JPS61214700A - 漏洩弾性表面波トランスジユ−サ - Google Patents
漏洩弾性表面波トランスジユ−サInfo
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- JPS61214700A JPS61214700A JP5419085A JP5419085A JPS61214700A JP S61214700 A JPS61214700 A JP S61214700A JP 5419085 A JP5419085 A JP 5419085A JP 5419085 A JP5419085 A JP 5419085A JP S61214700 A JPS61214700 A JP S61214700A
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Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は圧電体基板上にすだれ状電極を設けてなるイ
ンターディジタル・トランスジューサ（ＩＤＴ）に関し
、更に詳細には液体中に超音波を放射させるのに好適な
２層構造のインターディジタル・トランスジューサに関
する。
ンターディジタル・トランスジューサ（ＩＤＴ）に関し
、更に詳細には液体中に超音波を放射させるのに好適な
２層構造のインターディジタル・トランスジューサに関
する。
（従来の技術）
圧電体基板上のすだれ状電極に水を接触させた状態で電
気信号を印加すると、漏洩弾性表面波（以下、漏洩波と
いう）が励振される。この漏洩波は直ちにモード変換さ
れ、縦波の形で水中に放射される。このようなタイプの
インターディジタル・トランスジューサは、超音波撮像
やセンサ等への応用が可能であることから、最近注目さ
れている。
気信号を印加すると、漏洩弾性表面波（以下、漏洩波と
いう）が励振される。この漏洩波は直ちにモード変換さ
れ、縦波の形で水中に放射される。このようなタイプの
インターディジタル・トランスジューサは、超音波撮像
やセンサ等への応用が可能であることから、最近注目さ
れている。
特に、圧電性薄膜は誘電体あるいは半導体基板と組み合
ねせることにより、デバイス設計の自由度を高くできる
ことが知られている。
ねせることにより、デバイス設計の自由度を高くできる
ことが知られている。
（発明が解決しようとする問題点）
この発明は圧電性薄膜と誘電体あるいは半導体基板との
２層構造を有し、液体中に超音波を放射させるのに好適
なインターディジタル・トランスジューサ（特に、漏洩
弾性表面波トランスジューサと呼ぶ）を提供することを
目的とする。
２層構造を有し、液体中に超音波を放射させるのに好適
なインターディジタル・トランスジューサ（特に、漏洩
弾性表面波トランスジューサと呼ぶ）を提供することを
目的とする。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、誘電体基板または半導体基板と、この一面
に設けられるすだれ状電極と、該すだれ状電極を覆う如
く設けられる圧電性薄膜を設け、該圧電性薄膜は液体に
接して構成される漏洩弾性表面波トランスジューサであ
る。
に設けられるすだれ状電極と、該すだれ状電極を覆う如
く設けられる圧電性薄膜を設け、該圧電性薄膜は液体に
接して構成される漏洩弾性表面波トランスジューサであ
る。
（実施例）
以下、この発明を一実施例に基づき図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
まず、この発明の原理について説明する。
第２図はこの発明による２層構造のインターディジタル
・トランスジューサの座標系を示す図である。同図にお
いて、ｌＯは圧電性薄膜を形成するＺｎＯ薄膜で、ｘ、
＝ｈの面は液体に接し、これに対向する面には誘電体基
板を形成する溶融石英が位置決めされている。ここで、
ｘ、＝ｏ、 ｘ、＝ｈにおける機械的及び電気的境界条
件を満足する伝搬速度Ｖを、Ｆａｒｎｅｌｌ等の方法を
改良した形において数値代入法で求める。すだれ状電極
を用いて漏洩波を励振する場合、２層構造での電気的境
界条件は第３図（ａ）〜（ｄ）に示す４種類となる。同
図において、１４及び１６はそれぞれ金属薄膜である。
・トランスジューサの座標系を示す図である。同図にお
いて、ｌＯは圧電性薄膜を形成するＺｎＯ薄膜で、ｘ、
＝ｈの面は液体に接し、これに対向する面には誘電体基
板を形成する溶融石英が位置決めされている。ここで、
ｘ、＝ｏ、 ｘ、＝ｈにおける機械的及び電気的境界条
