DE1918760A1 - Akustische Verzoegerungsleitung aus Glas - Google Patents

Akustische Verzoegerungsleitung aus Glas

Info

Publication number
DE1918760A1
DE1918760A1 DE19691918760 DE1918760A DE1918760A1 DE 1918760 A1 DE1918760 A1 DE 1918760A1 DE 19691918760 DE19691918760 DE 19691918760 DE 1918760 A DE1918760 A DE 1918760A DE 1918760 A1 DE1918760 A1 DE 1918760A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass
mol
delay
delay line
pbo
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
Application number
DE19691918760
Other languages
English (en)
Other versions
DE1918760B2 (de
Inventor
Tadashi Hikino
Takayuki Kuroda
Masanari Mikoda
Isao Ueno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of DE1918760A1 publication Critical patent/DE1918760A1/de
Publication of DE1918760B2 publication Critical patent/DE1918760B2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/11—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
    • C03C3/112—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/102—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing lead
    • C03C3/105—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing lead containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/0057—Compositions for glass with special properties for ultrasonic delay lines glass
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/30—Time-delay networks
    • H03H9/36—Time-delay networks with non-adjustable delay time

Description

T91876Q
M 2604 Ui^. .... . r.üULAFi
Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd., Kadoma, Osaka, Japan
Akustische Verzögerungsleitung aus Glas
Zusammenfassung der Beschreibung
Teilweise Substitution von 0,5 - 7,0 MoI-^ PbP2 für 5^O in einer Glasmasse, die im wesentlichen aus 68,0 - 77,0 Mol~$ SiO2, 15 - 23 MoI-Ji PbO, 0,5 - 3,0 Mol-$ Al2O3, 0,1 - 2,0 As2O,, und 6,5 - 9,0 Mol-$ K2O besteht, erzeugt eine Masse mit akustisch stabilisierten Eigenschaften, die geeignet ist als ein Verzögerungsleitungsmedium, d.h. hohes mechanisches Q, niedriger Temperaturkoeffizient der Verzögerungszeit, gute akustische Stabilität beim Altern und Leichtigkeit der Verarbeitung.
Beschreibung
Diese Erfindung betrifft eine Ultraschall-Verzögerungsleitung, die Glas als Verzögerungsmedium verwendet.
Bei einer Ultraschall-Pestkörper-Verzögerungsleitung wird das zu verzögernde elektrische Signal (Schwingung von elektrischem
909849/1248
.Potential) in eine entsprechende akustische Welle umgewandelt und in ein geeignetes festes Medium' gekoppelt .■' Die Geschwindigkeit akustischer Wellen in einem festen Verzögerungskörper liegt im Bereich von 1-6 km/s, was etwa um den Faktor 10 niedriger ist als bei einem elektrischen Signal in einem Kabel. Demnach kann eine lange Verzögerung erhalten werden durch Verwendung eines Weges verhältnismäßig kurzer Länge in einem festen Verzögerungsmedium. Nachdem die akustische Welle eine Strecke gelaufen ist, sodaß die Vibration die geforderte Verzögerung erfahren hat, wird sie wieder in ein elektrisches Signal zurückverwandelt.
Um dieses durchzuführen, muß eine Ultraschall-Verzögerungsleitung im wesentlichen aus drei Komponenten bestehen. Die erste ist ein Wandler, der das elektrische Signal in eine akustische Welle umwandelt. Die zweite Komponente ist das Verzögerungsmedium, durch das die akustische Welle läuft, wobei sie die geforderte Verzögerung erfährt. Die dritte Komponente ist ein zweiter Wandler, der die akustische Welle wieder in das geforderte Signal zurückumwandelt. Bei einer Ultraschall-Festkörper-Verzögerungsleitung sind die Wandler piezoelektrische Wandler. Ein piezoelektrisches Material unter liegt einer reversiblen Deformation beim Anlegen eines elek-. trischen Feldes und erzeugt ein elektrisches Feld, wenn es deformiert wird. Kristalliner Quarz besitzt diese Eigenschaft, und polarisierte ferroelektrische Keramiken, wie Bariumtitanat Bleizirkonattitanat und Matrium-Kaliumniohat, verhalten sich in sehr ähnlicher Weise.
