JPS6188140A - 音響球面レンズ - Google Patents
音響球面レンズInfo
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- JPS6188140A JPS6188140A JP60224723A JP22472385A JPS6188140A JP S6188140 A JPS6188140 A JP S6188140A JP 60224723 A JP60224723 A JP 60224723A JP 22472385 A JP22472385 A JP 22472385A JP S6188140 A JPS6188140 A JP S6188140A
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Classifications
-
- 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
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
-
- 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
- G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、高周波音波エネルギーを利用する顕微鏡に用
いて良好な音響レンズに関する。
いて良好な音響レンズに関する。
近年、ＩＧＨｚに及ぶ高周波の発生、検出が可能となっ
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、したがって音波エネルギーを利用した顕微鏡が検討
されるようになった。
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、したがって音波エネルギーを利用した顕微鏡が検討
されるようになった。
このような超音波顕微鏡の構成、を第１図に示す。
パルス発振器１から発生された高圧パルス２は球面レン
ズ３の上面に蒸着等で形成された圧電物質４に印加され
る。この圧電物質４は高圧パルス２によって励振され超
音波を発生する。この超音波は球面レンズ３の中を伝播
し、他端面に設けられは凹面部により細く集束される。
ズ３の上面に蒸着等で形成された圧電物質４に印加され
る。この圧電物質４は高圧パルス２によって励振され超
音波を発生する。この超音波は球面レンズ３の中を伝播
し、他端面に設けられは凹面部により細く集束される。
この超音波ビームを媒質５を介して、２次元に機械走査
されている試料６（試料台１０上に設置される）の面上
に照射する。試料６より反射されてくる音波を同し球面
レンズ３により受信し、受信器７で電気信号に変換して
ＣＲＴ８の画面上に試料台１０の走査装置９の走査と同
期させて表示することができる。
されている試料６（試料台１０上に設置される）の面上
に照射する。試料６より反射されてくる音波を同し球面
レンズ３により受信し、受信器７で電気信号に変換して
ＣＲＴ８の画面上に試料台１０の走査装置９の走査と同
期させて表示することができる。
このような方式の超音波顕微鏡を使用すると、光学的に
不透明な物体でも音波は伝播するので、その内部構造を
知ることができる。その上物体の弾性、密度、粘性など
の物理的性質を反映した微細構造を描画できるので、他
の顕微鏡では不可能な情報を得ることができるなど、新
しい観察装置として注目をあつめている。
不透明な物体でも音波は伝播するので、その内部構造を
知ることができる。その上物体の弾性、密度、粘性など
の物理的性質を反映した微細構造を描画できるので、他
の顕微鏡では不可能な情報を得ることができるなど、新
しい観察装置として注目をあつめている。
ところで従来の方法では、音響レンズの球面収差を少な
くするために、球面レンズ３の材質に音速の極めて早い
サファイヤを用いているが、サファイアと媒質５との音
響インピーダンスの大きな差により、球面レンズ３の内
部を伝播してきた超音波は凹面部で殆んど反射してしま
うので球面レンズを通過する超音波は２０ｄＢ以上も減
少してしまう。さらにサファイヤは硬質であるために凹
面部を高精密に加工することが困難であると言う欠点を
もっている。
くするために、球面レンズ３の材質に音速の極めて早い
サファイヤを用いているが、サファイアと媒質５との音
響インピーダンスの大きな差により、球面レンズ３の内
部を伝播してきた超音波は凹面部で殆んど反射してしま
うので球面レンズを通過する超音波は２０ｄＢ以上も減
少してしまう。さらにサファイヤは硬質であるために凹
面部を高精密に加工することが困難であると言う欠点を
もっている。
これらの欠点を除くために第２図に示すような構造の球
面レンズを用いることにより、圧ｆｒｉ薄膜１２から媒
質１５内に直接、超音波を放射あるいは集音できるよう
にし、効率よく集束超音波の放射と集音を行わせるよう
な球面レンズが用いられている。
面レンズを用いることにより、圧ｆｒｉ薄膜１２から媒
質１５内に直接、超音波を放射あるいは集音できるよう
にし、効率よく集束超音波の放射と集音を行わせるよう
な球面レンズが用いられている。
このような構造の球面レンズをさらに詳しく。
第２図にもとづいて述べる。
第２図は、第１図と同様に一個の球面レンズを用い、こ
れにより超音波の放射及び受波を行う反射型超音波顕微
鏡の構成を示したものである。金属薄膜をプレス加工し
所定の形状に仕上げたケース１１の先端部に高精度の凹
面穴を設ける。この凹面穴の外表面に圧電薄＄１２を所
定の厚さに蒸着し、さらにその上面に電極１３を蒸着す
る。
れにより超音波の放射及び受波を行う反射型超音波顕微
鏡の構成を示したものである。金属薄膜をプレス加工し
所定の形状に仕上げたケース１１の先端部に高精度の凹