件を満足する伝搬速度Ｖを、Ｆａｒｎｅｌｌ等の方法を
改良した形において数値代入法で求める。すだれ状電極
を用いて漏洩波を励振する場合、２層構造での電気的境
界条件は第３図（ａ）〜（ｄ）に示す４種類となる。同
図において、１４及び１６はそれぞれ金属薄膜である。
従って、それぞれの条件に対応する伝搬速度Ｖの値を求
め、これらの値を用いて、インターディジタル・トラン
スジューサの電気機械結合係数に２及び電気エネルギの
水中音波への変換の度合を表わすｆｉｇｕｒｅ ｏｆ
ｌｌ１ｅｒｉｔ η（以下、変換効率ηという）を求
めることができる。
め、これらの値を用いて、インターディジタル・トラン
スジューサの電気機械結合係数に２及び電気エネルギの
水中音波への変換の度合を表わすｆｉｇｕｒｅ ｏｆ
ｌｌ１ｅｒｉｔ η（以下、変換効率ηという）を求
めることができる。
そこで、始めに伝搬速度特性を求める。−例として、電
気的境界条件が第３図（ａ）に該当する場合に、励振周
波数ｆと膜厚りの積の関数として漏洩波の伝搬速度を求
めた結果を第４図に示す。
気的境界条件が第３図（ａ）に該当する場合に、励振周
波数ｆと膜厚りの積の関数として漏洩波の伝搬速度を求
めた結果を第４図に示す。
対象とする波は漏洩波のため、伝搬速度Ｖに虚数成分ｖ
１が含まれており、この値が大きいほど表面波から水中
縦波へのモード変換効率が大きい −ことがわかる。尚
１図中Ｖ、は伝搬速度Ｖの実数成分である。また、第３
図（ｂ）〜（ｄ）の電気的境界条件に対しても、図示し
ないが同様にして伝搬速度特性を得ることができる。
１が含まれており、この値が大きいほど表面波から水中
縦波へのモード変換効率が大きい −ことがわかる。尚
１図中Ｖ、は伝搬速度Ｖの実数成分である。また、第３
図（ｂ）〜（ｄ）の電気的境界条件に対しても、図示し
ないが同様にして伝搬速度特性を得ることができる。
次に、電気機械結合係数を求める。２層構造で可能なイ
ンターディジタル・トランスジューサは第１図（ａ）〜
（ｃ）と第５図（ａ）、 （ｂ）に示す５種類のものが
考えられる。これらの図で、１８及び２０はそれぞれ第
１図（ｄ）に示すようなすだれ状電極の断面を示してい
る。これらの構成に対する電気機械結合係数に２は次式
によって与えられる。
ンターディジタル・トランスジューサは第１図（ａ）〜
（ｃ）と第５図（ａ）、 （ｂ）に示す５種類のものが
考えられる。これらの図で、１８及び２０はそれぞれ第
１図（ｄ）に示すようなすだれ状電極の断面を示してい
る。これらの構成に対する電気機械結合係数に２は次式
によって与えられる。
ここで、ｖＯ及びＶＳはそれぞれ電気的開放及び短絡状
態に対応する伝搬速度の実数成分である。
態に対応する伝搬速度の実数成分である。
次に、変換効率ηを求める。この値は伝搬速度の虚数成
分の度合いと電気機械結合係数に２との積で与えられる
。第６図は上記５種類の２層構造のインターディジタル
・トランスジューサに対応する変換効率ηとｆｈとの関
係の計算結果を示す。図中５曲線Ａ、Ｂ及びＣはそれぞ
れ第１図の（ａ）、 （ｂ）及び（ｃ）に対応し、また
曲線り及びＥはそれぞれ第５図の（ａ）及び（ｂ）に対
応する。
分の度合いと電気機械結合係数に２との積で与えられる
。第６図は上記５種類の２層構造のインターディジタル
・トランスジューサに対応する変換効率ηとｆｈとの関
係の計算結果を示す。図中５曲線Ａ、Ｂ及びＣはそれぞ
れ第１図の（ａ）、 （ｂ）及び（ｃ）に対応し、また
曲線り及びＥはそれぞれ第５図の（ａ）及び（ｂ）に対
応する。
第６図から、すだれ状電極をＺｎＯ薄膜１０と溶融石英
１２との間に設けた構成は、液中超音波用トランスジュ
ーサとして高い変換効率ηを有することがわかる。しか
も、この構成は図示の如くダブルピーク特性を有するの
で、デバイス設計上の自由度が向上する。従って、第１
図（ａ）〜（ｃ）の構成のインターディジタル・トラン
スジューサは液中超音波用トランスジューサとして極め
て好ましいものであることがわかる。
１２との間に設けた構成は、液中超音波用トランスジュ
ーサとして高い変換効率ηを有することがわかる。しか
も、この構成は図示の如くダブルピーク特性を有するの
で、デバイス設計上の自由度が向上する。従って、第１
図（ａ）〜（ｃ）の構成のインターディジタル・トラン
スジューサは液中超音波用トランスジューサとして極め
て好ましいものであることがわかる。
第７図は、第１図（ａ）のインターディジタル・トラン
スジューサのＺｎＯ薄膜上に膜厚ｈ２のＳｉｎ、からな
る保護膜２２を設けた構成を示し、第８図はこの膜厚ｈ