Im allgemeinen erfordert ein Verzögerungsmedium ein hohes mechanisches Q und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten der VerzögerungszEit. Geschmolzener Quarz, der ein mechanisches Q
5
von etwa 10 im MHz-Frequenzbereich aufweist, hat sieh weit verbreiteter Anwendung als Verzögerungsmedium erfreut. Dieser geschmolzene Quarz ist jedoch gekennzeichnet durch einen negativen Temperaturkoeffizienten der Verzögerungszeit für Scherwellen, und zwar in der Größenordnung von 80 Teilen je Million
90 9 8 49/1248
je Grad Celsius. Um den Wirkungen merkbarer Temperaturänderungen entgegenzuwirken, war 'es im allgemeinen notwendig, die Verzögerungsleitungen in temperaturgeregelte Gehäuse zu packen, die gewöhnlich, ein Heizelement enthielten. Die Kosten und die Unbequemlichkeit einer solchen Hilfsverpackung und des Heizelementes sind unerwünscht bei allen *nwendungen, insbesondere in beweglichen oder kompakten Einrichtungen, wie ßadarsystemen und Farbfernsehsystemen.
Als ein Verzögerungsmedium mit etwa Null als Temperäturkoeffizienten der Verzögerungszeit wird in der USA-Patentschrift 3 154 425 ein Alkali-Blei-Silikatglas offenbart. Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Ultraschall-Verzögerungsleitung, die Glas als ein Verzögerungsmedium verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine feste Ultraschall—Verzögerungsleitung ein Verzögerungsmedium, das sich aus einem Alkali-Blei-Fluoroxidglas zusammensetzt, das im wesentlichen aus 68,0 - 77,0 MoI-# SiO2, 15,0 - 23,0 Mol-?b PbO, 0,5 - 7,0 Mol-75 PbF2, 0,5 - 3,0 Mol-# Al2O35 0,1 - 2,0 Mol-?b As2O, und 6,5 - 7,0 Mol-$ K3O besteht. Ein bevorzugter Mittelbereich der Zusammensetzung liegt bei 70,9 - 72,9 Mol-90 SiO.p, 16 - 18 Mo 1-% PbO, 2,0 - 4,0 Mol-$ PbP2, 1-2 Mol-f. Al3O3, 0,6 - 1,4 Mol-f0 As2O3, 6,5 - 7,5 Mol-# K2O. Es wurde gefunden, daß die Fluorionen anstelle von Sauerstoffionen enthaltende"» Massen nie'drigere Verarbeitungstemperaturen, kleinere Temperaturkoeffizienten der Verzögerungszeit, eine geringere Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Scherwellen in MHz-Bereiohen und ein höheres Q aufweisen, welches der Reziprokwert von tan ο mit σ als Phasenwinkel zwischen der mechanischen Scherspannung und der mechanischen Deformation ist, d.h. der Scher— winkel bei einer Frequenz weit unter der mechanischen Resonanzfrequenz des Verzögerungsteiles im Vergleich zu einem Alkali-Blei-Silikatglas. Es wurde weiterhin gefunden, daß die kleine Menge an. Tonerde die Stabilität der Verzogerungszeit in dem Fiuprio.nen enthaltenden Glas erhöht. Ein akustisch stabi-
9 0 9 84971248
BAD ORIGINAL
191876Q
lisiertes Glas ist erhältlich durch Verwendung von As2O3, zusammen mit KKO, als Ausgangsmaterial für KpO in dem Glas, aufgrund einer Abnahme der Ionisation von Bleiionen in dem Fluorionen enthaltenden Glas.
Eine wesentliche Eigenschaft des Glases, welches als Verzögerungsmedium verwendet wird, ist eine Alterungscharakteristik, die eine Variation der Verzögerungszeit während der tatsächlichen Verwendung ist. Im Idealfall sollte die Veränderung der Verzögerungszeit während der Anwendung als Verzögerungsleitung annähernd Null sein. Es wurde auch gefunden, daß eine Zusammensetzung des Glases, die Fluorionen anstelle von Sauerstoffionen enthält, eine gu-1000 Stunden aufweist.
ionen enthält, eine gute Stabilität beim Altern bei 850C für
Eine Verzögerungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung wird für den Fachmann aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, wobei in den Zeichnungen als Beispiel die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt sind.
Figur 1"ist eine graphische Darstellung der Veränderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Scherwelle, des Temperaturkoeffizienten der Verzögerungszeit und des mechanischen Q mit der Substitution von PbF2 für PbO.
Figur 2 ist eine graphische Darstellung der Alterungskennzeichen der Verzögerungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung»
