図の本発明の実施例に於て磁場全制御して
超音波探触子１の音響インピーダンスを整合する状態を
示すものである。第４図（ａ）は第３図の円柱状の超音
波探触子１の機能を説明する断面図を示したもので該探
触子１の前方Ｆｌこ被検体２全配置し後方Ｂは自由空間
１ｏとし、矢印Ｈで示す如く磁場の分布を形成せしめる
。この磁場Ｈは磁力線が密な個所は磁場Ｈの強さが大き
いことを示す。第４図（ｂ）は横軸に第４図（ａ）と同
様な長さで超音波探触子の超音波送受・他方向の距離ｘ
ｋとったものであり縦軸ｌこ音響インピーダンスＺをと
る。 第３図のソレノイド１１及び１３ｔこ流す電流を制御部
１５ζこより調節して第４図（ａ）の磁場Ｈの空間分布
を制御し、得られた音響インピーダンス２の分布が第４
図（ｂ）に示す如く左端のインピー タンス７、 、が
被検体２のインピーダンスｔこ等しく中間のインピーダ
ンスｚｓが超音波トランスデユーサのインピーダンスに
等しく右端のインピーダンス７．．。が後方の自由空間
１ｏのインピーダンスニ等シクシテ超音波探触子１の音
響インピーダンスの整合を完全ｔことることができる。 上述のごとく本発明によれば磁性流体ｌこ印加する磁場
を制御することで連続的に音響インピーダンスを変化さ
せることができ、異種の被検体ｌこ対しても理想的な音
響インピーダンスの整合をとることができる。 第５図の実施例は前面音響インピーダンス整合部１６船
こは従来技術による多層コーティングを施したものを使
用し背面音響インピーダンス整合部１７ｆこは磁性流体
を使用し超音波装置の受信感度全上昇させる超音波探触
子１である。 第５図（ａ）＃こ於て整合部１６の前方Ｆは被検体２が
幽接し整合部】７の後方Ｂは自由空間１゜とし前面音響
インピーダンス整合部】６と超音波トランスデユーサ３
と背面音響インピーダンス整合部１７が連接してなる円
柱状の超音波探触子１を該円柱の軸を含み断面図で示し
たものであり、背面音響インピーダンス整合部１７内の
磁性流体に印加される磁場は第３図と同様にソレノイド
１８１こ電流源１９より電流を流し該電流を制御部２０
で制御して変化さゼることができる。 第５図（ｂ）は横軸ζこ超音波探触子の軸方向の距離ｘ
ｆとυ縦軸に音響インピーダンスｚをとった図にて横軸
に左から右の方向へ被検体２、多層コーティングを施し
た整合部１６、超音波トランスデー−１−３、整合部１
７及び自由空間１０の順に配列して示しである。 本実施例では通常は背面音響インピーダンス整合８１７
の音響インピーダンスが第５図（ｂ）の曲線２Ｎこなる
如く第５図（ａ）の制御部２０に依りンレノ−ＩＦ’ｌ
こ流れる電流を制御し、超音波トランスデユーサ３は第
５図（ｂ）が示す如く前側の被検体２及び後側の自由空
間１０も併せて音響インピーダンスの整合がとれており
、送受信とも最上の距離分解能で動作している。然し乍
ら被検体２の深部からの微弱な超音波反射１Ｍ号を良い
信号対雑音比で得ようとするためには背面音響インピー
ダンスを高くして受信超音波を超音波トランスデユーサ
３の背面ｌこ逃がさぬ機船こする必要があり、かトる場
合には第５図（ａ）の電流源１９全調節して整合部１７
の音響インピーダンスを第５図（ｂ）の曲線２１から２
２へ矢印Ｇの方向へ移動させて高くし超音波］・ランス
デューサ３の背面境界での音響インピーダンスにＺ ａ
−Ｚｓの如く大きな差會設けて前記目的全実現させる。 本実施例は前面音響インピーダンス整合部１６に磁場に
無関係の従来技術による整合部を用い背面音響インピー
ダンス整合部１７に磁性流体を適用したことに％徴があ
り、この結果背面のみの高インピーダンス化が簡単な制
御で任意にできるものである、以上の実施例は磁性流体
を使用した例であるが誘電付流体ｌこよる音響インピー
ダンス整合部も溶媒中ζこ誘電体粒子を浮遊さゼ磁場の
代りに電場全印加制御することで実現できる。すなわち
誘電体流体周辺には電極を配設し電圧を亥化さゼて電場
を制御して音響インピーダンスを可変ｌこすることがで
きる。したがって磁性流体と全く同様ｌこ超音波トラン
スデーーサと被検体及び自由空間との音響インピーダン
スの連続的な整合調節や背面音響インピーダンス整合部
の音響インピーダンスを高くすることによる超音波トラ
ンスデユーサの受信感す［の上昇も誘電性流体′！（−
用いてなし得ることは云う壕でもない。 （ｇ） 発明の効果 本発明により、超音波トランスデー−サの前面及び背面
の音響インピーダンスを該超音波トランスデーーサと音
響インピーダンス整合部及び音響インピーダンス整合部
と被検体或は自由空間と自由をこ別個ｌこ連続して変化
させて整合させる超音波探触子を形成することができ、
該超音波探触子を使用することにより超音波診断装置や
超音波探傷装置、超音波探知装量等の超音波装置の送受
信効率を理想的に最上の状態０こすることができ、また
微弱な超音波反射信号を高感度に受信するために背面音
響インピーダンスを任意な値〔こ簡単な手段で高くする
ことができ、該超音波装置の応用面や運用面が拡大し総
合性能向上に極めて大きな効果がある。
