JP2010107445A - Surface acoustic wave element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性表面波素子に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave device.
平坦な基体上に配置された平坦な圧電体の上面の相互に離間した2つの位置に弾性表面波励起手段及び弾性表面波検知手段が相互に対向して配置された板状の弾性表面波素子は従来良く知られている。 A plate-like surface acoustic wave element in which surface acoustic wave excitation means and surface acoustic wave detection means are arranged opposite to each other at two positions on the upper surface of a flat piezoelectric body arranged on a flat substrate. Is well known in the art.
このような従来の板状の弾性表面波素子においては、弾性表面波励起手段及び弾性表面波検知手段の夫々としてすだれ状電極(櫛形電極とも呼ばれている)が使用されている。弾性表面波励起手段に高周波電流が供給されると弾性表面波励起手段は圧電体の上面に弾性表面波を励起し励起された弾性表面波を平坦な圧電体の上面に沿い弾性表面波検知手段に向かい伝搬させ弾性表面波検知手段により検知させる。 In such a conventional plate-shaped surface acoustic wave element, interdigital electrodes (also called comb-shaped electrodes) are used as the surface acoustic wave excitation means and the surface acoustic wave detection means, respectively. When a high-frequency current is supplied to the surface acoustic wave excitation means, the surface acoustic wave excitation means excites the surface acoustic wave on the upper surface of the piezoelectric body, and the excited surface acoustic wave is detected along the upper surface of the flat piezoelectric body. And is detected by the surface acoustic wave detection means.
このような従来の板状の弾性表面波素子は、遅延線,発振器の為の発振素子及び共振素子,周波数選択フィルター,化学センサー,バイオセンサー,そしてリモートタグ等に使用されている。そして、圧電体の上面の弾性表面波励起手段と弾性表面波検知手段との間の距離を長くとれればとれるほど、弾性表面波素子を利用したこれら種々の装置の精度は高まる。 Such conventional plate-like surface acoustic wave devices are used in delay lines, oscillation and resonance devices for oscillators, frequency selective filters, chemical sensors, biosensors, remote tags, and the like. The longer the distance between the surface acoustic wave excitation means and the surface acoustic wave detection means on the upper surface of the piezoelectric body, the higher the accuracy of these various devices using surface acoustic wave elements.
しかしながら、このような従来の板状の弾性表面波素子においては、平坦な基体上に配置された圧電体が平坦である為に、弾性表面波励起手段が圧電体の上面に励起した弾性表面波は平坦な圧電体の上面に沿い弾性表面波検知手段に向かい伝搬される間にその伝搬方向に対し直交する方向に拡散してしまい、そのエネルギーを失う。従って、平坦な圧電体の上面において設定可能な弾性表面波励起手段と弾性表面波検知手段との間の距離は、おのずと限りがある。 However, in such a conventional plate-shaped surface acoustic wave element, since the piezoelectric body disposed on the flat substrate is flat, the surface acoustic wave excited by the surface acoustic wave excitation means on the upper surface of the piezoelectric body is provided. Diffuses in a direction perpendicular to the propagation direction while propagating toward the surface acoustic wave detecting means along the upper surface of the flat piezoelectric body, and loses its energy. Accordingly, the distance between the surface acoustic wave excitation means and the surface acoustic wave detection means that can be set on the upper surface of the flat piezoelectric body is naturally limited.
弾性表面波励起手段に供給する高周波電流のエネルギーを増加させ平坦な基体の表面積を拡大すれば、上記距離を長くすることが出来るが、弾性表面波素子の駆動に要する電力が増大し、また弾性表面波素子の外形寸法が大形化する。 If the surface area of the flat substrate is increased by increasing the energy of the high-frequency current supplied to the surface acoustic wave excitation means, the distance can be increased, but the power required for driving the surface acoustic wave element increases and the elasticity is increased. The external dimensions of the surface acoustic wave device are increased.