Eine Anzahl von Verzögerungsleitungen wurde hergestellt, bei denen das verwendete Verzögerungsmedium aus Glasstäben bestand, die die oben angegebene Zusammensetzung hatten. Die verwendeten Glasstäbe wurden geglüht, indem man ~sie etwa 30 min lang auf einer Anlaßtemperatur hielt, und die Stäbe wurden dann um etwa 25 C je Minute abgekühlt. Ein Quarz wurde mit jeder Endfläche des Stabes mit Phenylbenzoat verbunden.
£09849/1248
Die folgende Tabelle 1 gibt zur genaueren Erläuterung der Erfindung die Zusammensetzung "bestimmter Glassorten in an, aus der Ausgangsmasse berechnet, und sie zeigt die akustischen Eigenschaften, die für diese Glassorten gemessen wurden: Die wichtigsten Merkmale und Kennzeichen der vorliegenden Erfindung sind die Substitutionseffekte von Fluorionen für Sauerstoffionen in dem Glas.
Tab e I e 1 2 ! 5
Zus ammens et zung (Mol-jS) 1 72,0 j 71,9
SiO2 69,0 15,5 j 16,0
PbO 17,5 3,2 3,0
PbF2 L 1 4,0 7,0 \ 6,6
K2O 8,0 1,5 : 1,5
Al2O3 1,0
i
As2O3
0,5
0,8
1,0
1,3 -
1,2		 0,8
Temperaturkoeffizient der ;
Verzögerungszeit(1O~ /0C)		 3900 4300 4700
Mechanischer Gütefaktor Q
Figur 2 zeigt die Veränderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Scherwelle, den Temperaturkoeffizienten der Verzöge rungszeit und das mechanische Q bei einer Substitution von PbF für PbO in dem Glassystem, welches aus 1,5 Μο1-$ 1,0 Mol-$ As2O3, (20-x) Mol-$ PbO, χ Mol-$ PbP2, 7,5 K2O und 70,0 Mol-$ SiO2 besteht.
Das mechanische Q steigt mit der Menge des PbFp zeigt den Maximalwert von 4300 bei 3 Mo1-$ PbFp 'wieder ab.
dem Glas, nimmt dann
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Scherwelle sinkt bei
909849/1248
steigender Menge des PbF2· Der Temperaturkoeffizient der ,Verzögerungszeit sinkt mit steigender Menge des PbFp, erreicht seinen Minimalwert bei etwa 3 Mol-$ des PbFp und steigt dann wieder an.
Die Temperaturkoeffizienten der Verzögemiagszeit der verwendeten Gläser waren kleiner als + 10 ppm/ 0C. Darüberhinaus ergab die Substitution von PbPp für PbO in dem Glas eine Verringerung der Schmelztemperatur und eine Erleichterung des Glasgusses. Die Temperaturkoeffizienten der Verzögerungszeit bei den Gläsern, die mehr als 77 Mol-% SiOgf mehr als 23 Mol-% PbO und mehr als 9»0 Mol-$ KpO enthielten, waren kleiner als -10 ppm/ 0C, und diejenigen der Gläser, die weniger als 68 Mol-$ SiO2* weniger als 15 Mol-$ PbO und weniger als 6,5 Kol-fo KpO enthielten, waren größer als +10 ppm/ 0C. Um sicherzustellen, daß der Temperaturkoeffizient der Verzögerungszeit kleiner als +10 ppm/ 0C ist, daß das mechanische Q größer als 3000 ist, daß die Verarbeitungstemperatur verhältnismäßig niedrig ist (etwa 13000C) und daß ein leichter Formguß des Glas-Verzögerungsmediums möglich ist, sollte die Renge des PbF2 in dem Glas auf den Bereich zwischen 0,5 Mol-$ und 7,0 Mol-% begrenzt werden. Die Zugabe von 0,5 bis 3,0 Mol-fo Al2O, stabilisiert die akustischen Eigenschaften des fluorhaltigen Glases und bewirkt insbesondere eine Dämpfung der Scherwelle und eine Minimisierung der Verzögerungszeitänderung während des Alterns. Das als Verzögerungsmedium verwendete, PbF2 enthaltende Glas muß 0,1 bis 2,0 MoI-^ As3O5 enthalten, um die akustischen Eigenschaften des Glases zu stabilisieren, während K2O in das Glas in der Form des Ausgangsmaterials eingebracht werden sollte.
Figur 2" zeigt die Alt erungs eigenschaft en der in Tabelle 1 gezeigten Gläser.
Die Änderungen der Verzögerungszeit des Glas-Verzog erungsmediums der vorliegenden Erfindung während der Alterungsprüfung bei 850C
je. Million (ppm).
prüfung bei 850C für 1000 Std. betrugen weniger als 10 Teile
909849/1248
Die vorliegende Erfindung wird auf der Grundlage offenbart, daß die besseren akustischen Eigenschaften des Glases erreichbar sind durch teilweise Substitution von Fluorionen für Sauerstoffionen in dem Glas.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Be?' nähme auf bestimmte Einzelheiten gewisser Ausführungsforniten beschrieben wurde, sollen diese Einzelheiten keine Einschränkung des Bereiches der Erfindung darstellen, die allein durch die folgenden Ansprüche festgelegt wird.
Patentansprüche :
£098^8/^2