第１図（ａ）は従来技術の円柱形状をした超音波探触子
の動作及び構造を説明するための被検体も含めた該円柱
形の軸を含んだ断面図であり第１図（ｂ）は従来技術の
多層コーティング？施した円柱形状の超音波探触子全該
円柱形の軸を含んで断面図で示したものでめる。 第２図はパルス状の超音波を被検体に送信し、被検体内
の反射体からの反射超音波を受信する超音波装置の代表
的な受侶電気侶号波形？示す図である。 第３図は本発明の実施例のその１を示し前面及ｌて び背面の音響インピーダンス整合部ｊ磁性流体を使用し
た超音波探触子の機態説明のための断面図でろＶ第４図
（ａ）は該第３図の超音波探触子内部の磁場の空間分布
ビーし第４図（ｂ）は第４図（ａ）によって得られる超
音波探触子の音響インピーダンスのグラフである。 第５図（ａ）は本発明の実施例のその２を示し前面に多
層コーティングを施した従来技術ｌこよるインピーダン
ス整合部全周い背面ｌこ本発明による磁性流体を用いた
超音波探触子の断面図を示し第５図（ｂ）は第５図（ａ
）で得られる超音波探触子各部の音響インピーダンスを
示す。 全図を通じ同一符号のものは同一対象物ビーレーダンス
整合部、９及びＩ７は本発明による背面音響インピーダ
ンス整合部、１０は超音波トランスデユーサの後方にあ
る自由空間、Ｈは磁場、２は音響インビータダンス全示
す。 一 葛７１１ （ρン ′＼ だ″ 其２ｚ 雰３厨 ／６ ２１０− 第４囚
の動作及び構造を説明するための被検体も含めた該円柱
形の軸を含んだ断面図であり第１図（ｂ）は従来技術の
多層コーティング？施した円柱形状の超音波探触子全該
円柱形の軸を含んで断面図で示したものでめる。 第２図はパルス状の超音波を被検体に送信し、被検体内
の反射体からの反射超音波を受信する超音波装置の代表
的な受侶電気侶号波形？示す図である。 第３図は本発明の実施例のその１を示し前面及ｌて び背面の音響インピーダンス整合部ｊ磁性流体を使用し
た超音波探触子の機態説明のための断面図でろＶ第４図
（ａ）は該第３図の超音波探触子内部の磁場の空間分布
ビーし第４図（ｂ）は第４図（ａ）によって得られる超
音波探触子の音響インピーダンスのグラフである。 第５図（ａ）は本発明の実施例のその２を示し前面に多
層コーティングを施した従来技術ｌこよるインピーダン
ス整合部全周い背面ｌこ本発明による磁性流体を用いた
超音波探触子の断面図を示し第５図（ｂ）は第５図（ａ
）で得られる超音波探触子各部の音響インピーダンスを
示す。 全図を通じ同一符号のものは同一対象物ビーレーダンス
整合部、９及びＩ７は本発明による背面音響インピーダ
ンス整合部、１０は超音波トランスデユーサの後方にあ
る自由空間、Ｈは磁場、２は音響インビータダンス全示
す。 一 葛７１１ （ρン ′＼ だ″ 其２ｚ 雰３厨 ／６ ２１０− 第４囚
Claims (1)
- 電気信号入力を超音波送信出力ｔこ変換し超音波受信入
力を電気信号出力ｆこ変換する超音波トランスデユーサ
ｔこ於て、該超音波トランスデユーサの送受（Ｈ超音波
の経路上或は該経路延長上の該超音波トランスデユーサ
の後方ｔこ磁性体又は誘電体の粒子を浮遊せしめた流体
を配設し、該磁性体を浮遊せしめた流体には磁場を制御
して印加し該誘電体全浮遊せしめｆｃ流体ｌこは電場を
制御して印加することを特徴とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11324883A JPS605131A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11324883A JPS605131A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS605131A true JPS605131A (ja) | 1985-01-11 |
Family
ID=14607327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11324883A Pending JPS605131A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605131A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218233B1 (en) | 1997-11-04 | 2001-04-17 | Nec Corporation | Thin film capacitor having an improved bottom electrode and method of forming the same |
-
1983
- 1983-06-23 JP JP11324883A patent/JPS605131A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218233B1 (en) | 1997-11-04 | 2001-04-17 | Nec Corporation | Thin film capacitor having an improved bottom electrode and method of forming the same |