国際公開 WO 01/45255 号公報(特許文献1)は、弾性表面波を励起させ伝搬させることが出来る球形状の基体の表面に対し弾性表面波励起検知手段としてのすだれ状電極を載置し、基体の半径とすだれ状電極により基体の表面に励起させる弾性表面波の周波数及び幅(基体の表面を弾性表面波が伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向における弾性表面波の寸法)とを所定の条件に設定することにより、すだれ状電極により基体の表面に励起された弾性表面波を、基体の表面に沿い伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく、伝搬させることが出来、ひいては繰り返し周回させることが出来ることが明らかにされている。 International Publication No. WO 01/45255 (Patent Document 1) places interdigital electrodes as surface acoustic wave excitation detection means on the surface of a spherical substrate capable of exciting and propagating surface acoustic waves. Surface radius and frequency of surface acoustic wave excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode (size of surface acoustic wave in a direction perpendicular to the surface of the substrate along the surface of the surface) Is set to a predetermined condition, and surface acoustic waves excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode are diffused infinitely in a direction orthogonal to the direction of propagation along the surface of the substrate. It has been clarified that it can be propagated without being repeated, and thus can be repeatedly circulated.
球形状の基体の表面を弾性表面波が周回する軌跡は、球形状の基体の表面において球形状の基体の最大外周線を含んでいる球の一部が円環状に連続している領域内にあり、この領域を弾性表面波周回路と呼んでいる。そして、球形状の基体を使用したこのような従来の弾性表面波素子は、弾性表面波周回路に沿い弾性表面波周回路の延出方向と交差する方向に拡散することなく弾性表面波を多数回周回させることが出来る(即ち、すだれ状電極が弾性表面波を励起させてから弾性表面波周回路を周回する弾性表面波をすだれ状電極が正確に検知することが出来なくなるまでに弾性表面が周回する回数が多い)ので、周回数の増大に伴う弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を精密に測定することが出来る。 The trajectory of the surface acoustic wave that circulates around the surface of the spherical substrate is within a region where a part of the sphere including the maximum outer circumference of the spherical substrate is continuous in an annular shape on the surface of the spherical substrate. This area is called a surface acoustic wave circuit. Such a conventional surface acoustic wave device using a spherical base body generates a large number of surface acoustic waves along the surface acoustic wave circuit without diffusing in the direction intersecting the extending direction of the surface acoustic wave circuit. (I.e., the surface of the elastic surface has not yet been detected until the interdigital electrode can accurately detect the surface acoustic wave that circulates the surface acoustic wave circuit after the interdigital electrode excites the surface acoustic wave.) Therefore, it is necessary to accurately measure the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase lag of the surface acoustic wave, and the degree of reduction of the intensity of the surface acoustic wave. I can do it.
伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度は、弾性表面波素子の弾性表面波周回路が接している環境の変化(例えば、ガス濃度の増加)の程度に比例する。従って、上述した種々の程度を測定することは弾性表面波素子の弾性表面波周回路が接している環境の変化を測定することを意味する。 The degree of deceleration of the propagation velocity, the degree of phase lag of the surface acoustic wave, and the degree of decrease in the intensity of the surface acoustic wave depend on changes in the environment in which the surface acoustic wave circuit of the surface acoustic wave element is in contact (for example, gas concentration Increase). Accordingly, measuring the various degrees described above means measuring changes in the environment in which the surface acoustic wave circuit of the surface acoustic wave element is in contact.
そして上記測定は同じ環境条件で複数回行い、それら複数回の測定結果を平均することにより、より正確度が高まる。しかし、1つの弾性表面波周回路のみを使用して複数回の測定を行なうと複数間の測定に時間が係るし、その間に環境条件が変わる確率も高くなる。 The above measurement is performed a plurality of times under the same environmental conditions, and the accuracy is further increased by averaging the measurement results of the plurality of times. However, if a plurality of measurements are performed using only one surface acoustic wave circuit, it takes time to measure between them, and the probability that the environmental conditions change during that time will also increase.
そのために、1つの球形状の基体の外表面に複数の弾性表面波周回路を設定することが特開2006−121234号公報(特許文献2)に記載されている。
しかしながら、複数の弾性表面波周回路をその外表面に設定できる基材は例えばリチウムナイオベートやリチウムタンタレートの如く比較的高価であり、さらに1つの球形状の基体の外表面に複数の弾性表面波周回路を設定することが出来た場合でも複数の弾性表面波周回路の夫々において弾性表面波伝搬特性が微妙に異なるので、弾性表面波周回路の夫々において同じ環境条件で測定したとしてもそれらの測定結果の平均が測定結果の正確性を増加させるとは限らない。 However, a base material that can set a plurality of surface acoustic wave circuits on its outer surface is relatively expensive, such as lithium niobate or lithium tantalate, and a plurality of elastic surfaces on the outer surface of one spherical substrate. Even if the wave circuit can be set, the surface acoustic wave propagation characteristics are slightly different in each of the surface acoustic wave circuits, so even if they are measured under the same environmental conditions in each surface wave circuit The average of the measurement results does not necessarily increase the accuracy of the measurement results.