Claims (2)

-8-Patentansprüche
1.) Akustische Verzögerungsleitung mit einem Verzögerungsmedium, welches ein Glas ist, das durch die folgende Zusammensetzung, in Mo1-$, gekennzeichnet ist:
SiO2 68,0 bis 77,0
PbO 15,0 bis 23,0
PbF2 0,5 bis 7,0
Al2O3 0,5 bis 3,0
As2O5 0,1 bis 2,0
K2O 6,5 bis 9,0
2. Akustische Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas die folgende Zusammensetzung, in Mo1-$, aufweist:
SiO2 70,9 bis 72,9 PbO 16,0 bis 18,0 PbF2 2,0 bis 4,0 Al2O3 1,0 bis 2,0 As2O3 0,6 bis 1,4 K2O 6,5 bis 7,5
Leerseite
DE19691918760 1968-04-09 1969-04-08 Akustisches verzoegerungsmedium fuer eine akustische verzoegerung aus glas Pending DE1918760B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2417268 1968-04-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1918760A1 true DE1918760A1 (de) 1969-12-04
DE1918760B2 DE1918760B2 (de) 1972-04-20

Family

ID=12130914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19691918760 Pending DE1918760B2 (de) 1968-04-09 1969-04-08 Akustisches verzoegerungsmedium fuer eine akustische verzoegerung aus glas