２とｆの積をパラメータとして計算した変換効率ηを示
す図である。同図から。
スジューサのＺｎＯ薄膜上に膜厚ｈ２のＳｉｎ、からな
る保護膜２２を設けた構成を示し、第８図はこの膜厚ｈ
２とｆの積をパラメータとして計算した変換効率ηを示
す図である。同図から。
ｆｈ２が大きくなるとともに変換効率ηのピーク値は一
端増加するが、その後減少するため、Ｓｉｏ。
端増加するが、その後減少するため、Ｓｉｏ。
の適正な膜厚ｈ２を選ぶことによって、トランスジュー
サとしての特性を損わずに保護膜としての機能を持たせ
ることが可能であることがわかる。
サとしての特性を損わずに保護膜としての機能を持たせ
ることが可能であることがわかる。
尚、第１図（ｂ）及び（ｃ）の場合にも、同様の効果が
得られる。
得られる。
尚、上記実施例では圧電性薄膜及び誘電体又は半導体基
板の材質は上記のものに限定されず、適宜に選択可能で
ある。
板の材質は上記のものに限定されず、適宜に選択可能で
ある。
（発明の効果）
以上説明したように、この発明によれば、液体中に超音
波を効率よく放射させることが可能なインターディジタ
ル・トランスジューサを提供することができる。この発
明は、超音波顕微鏡などに好適に適用される。
波を効率よく放射させることが可能なインターディジタ
ル・トランスジューサを提供することができる。この発
明は、超音波顕微鏡などに好適に適用される。
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の実施例を示す図、第
２図は２層構造のトランスジューサの座標系を示すため
の図、第３図（ａ）〜（ｄ）は２層構造の電気的境界条
件を示す図、第４図は第３図（ａ）の構成における伝搬
速度特性を示す図、第５図（ａ）及び（ｂ）は第１図に
示される２層構造以外の構成を示す図、第６図は第１図
（ａ）〜（ｃ）並びに第５図（ａ）及び（ｂ）に示す構
成における変換効率ｑとｆｈとの関係を示す図、第７図
はこの発明の他の実施例を示す図、及び第８図は第７図
に示す構成における変換効率ηとｆｈとの関係を示す図
である。 １０’−−−ＺｎＯ薄膜、１２−−一溶融石英、１４．
１６−−−金属薄膜、１８．２０−一一すだれ状電極、
２２−ｍ−保護膜。 第１図 （ｄ） １０；ＺｎＯ薄膜 １２；溶融石英 １６；金属薄膜 １８．２０ ；すだれ状電極 第２図 べ 第３図 ｘ、 （ａ ） （１））（Ｃ）
（ｄ〕 オープン ショート第４図 ｈ すｈ ［ｘ１０３ Ｈｚ−ｍ ） 第５図 （ｄ〕（ｂ） ｈ ○ １２３４５６７Ｂ ｆｈ （ｘｌｏ” Ｈｚ−ｍ） 第７図 第８図
２図は２層構造のトランスジューサの座標系を示すため
の図、第３図（ａ）〜（ｄ）は２層構造の電気的境界条
件を示す図、第４図は第３図（ａ）の構成における伝搬
速度特性を示す図、第５図（ａ）及び（ｂ）は第１図に
示される２層構造以外の構成を示す図、第６図は第１図
（ａ）〜（ｃ）並びに第５図（ａ）及び（ｂ）に示す構
成における変換効率ｑとｆｈとの関係を示す図、第７図
はこの発明の他の実施例を示す図、及び第８図は第７図
に示す構成における変換効率ηとｆｈとの関係を示す図
である。 １０’−−−ＺｎＯ薄膜、１２−−一溶融石英、１４．
１６−−−金属薄膜、１８．２０−一一すだれ状電極、
２２−ｍ−保護膜。 第１図 （ｄ） １０；ＺｎＯ薄膜 １２；溶融石英 １６；金属薄膜 １８．２０ ；すだれ状電極 第２図 べ 第３図 ｘ、 （ａ ） （１））（Ｃ）
（ｄ〕 オープン ショート第４図 ｈ すｈ ［ｘ１０３ Ｈｚ−ｍ ） 第５図 （ｄ〕（ｂ） ｈ ○ １２３４５６７Ｂ ｆｈ （ｘｌｏ” Ｈｚ−ｍ） 第７図 第８図
Claims (2)
- （１）誘電体基板または半導体基板と、この一面に設け
られるすだれ状電極と、該すだれ状電極を覆う如く設け
られる圧電性薄膜を設け、該圧電性薄膜は液体に接する
ことを特徴とする漏洩弾性表面波トランスジューサ。 - （２）前記液体に接する圧電性薄膜上に保護膜を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の漏洩弾
性表面波トランスジューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5419085A JPS61214700A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 漏洩弾性表面波トランスジユ−サ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5419085A JPS61214700A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 漏洩弾性表面波トランスジユ−サ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61214700A true JPS61214700A (ja) | 1986-09-24 |