この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、1つの弾性表面波周回路のみを使用して同時に複数の弾性表面波を多数回周回させることが出来、従って複数の弾性表面波における周回数の増大に伴う弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を正確に精密に測定することが出来る、弾性表面波素子を提供することである。 The present invention has been made under the circumstances described above, and the object of the present invention is to allow a plurality of surface acoustic waves to rotate at the same time using only one surface acoustic wave circuit, and therefore, in a plurality of surface acoustic waves. A surface acoustic wave that can accurately and accurately measure the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase delay of the surface acoustic wave, and the degree of decrease in the intensity of the surface acoustic wave as the number of turns increases. It is to provide an element.
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従った弾性表面波素子は:弾性表面波が励起可能な結晶材料により形成されていて、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体と;そして、弾性表面波周回基体の弾性表面波周回路に弾性表面波を励起させて励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い周回させるとともに周回した弾性表面波を検知する弾性表面波励起検知手段と;を備えている。弾性表面波周回路は、励起された弾性表面波を1周毎に同じ軌跡で周回させることが可能な1つの主周回軌跡と、励起された弾性表面波を所定の周回数未満で相互に異なる軌跡で周回させるとともに所定の周回数で最初の周回の軌跡に一致する少なくとも1つの副周回軌跡と、を含んでおり、そして、弾性表面波励起検知手段が、弾性表面波周回路の副周回軌跡に弾性表面波を励起させるとともに副周回軌跡を周回した弾性表面波を検知する、ことを特徴としている。 In order to achieve the object of the present invention described above, a surface acoustic wave device according to the present invention is formed of a crystal material capable of exciting surface acoustic waves, and is defined and excited in an annular shape by a part of a spherical surface. A surface acoustic wave circuit including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating the surface acoustic wave; and the elasticity excited by exciting the surface wave in the surface wave circuit of the surface wave circuit And surface acoustic wave excitation detecting means for detecting surface acoustic waves that circulate along the surface acoustic wave circuit and detect the surface acoustic waves that have circulated. The surface acoustic wave circuit is different from each other in that the main surface trajectory capable of circulating the excited surface acoustic wave along the same trajectory every round and the excited surface acoustic wave less than a predetermined number of times. And at least one sub-circulation trajectory that circulates along the trajectory and coincides with the trajectory of the first circulation at a predetermined number of turns, and the surface acoustic wave excitation detection means includes a sub-circulation trajectory of the surface acoustic wave circuit. The surface acoustic wave is excited and the surface acoustic wave that circulates in the secondary circulation locus is detected.
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従った弾性表面波素子は、1つの弾性表面波周回路のみを使用して同時に複数の弾性表面波を多数回周回させることが出来、従って複数の弾性表面波における周回数の増大に伴う弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を正確に精密に測定することが出来る。 The surface acoustic wave device according to the present invention, which is configured as described above, can simultaneously rotate a plurality of surface acoustic waves many times using only one surface acoustic wave circuit, and therefore Accurately and accurately measure the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase lag of the surface acoustic wave, and the degree of decrease in the intensity of the surface acoustic wave with the increase in the number of rounds of the surface acoustic wave. I can do it.