面穴を設ける。この凹面穴の外表面に圧電薄＄１２を所
定の厚さに蒸着し、さらにその上面に電極１３を蒸着す
る。
このような構造め球面レンズにおいて、リード線１４．
１５の間に高周波パルス２を印加させることにより、圧
電薄膜１２を振動させ、媒体５の中へ超音波を放射する
。放射された超音波は曲率中心に焦点を結ぶ。この焦点
面に試料６をおき、この試料６が第１図の如く、Ｘ、Ｙ
平面上を機械走査することにより、従来装置と同様にし
て試料６の各部の音響的性質を測定し、二次元に表示す
ることができる。
１５の間に高周波パルス２を印加させることにより、圧
電薄膜１２を振動させ、媒体５の中へ超音波を放射する
。放射された超音波は曲率中心に焦点を結ぶ。この焦点
面に試料６をおき、この試料６が第１図の如く、Ｘ、Ｙ
平面上を機械走査することにより、従来装置と同様にし
て試料６の各部の音響的性質を測定し、二次元に表示す
ることができる。
球面レンズの凹面穴の作成方法として、従来一般的にも
ちいられている方法としては第３図に示すように、金属
薄膜１６に所定の大きさの球状の凸部もった押型１７お
よび１７′により押えつけることにより金属薄板１６を
変形させて第３図（ｂ）に示すような形状のケース１１
を作成する。
ちいられている方法としては第３図に示すように、金属
薄膜１６に所定の大きさの球状の凸部もった押型１７お
よび１７′により押えつけることにより金属薄板１６を
変形させて第３図（ｂ）に示すような形状のケース１１
を作成する。
いわゆるプレス加工法がもちいられている。
しかしながら、薄膜をプレス加工すると、凹面部端部に
シワが出来やすく、なめらかな凹面を作成することが困
難であり、高精度の球面レンズを作ることがむずかしい
。
シワが出来やすく、なめらかな凹面を作成することが困
難であり、高精度の球面レンズを作ることがむずかしい
。
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、
その目的は高精度の球面レンズを提供するにある。
その目的は高精度の球面レンズを提供するにある。
本発明の特徴は、物質中に気体膨張により形成された穴
を型にして凹面体を形成し、その凹面体に圧電薄膜を形
成した構成にある。
を型にして凹面体を形成し、その凹面体に圧電薄膜を形
成した構成にある。
石英ガラス等のガラス類を作成する場合、或いは天然の
石英、水晶等を利用する場合にその内部に残留ガス等に
よる気泡が存在又は発生する事は当業界では公知であり
、この気泡の除去方法がそれ等の材質の良非を決めてい
る事は広く知られている。ところで例えば、石英中の気
泡を注意深く観察してみると気泡は極めて真球度が良く
その界面は研磨法ではとても不可能な程の鏡面である事
がわかった。石英板中に散在する気泡は大は０ 、５
ｍ ｍから小は１０μｍに至るまで色々な大きさの球形
で存在するから、研磨法では不可能な微小口径と鏡面度
、真球度を有する球面レンズを得る事ができる。気泡自
身の存在は従来知られている事であるが、本願発明者等
がガラス材質等の気泡が音響的球面レンズとして極めて
有用である事を見出したのである。
石英、水晶等を利用する場合にその内部に残留ガス等に
よる気泡が存在又は発生する事は当業界では公知であり
、この気泡の除去方法がそれ等の材質の良非を決めてい
る事は広く知られている。ところで例えば、石英中の気
泡を注意深く観察してみると気泡は極めて真球度が良く
その界面は研磨法ではとても不可能な程の鏡面である事
がわかった。石英板中に散在する気泡は大は０ 、５
ｍ ｍから小は１０μｍに至るまで色々な大きさの球形
で存在するから、研磨法では不可能な微小口径と鏡面度
、真球度を有する球面レンズを得る事ができる。気泡自
身の存在は従来知られている事であるが、本願発明者等
がガラス材質等の気泡が音響的球面レンズとして極めて
有用である事を見出したのである。
この気泡の中から適当な形状寸法をもった気泡をえらぶ
。この気泡の含まれている石英ガラス板１８を第４図（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順序で片面から研磨し、気泡の
赤道面附近まで研削して所定の寸法に仕上げ、第４図（
ｃ）に示すようなレンズ原型１８を製作する。
。この気泡の含まれている石英ガラス板１８を第４図（
ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順序で片面から研磨し、気泡の
赤道面附近まで研削して所定の寸法に仕上げ、第４図（
ｃ）に示すようなレンズ原型１８を製作する。
このレンズ原型１８を使用して凹面レンズの製造する方
法を以下に述べる。
法を以下に述べる。
第５図（ａ）に示すようにレンズ原型１８形状を正確に
転写できるように物質１９（たとえば石膏、プラスチッ
ク等の物質）の中にレンズ原型１８ををうめこんだのち
型材物質１９を硬化させたのち、両者剥離させると、第
５図（ｂ）に示すような形状の雌型を製作することがで
きる。
転写できるように物質１９（たとえば石膏、プラスチッ
ク等の物質）の中にレンズ原型１８ををうめこんだのち
型材物質１９を硬化させたのち、両者剥離させると、第
５図（ｂ）に示すような形状の雌型を製作することがで
きる。
上述の方法により作成した雌型の中に焼結処理を行うこ
とによりガラス性炭素となる物質を流しこむ、ガラス性
炭素は有機物を加熱硬化して炭素化したもので、その性
状は通常の黒鉛とは異なりむしろガラスに類似した炭素
材料で全く異方性を示さない特徴を有している。
とによりガラス性炭素となる物質を流しこむ、ガラス性
炭素は有機物を加熱硬化して炭素化したもので、その性
状は通常の黒鉛とは異なりむしろガラスに類似した炭素
材料で全く異方性を示さない特徴を有している。
有機物として、フルフラール（Ｃ５Ｈ６０２）とピロー
ル（Ｃ４Ｈ５Ｎ ）とを用いることが有効である。フル