| JPH0441877B2 JPH0441877B2 (ja) | 1992-07-09 |
Family
ID=12963621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5419085A Granted JPS61214700A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 漏洩弾性表面波トランスジユ−サ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61214700A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101800A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Koji Toda | 液中超音波トランスデューサ |
| JPH01101799A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Koji Toda | 液中超音波トランスデューサ |
| JPH02185239A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-19 | Koji Toda | 超音波トランスデューサ及び該トランスデューサを用いた音響撮像装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52113713A (en) * | 1976-03-22 | 1977-09-24 | Hitachi Ltd | Array type ultra-high frequency sound oscillator |
| JPS5474695A (en) * | 1977-11-26 | 1979-06-14 | Tdk Corp | Ultrasonic wave pick up system |
| JPS5515807U (ja) * | 1978-07-14 | 1980-01-31 |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP5419085A patent/JPS61214700A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52113713A (en) * | 1976-03-22 | 1977-09-24 | Hitachi Ltd | Array type ultra-high frequency sound oscillator |
| JPS5474695A (en) * | 1977-11-26 | 1979-06-14 | Tdk Corp | Ultrasonic wave pick up system |
| JPS5515807U (ja) * | 1978-07-14 | 1980-01-31 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101800A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Koji Toda | 液中超音波トランスデューサ |
| JPH01101799A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Koji Toda | 液中超音波トランスデューサ |
| JPH02185239A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-19 | Koji Toda | 超音波トランスデューサ及び該トランスデューサを用いた音響撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0441877B2 (ja) | 1992-07-09 |
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