以下、この発明の一実施の形態に従った弾性表面波素子を使用した外部環境測定装置について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an external environment measuring apparatus using a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の一実施の形態に従った弾性表面波素子10を使用した外部環境測定装置12の基本的な構成を概略的に図示している。
FIG. 1 schematically shows a basic configuration of an external
弾性表面波素子10は:弾性表面波が励起可能な結晶材料により形成されていて、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路14aを含む弾性表面波周回基体14と;そして、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに弾性表面波を励起させて励起された弾性表面波を弾性表面波周回路14aに沿い周回させるとともに周回した弾性表面波を検知する弾性表面波励起検知手段16と;を備えている。
The surface
弾性表面波が励起可能な結晶材料としては、水晶,ランガサイト,リチウムナイオベート(ニオブ酸リチウム:LiNbO3),そしてリチウムタンタレート(タンタル酸リチウム:LiTaO3)などの圧電性結晶材料を例示することが出来る。これらの結晶材料は、夫々の球形状の外表面において夫々が有している結晶面が球形状の外表面と交差する交線14bに沿い弾性表面波を励起させると励起された弾性表面波は上記交線14bに沿い伝搬することが判っている。そして、国際公開 WO 01/45255 号公報(特許文献1)によれば、弾性表面波を励起させ伝搬させることが出来る球形状の弾性表面波周回基体14の半径と弾性表面波周回基体14の外表面に励起させる弾性表面波の周波数及び幅(弾性表面波周回基体14の表面を弾性表面波が伝搬する方向に対し弾性表面波周回基体14の表面に沿い直交する方向における弾性表面波の寸法)とを所定の条件に設定することにより、弾性表面波周回基体14の表面に励起された弾性表面波を、弾性表面波周回基体14の表面に沿い伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく、伝搬させることが出来、ひいては繰り返し周回させることが出来ることが明らかにされている。
Examples of crystal materials that can excite surface acoustic waves include piezoelectric crystal materials such as quartz, langasite, lithium niobate (lithium niobate: LiNbO 3 ), and lithium tantalate (lithium tantalate: LiTaO 3 ). I can do it. When these crystal materials excite a surface acoustic wave along an
上記交線14bは、弾性表面波周回基体14の外表面において最大の径の外周となる線であり、上記交線14aに沿って励起された弾性表面波が伝搬する球面の一部により円環状に規定される領域が弾性表面波周回路14aである。
The intersecting
水晶及びランガサイトの夫々は3つの結晶面を有していることが知られている。従って水晶及びランガサイトの夫々を弾性表面波周回基体14の為の圧電結晶性材料として使用した場合には、その球形状の外表面に3個の弾性表面波周回路14aが設定可能であることになる。
Each of quartz and langasite is known to have three crystal planes. Accordingly, when each of quartz crystal and langasite is used as the piezoelectric crystal material for the surface acoustic
リチウムナイオベート及びリチウムタンタレートの夫々は10個の結晶面を有していることが知られている。従ってリチウムナイオベート及びリチウムタンタレートの夫々を弾性表面波周回基体14の為の圧電結晶性材料として使用した場合には、その球形状の外表面に10個の弾性表面波周回路14aが設定可能であることになる。
Each of lithium niobate and lithium tantalate is known to have 10 crystal planes. Therefore, when each of lithium niobate and lithium tantalite is used as the piezoelectric crystalline material for the surface acoustic
弾性表面波励起検知手段16としては、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに励起した弾性表面波をその伝搬方向に対し弾性表面波周回基体14の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく伝搬させ周回繰り返し周回させることを可能にする前述した所定の条件を満たす波長と幅とを容易に設定可能にする為に、すだれ状電極又は櫛歯状電極と言われている公知の電気音響変換素子が通常使用される。
As the surface acoustic wave excitation detecting means 16, the surface acoustic wave excited by the surface
すだれ状電極又は櫛歯状電極は、夫々が複数の櫛歯状電極枝を有した1対の櫛歯状電極部を、一方の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝の複数の隙間の夫々の中央に他方の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝の夫々を配置することにより構成されている。このような構成のすだれ状電極又は櫛歯状電極は、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aの所望の位置に公知の形成方法(例えば、フォトリソグラフィー法)により容易に精密に形成することが可能である。弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに複数の櫛歯状電極枝を前記交線14bと交差する方向に向けた状態ですだれ状電極又は櫛歯状電極を形成し、1対の櫛歯状電極部に対し相互に対向している2つの櫛歯状電極枝の相互間の離間距離に対応した周波数の高周波電流を供給すると、すだれ状電極又は櫛歯状電極は相互に対向している2つの櫛歯状電極枝の相互間の離間距離に対応した周波数を有しているとともに相互に対向している2つの櫛歯状電極枝の夫々の相互に対向している部分の長さの幅を有している弾性表面波を弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aの上記所望の位置に励起させ、励起した弾性表面波を1対の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝が並んでいる方向に進行(即ち、伝搬させ)させる。
A comb-like electrode or a comb-like electrode comprises a pair of comb-like electrode portions each having a plurality of comb-like electrode branches, and a plurality of comb-like electrode branches of one comb-like electrode portion. Each of the plurality of comb-like electrode branches of the other comb-like electrode portion is arranged in the center of each gap. The interdigital electrode or the comb-like electrode having such a configuration is easily and precisely formed by a known forming method (for example, photolithography) at a desired position of the surface
なおここで、弾性表面波とは、通常のバルク波と呼ばれる縦波や横波と異なり、物質表面にそのエネルギーの多くを集中して伝搬する弾性波であり、レーリー波,セザワ波,擬セザワ波,ラブ波等を例示することができる。 Note that the surface acoustic wave is an elastic wave that concentrates and propagates much of its energy on the material surface, unlike the longitudinal and transverse waves called normal bulk waves. Rayleigh waves, Sezawa waves, and pseudo Sezawa waves , Love waves and the like.