フラール４部とピロール６部にぶとを適当な粘度を有し
、しかも後述の焼成炭素化工程においても炭素収率の良
ことかわかった。重合用触媒として４〜５倍希釈の塩酸
（濃度３．６％）を上記有機物に対して１〜３％添加し
、５０〜８０℃に加熱しながら攪拌すると、２〜８分で
重合し粘度をもった液状となる。
ル（Ｃ４Ｈ５Ｎ ）とを用いることが有効である。フル
フラール４部とピロール６部にぶとを適当な粘度を有し
、しかも後述の焼成炭素化工程においても炭素収率の良
ことかわかった。重合用触媒として４〜５倍希釈の塩酸
（濃度３．６％）を上記有機物に対して１〜３％添加し
、５０〜８０℃に加熱しながら攪拌すると、２〜８分で
重合し粘度をもった液状となる。
これを空気中で室温から８０℃まで０．５℃／分以下の
速度で昇温し予備加熱を完了する。この状態が雌型から
ガラス性炭素がはく離されるので、そのガラス性炭素を
取り出し、真空中において、１３００℃〜２５００℃ま
で加熱すると第６図に示すような完全にガラス性炭素化
した球面レンズの複写量２０を作ることができる。
速度で昇温し予備加熱を完了する。この状態が雌型から
ガラス性炭素がはく離されるので、そのガラス性炭素を
取り出し、真空中において、１３００℃〜２５００℃ま
で加熱すると第６図に示すような完全にガラス性炭素化
した球面レンズの複写量２０を作ることができる。
この球面レンズの複写量２０の表面に、第７図（ａ）に
示すように金属メッキ２１を所定の厚さに施したのち両
者を剥離させると、第７図（ｂ）に示すような形状のケ
ース２１が完成する。このケース２１に第２図に述べた
ように圧電薄膜１２及び電極１３を取りつけることによ
り球面レンズは完成する。
示すように金属メッキ２１を所定の厚さに施したのち両
者を剥離させると、第７図（ｂ）に示すような形状のケ
ース２１が完成する。このケース２１に第２図に述べた
ように圧電薄膜１２及び電極１３を取りつけることによ
り球面レンズは完成する。
上述したように本発明を利用することにより、高精度で
かつ同一形状の球面レンズを容易に作成することが可能
となり、その効果には著しいものがある。
かつ同一形状の球面レンズを容易に作成することが可能
となり、その効果には著しいものがある。
第１図及び第２図は反射型超音波顕微鏡の構成図、第３
図は従来の球面レンズを作成する方法の説明図、第４図
、第５図、第６図及び第７図は本発明に用いる球面レン
ズの製造過程を示す図である。
、・′＼ｊ 代理人弁理士 小 川 勝 男゛・、ニー７゛１１ 図 ′３ＦＪｚ （２） 第 、３ ［￥１ （久） （ｂン Ｙ−１４図 （α） （ｌ−） （Ｃ） χ５図 （ＯＬ） （ｂ））
図は従来の球面レンズを作成する方法の説明図、第４図
、第５図、第６図及び第７図は本発明に用いる球面レン
ズの製造過程を示す図である。
、・′＼ｊ 代理人弁理士 小 川 勝 男゛・、ニー７゛１１ 図 ′３ＦＪｚ （２） 第 、３ ［￥１ （久） （ｂン Ｙ−１４図 （α） （ｌ−） （Ｃ） χ５図 （ＯＬ） （ｂ））
Claims (1)
- 所定の物質中に気体膨張により形成された凹面穴をその
レンズ面とすることを特徴とする音響球面レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224723A JPS6188140A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 音響球面レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224723A JPS6188140A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 音響球面レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188140A true JPS6188140A (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=16818236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60224723A Pending JPS6188140A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 音響球面レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188140A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0587831U (ja) * | 1991-05-31 | 1993-11-26 | ミツミ電機株式会社 | Ｉｃカード用コネクタ |
| JP2012159466A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Jfe Steel Corp | 金属組織計測方法および金属組織計測装置 |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60224723A patent/JPS6188140A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0587831U (ja) * | 1991-05-31 | 1993-11-26 | ミツミ電機株式会社 | Ｉｃカード用コネクタ |
| JP2012159466A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Jfe Steel Corp | 金属組織計測方法および金属組織計測装置 |
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