| US6335551B2 (en) | 1997-11-04 | 2002-01-01 | Nec Corporation | Thin film capacitor having an improved bottom electrode and method of forming the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chimenti | Review of air-coupled ultrasonic materials characterization | |
| CN101354380B (zh) | 一种涡流、电磁超声组合式无损检测方法 | |
| US5903516A (en) | Acoustic force generator for detection, imaging and information transmission using the beat signal of multiple intersecting sonic beams | |
| CN102894974B (zh) | 一种磁声电成像系统及成像方法 | |
| CA1246202A (en) | Transducing device for internal contactless ultrasonic inspection of pipelines or tubings | |
| JPS59501921A (ja) | 固有遅延ライン超音波変換器及びシステム | |
| TW410305B (en) | Improved ultrasound contrast imaging method and apparatus | |
| CN112147235B (zh) | 一种用于管道导波混频检测的电磁超声激励装置 | |
| CN111060600B (zh) | 一种用于管道内超声相控阵成像的声束聚焦时延控制方法 | |
| Langener et al. | A real-time ultrasound process tomography system using a reflection-mode reconstruction technique | |
| CN113080871B (zh) | 成像系统 | |
| US20080190169A1 (en) | Substrate having one or more grooved surfaces to suppress destructive acoustic interference and a method of making such a substrate | |
| JPS605131A (ja) | 超音波探触子 | |
| JP4083582B2 (ja) | パルス音響測定のための改善された形状 | |
| Lu | Remote super-resolution mapping of wave fields | |
| US8058776B1 (en) | Laminar array ultrasound transducer and system | |
| WO2000019243A1 (en) | Ultrasound probes implementing waveguide shielding and active compensation of noise | |
| Sharf et al. | Absolute measurements of ultrasonic pressure by using high magnetic fields | |
| JPH07286995A (ja) | 電磁超音波発受信法およびその装置 | |
| CN100399595C (zh) | 用于扫描成像装置的轮式扫描探头 | |
| GB2184543A (en) | Electromagnetic acoustic wave generation and detection | |
| JPH08289889A (ja) | 超音波診断装置 | |
| WO2024197397A1 (en) | Electromagnetic acoustic transducer (emat) for inspection | |
| Finneran et al. | Feasibility of a mechanical waveguide to control the ultrasonic field of a pulsed planar piston transducer | |
| Mustonen et al. | High-power and time-reversed ultrasound based on FEM simulations and experiments |