弾性表面波励起検知手段16には、弾性表面波励起検知手段16の動作を制御する為の動作制御手段18が接続されている。動作制御手段18は、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに対し所望のタイミングで弾性表面波励起検知手段16に弾性表面波をバースト状に励起させ伝搬させるとともに弾性表面波周回路14aに励起され伝搬された弾性表面波を弾性表面波励起検知手段16に所望のタイミングで検知させる。例えば、動作制御手段18は、弾性表面波励起検知手段16を構成しているすだれ状電極又は櫛歯状電極の1対の櫛歯状電極部の一方に接続された入出力切り替え部18aと、入出力切り替え部18aの入力端子に接続された高周波信号発生部18bと、入出力切り替え部18bの出力端子にアンプ18cを介して接続された検出・出力部18dと、を含んでいる。そして、弾性表面波励起検知手段16を構成しているすだれ状電極又は櫛歯状電極の1対の櫛歯状電極部の他方は接地されている。
The surface acoustic wave excitation detection means 16 is connected to an operation control means 18 for controlling the operation of the surface acoustic wave excitation detection means 16. The operation control means 18 causes the surface
弾性表面波励起検知手段16が入出力切り替え部18aにより高周波信号発生部18bに所望のタイミングで接続されることにより、高周波信号発生部18bから弾性表面波励起検知手段16に供給された高周波信号が弾性表面波周回路14a中にバースト上に弾性表面を励起させ、励起されたバースト状の弾性表面波は弾性表面波周回路14a中を前述した交線14bに沿い伝搬し弾性表面波周回路14a中を周回する。弾性表面波励起検知手段16が入出力切り替え部18aによりアンプ18cを介して検出・出力部18dに所望のタイミングで接続されることにより、弾性表面波周回路14a中を周回しているバースト状の弾性表面波は所望のタイミングでアンプ18cを介して検出・出力部18dにより検知される。
The surface acoustic wave
本願の発明者である柳沢を含む研究グループは、弾性表面波周回路14a中を伝搬する弾性表面波の軌跡(経路)を詳細に検討した結果、同じ弾性表面波周回路14a中でも励起された弾性表面波を1周毎に同じ軌跡で周回させることが可能な1つの主周回軌跡20が存在することに気づき、弾性表面波周回基体14が三方晶系の圧電性単結晶材料である場合について、特願2008−067408号の明細書に記載した。同じ弾性表面波周回路14a中でも1つの主周回軌跡20に沿って伝搬する弾性表面波はその強度の減衰が指数関数的な減衰と良く一致し、また弾性表面波の伝搬速度が最も速くなる。
The research group including Yanagisawa, the inventor of the present application, examined in detail the trajectory (path) of the surface acoustic wave propagating in the surface
そして、主周回軌跡20は、弾性表面波周回基体14の圧電性単結晶材料が異方性を有していて上記交線14bに沿った複数の位置の夫々において、そこを通過する弾性表面波の伝搬速度や、電気機械結合定数や、パワーフローアングルが相互に僅かに異なっていることから、上記交線14bと一致せず、弾性表面波周回基体14が、三方晶系の圧電性単結晶材料の場合には、図1中に図示されている如く、弾性表面波周回路14a中で上記交線14bの沿った120°の回転角毎に上記交線14bに対し直交する一方向及び他方向に1°乃至3°の回転角αの範囲内で順次交互に正弦的に振れ蛇行している。
The
なお、図1中には、三方晶系の圧電性単結晶材料の一種である水晶のZ軸周りの結晶面が規定している交線14bに沿った弾性表面波周回路14aの場合について例示しており、球状の弾性表面波周回基体14を地球に見立てZ軸を地軸に上記交線14bを赤道とした場合の−Y軸方位の緯度方向では主周回軌跡20は上記交線14bから+2°振れている。
FIG. 1 shows an example of a surface
次に図2を参照しながら、この発明の一実施の形態に従った弾性表面波素子10を使用した外部環境測定装置12のさらに詳細な構成を説明する。
Next, a more detailed configuration of the external
本願の発明者である柳沢は、弾性表面波周回路14a中を伝搬する弾性表面波の軌跡(経路)をさらに詳細に検討した結果、同じ弾性表面波周回路14a中で1つの主周回軌跡20以外に、励起された弾性表面波を所定の周回数未満で相互に異なる軌跡で周回させるとともに所定の周回数で最初の周回の軌跡に一致する少なくとも1つの副周回軌跡22が存在することに気が付いた。副周回軌跡22の上記所定の周回数は、弾性表面波周回基体14の圧電性単結晶材料における結晶の対称性に依存していて、図1中に図示されている弾性表面波周回基体14が三方晶系の圧電性単結晶材料の一種である水晶である場合には3であり、図1では1周目の副周回軌跡22に参照符号22aを付し、2周目の副周回軌跡22に参照符号22bを付し、3周目の副周回軌跡22に参照符号22cを付している。
Yanagisawa, the inventor of the present application, examined in more detail the locus (path) of the surface acoustic wave propagating in the surface