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3598619A (de)
DE (1) DE1918760B2 (de)
FR (1) FR2005837A1 (de)
GB (1) GB1260506A (de)
NL (1) NL151328B (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2040517C3 (de) * 1969-08-15 1975-06-05 Nippon Kogaku K.K. Glas für Ultraschallverzögerungsleitungen, das gute Temperaturkonstanz (weniger als S ppm/ Grad C), geringe Dämpfung (weniger als 10 mal 10 hoch -3 db/Zyklus bei 5 Mhz) und ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit aufweist
NL7018029A (de) * 1969-12-22 1971-06-24
AU505308B2 (en) * 1976-09-21 1979-11-15 Asahi Glass Company Limited Glass for use in ultrasonic delay lines
JPS5945286B2 (ja) * 1977-09-05 1984-11-05 松下電器産業株式会社 弾性表面波先振器用素子

Also Published As

Publication number Publication date
GB1260506A (en) 1972-01-19
US3598619A (en) 1971-08-10
NL151328B (nl) 1976-11-15
NL6905478A (de) 1969-10-13
FR2005837A1 (de) 1969-12-19
DE1918760B2 (de) 1972-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE909816C (de) Dielektrische Zusammensetzung
DE2746712A1 (de) Piezoelektrischer resonator
DE2555162A1 (de) Lichtablenkeinrichtung
DE2255432C3 (de) Piezoelektrischer Resonator
DE1918760A1 (de) Akustische Verzoegerungsleitung aus Glas
DE2134852A1 (de) Einrichtung zur Brechung oder Ablenkung eines elektromagnetischen Strahls
DE3700498A1 (de) Oberflaechen-schallwellenresonator
DE1940974C3 (de) Piezoelektrische Keramik
DE1596908C3 (de) Glas auf der Basis SiO↓2↓-PbO-Alkalioxide als Verzögerungsmedium für eine akustische Verzögerungsleitung
DE1771739A1 (de) Akustische Verzoegerungsleitung
DE1441215B1 (de) Verzoegerungsmedium fuer eine festkoerper ultrascha llver zoegerungsanordnung und verfahren zu seiner herstellung
DE4202369C2 (de) Alterungsbeständiges Glas für die Ultraschallverzögerung und dessen Verwendung
DE2055197C3 (de) Piezoelektrische Keramik
DE2040517C3 (de) Glas für Ultraschallverzögerungsleitungen, das gute Temperaturkonstanz (weniger als S ppm/ Grad C), geringe Dämpfung (weniger als 10 mal 10 hoch -3 db/Zyklus bei 5 Mhz) und ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit aufweist
DE1596845C (de) Glas mit kleinem Temperaturkoeffizienten der Laufzeit fur Ultraschallwellen
DE1950317A1 (de) Piezoelektrische Keramikmassen
DE2054850C3 (de) Aluminiumsilikatglas als Zeitverzögerungsmedium für eine feste Ultraschallverzögerungsleitung
DE1596845B1 (de) Glas mit kleinem Temperaturkoeffizienten der Laufze it fuer Ultraschallwellen
DE2206045C3 (de) Piezoelektrische Keramik
DE2054850A1 (de)
DE2037457C3 (de) Glas für feste Ultraschallverzögerungsleitungen mit einem kleinen Temperaturkoeffizienten der Laufzeit für Ultraschallwellen innerhalb des Bereiches von 10 bis 60 Grad C
DE2022046A1 (de) Ultraschall-UEbertragungsmedium mit dem Wert Null entsprechendem Temperatur-Koeffizienten sowie zeitlicher Stabilitaet
DE1917551C3 (de) Ultraschall-Verzögerungsleitung mit einem Glasverzögerungsmedium und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0370996A2 (de) Piezoelektrisches Kristallelement auf der Basis von GaP04
DE2552772A1 (de) Piezoelektrischer kristallresonator

Legal Events

Date Code Title Description
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977