副周回軌跡22において、主周回軌跡20と重複しない位置には、主周回軌跡20に設置されていたのと同様に弾性表面波励起検知手段16が設置されていて、副周回軌跡22用の弾性表面波励起検知手段16には、主周回軌跡20に設置されていた弾性表面波励起検知手段16の為の動作制御手段18と同じ動作制御手段18が接続されている。
In the
弾性表面波励起検知手段16により副周回軌跡22に励起され伝搬される弾性表面波は、主周回軌跡20を伝搬する弾性表面波ほどには良好に指数関数的に減衰はしないが、主周回軌跡20を伝搬する弾性表面波の伝搬特性が弾性表面波素子10を取り巻く温度の影響により変化するのを校正するという目的のためには十分利用価値がある。
The surface acoustic wave that is excited and propagated by the surface acoustic wave excitation detection means 16 to the
例えば、1つの弾性表面波周回路14aにおいて主周回軌跡20のみが通過し副周回軌跡22は通過しない領域に弾性表面波素子10を取り巻く外部環境の変化を検知する感応膜24を設ける。
For example, in one surface
感応膜24は、外部環境の特定の物質に接触することにより、接触した特定の物質の量に応じてそこを通過する弾性表面波の伝搬速度に変化を生じさせる。例えば、特定の物質を吸着することによりその質量効果によりそこを通過する弾性表面波の伝搬速度を減速させ減衰率を急激に低下させたり、特定の物質が吸蔵されることによりその機械的な硬度が変化しそこを通過する弾性表面波の伝搬速度や減衰率を変化させたり、特定の物質と反応することにより吸熱又は発熱反応を生じてそこを通過する弾性表面波の伝搬速度や減衰率を変化させたりする。そして、感応膜24は、特定の物質に対する可逆反応を生じさせることが好ましい。
When the
このような感応膜24としては、水素(H2)を吸蔵して水素化物を形成し機械的な特性を変化させるパラジウム(Pd),アンモニア(NH3)に対する吸着性が高いプラチナ(Pt),水素化物を吸着する酸化タングステン(WO3),一酸化炭素(CO)や二酸化炭素(CO2)や二酸化硫黄(SO2)や二酸化窒素(NO2)を選択的に吸着するフタロシアニン(Phthalocyanine)等が知られている。
As such a
なお、上述した実施の形態においては、1つの弾性表面波周回路14a中の1つの主周回軌跡20及び1つの副周回軌跡22の夫々に弾性表面波励起検知手段16を設置していたが、1つの弾性表面波周回路14a中に複数の副周回軌跡22が含まれている場合には、複数の副周回軌跡22の少なくとも2つに弾性表面波励起検知手段16を設置し1つの主周回軌跡20からは弾性表面波励起検知手段16を無くしても良い。
In the above-described embodiment, the surface acoustic wave
10…弾性表面波素子、12…外部環境測定装置、14…弾性表面波周回基体、14a…弾性表面波周回路、14b…交線、16…弾性表面波励起検知手段、18…動作制御手段、18a…入出力切り替え部、18b…高周波信号発生部、18c…アンプ、18d…検出・出力部、20…主周回軌跡、22…副周回軌跡、22a…1周目(副周回軌22)、22b…2周目(副周回軌22)、22c…3周目(副周回軌22)、24…感応膜。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
弾性表面波周回基体の弾性表面波周回路に弾性表面波を励起させて励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い周回させるとともに周回した弾性表面波を検知する弾性表面波励起検知手段と;
を備えており、
弾性表面波周回路は、励起された弾性表面波を1周毎に同じ軌跡で周回させることが可能な1つの主周回軌跡と、励起された弾性表面波を所定の周回数未満で相互に異なる軌跡で周回させるとともに所定の周回数で最初の周回の軌跡に一致する少なくとも1つの副周回軌跡と、を含んでいて、
弾性表面波励起検知手段が、弾性表面波周回路の副周回軌跡に弾性表面波を励起させとともに副周回軌跡を周回した弾性表面波を検知する、
ことを特徴とする弾性表面波素子。 A surface acoustic wave circuit substrate including at least one surface acoustic wave circuit that is formed of a crystal material capable of exciting surface acoustic waves, and is circularly defined by a part of a spherical surface and capable of circulating the excited surface wave And; and
A surface acoustic wave excitation detection means for detecting a surface acoustic wave that is caused to circulate along the surface acoustic wave circuit by exciting the surface acoustic wave by exciting the surface acoustic wave in the surface acoustic wave circuit of the surface acoustic wave circuit. When;
With
The surface acoustic wave circuit is different from each other in that the main surface trajectory capable of circulating the excited surface acoustic wave along the same trajectory every round and the excited surface acoustic wave less than a predetermined number of times. Including at least one sub-circulation trajectory that circulates in a trajectory and that coincides with the trajectory of the first lap in a predetermined number of laps,
The surface acoustic wave excitation detection means excites a surface acoustic wave in the secondary circulation locus of the surface acoustic wave circuit and detects the surface acoustic wave that circulates in the secondary circulation locus.
A surface acoustic wave device.
ことを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波素子。 One surface acoustic wave circuit includes a plurality of sub-circulation trajectories, and the surface acoustic wave excitation detecting means excites surface acoustic waves in at least two of the plurality of plural trajectories and circulates at least two sub-circulation trajectories. Detect surface acoustic waves,
The surface acoustic wave device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の弾性表面波素子。 The surface acoustic wave excitation detection means detects surface acoustic waves that have excited the surface acoustic wave in the main circuit trajectory and the sub circuit trajectory of the surface acoustic wave circuit and circulated the main circuit trajectory and the sub circuit trajectory.
The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is provided.
ことを特徴とする請求項3に記載の弾性表面波素子。 The surface acoustic wave excitation detection means includes one electroacoustic transducer for each of the main orbit and one sub orbit,
The surface acoustic wave device according to claim 3.
弾性表面波周回基体の弾性表面波周回路が、水晶のZ軸を中心とする最大外径線を含む円環形状をしており、
弾性表面波周回路の主周回軌跡が、弾性表面波周回路中を上記最大外径線に沿った120°毎に上記最大外径線に対し直交する一方向及び他方向に1°乃至3°の回転角の範囲内で順次振れ蛇行する、
ことを特徴とする請求項5に記載の弾性表面波素子。 The surface acoustic wave orbiting substrate is quartz,
The surface acoustic wave circuit of the surface acoustic wave circuit substrate has an annular shape including a maximum outer diameter line centering on the Z axis of the crystal,
The main circular trajectory of the surface acoustic wave circuit is 1 ° to 3 ° in one direction and the other direction orthogonal to the maximum outer diameter line every 120 ° along the maximum outer diameter line in the surface acoustic wave circuit. Within the range of rotation angle
The surface acoustic wave device according to claim 5.
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