JPH0323040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波探触子用の圧電振動子に関す
る。

一般に、超音波を利用し被検体の異常箇所及び
その状態を検出する装置として探傷装置を含む超
音波診断装置が知られている。そして、この診断
装置には、通常被検体に接して超音波の送受波部
となる超音波探触子が配備されている。この超音
波探触子は電気信号を超音波信号に変換して被検
体に放射し、その反射波を再び電気信号に変換す
るもので、良好な変換効率を得るため、これらの
変換素子として通常電気−機械結合係数が比較的
大きな圧電材を用いた圧電振動子が使用される。

第１図ａは電気−機械結合係数が大きな圧電材
として圧電セラミツクスを使用した超音波探触子
用のリード線を除去した圧電振動子の平面図であ
り、第１図ｂは同図ａのＸ−X′断面図である。
即ち、この圧電振動子は、例えば円板形状に加工
された圧電板１の表裏両主面に前記圧電板１を励
振して厚み振動による超音波を発生させるための
電極２，３を形成し、裏面に形成された電極３の
一部から側面を介して圧電板１の表面に通称折り
返し電極４と呼ばれる電極を施して、第１図ｃの
断面図に示したように圧電板１の表面即ち同一主
面から前記電極２，３と接続する一対のリード線
５，６を導出したものである。そして、前記リー
ド線５，６の導出面ではない裏面の電極３側をア
ース電位の共通電極として、このアース電位の電
極面に音響整合層を貼付したり、又エポキシ樹脂
などで薄いコーテイングを施し、この裏面を被検
体に対する超音波送受波面として探触子となすも
のである。尚、圧電板１の同一面から一対のリー
ド線５，６を導出したが、この理由は裏面が超音
波放射面となることに加え、例えば圧電板１の両
面からリード線５，６をそれぞれ導出した場合に
は探触子を製作する際、放射面に対し上述した音
響整合層及びコーテイングの作業に前記リード線
５もしくは６が障害となるためである。このた
め、この種の圧電振動子においてはほとんどの場
合上記の如く圧電板１の表面には放射面から折り
返し電極４が形成される。

ところで、圧電板１として上記圧電セラミツク
ス等の多結晶体からなる強誘電体を使用する場合
には、例えば電極形成後、分極処理を施し正常な
圧電作用を呈するようにしなければならない。こ
のため、上記の如く、折り返し電極４が形成され
た圧電振動子においては、この折り返し電極４近
傍部にて分極の乱れが発生し易くなる。そして、
この分極の乱れは同一の分極電圧の印加条件下で
は圧電板１の厚みｔが大きい程発生し易い。又、
この圧電振動子は厚み振動姿勢であるため、その
発生周波数は圧電板１の厚みｔに逆比例する。従
つて、発生周波数を低くするには圧電板１の厚み
ｔを大きくしなければならない。このため、この
場合には大きな分極電圧を圧電板１に印加しなけ
ればならないので、折り返し電極４とこれとは異
なる極性の表面の電極２との間にて分極電圧のリ
ークが発生し易くなる。このため、両者電極２と
４との電極間リークを防止すべく、両者間のギヤ
ツプｗを大きくする必要がある。

しかし、このように両者電極間のギヤツプｗを
大きくすることは、圧電板１の厚み振動を励起す
るには本来不必要な折り返し電極４を形成するこ
とに加えて、圧電板１に対して折り返し電極部分
即ち正常な厚み振動を励起しない部分の占有面積
を大きくし、圧電板１の有効振動面積を小さくす
ることになる。尚、このことは、例えば圧電板１
を極力小さくしようとした場合においても同様、
折り返し電極部分の圧電板１に対する占有面積が
大きくなるので圧電板１の有効振動面積比を小さ
くする。

そして、このように厚み振動を励起しない部分
の圧電板１に対する占有面積が大きくなること
は、この圧電振動子を使用した超音波探触子から
放射される超音波の音場に非対称な不整部分を生
じせしめることになる。

従つて、この場合には、この超音波探触子から
放射される超音波ビームの対称性等を劣下させ、
その結果として超音波音場から得られる情報の品
質劣下を招く原因となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
超音波音場に非対称な不整部分が発生しにくく、
超音波のビーム特性が良好で品質の高い情報が得
られる超音波探触子用の圧電振動子を提供するこ
とを目的とし、その特徴とするところは圧電板に
前記圧電板を貫通する小孔を設け前記小孔を通し
て他方の面に形成された電極を一方の面側に引き
出した点にある。

以下、本発明の一実施例を第２図により説明す
る。

第２図ａは本発明の超音波探触子用のリード線
を除去した圧電振動子の平面図であり、同図ｂは
同図ａのＹ−Y′断面図である。この圧電振動子
は圧電材として前述したような電気−機械結合係
数が比較的大きな圧電セラミツクスを使用し、こ
れを円板形状に加工して圧電板７としたものであ
る。この圧電板７の表面には前記圧電板７と同心
円状の小円となる中央部を除く全面に表面電極８
が形成され、その表面には中心部を除く全面に裏
面電極９が形成されて、圧電板７の中心部に前記
圧電板７を貫通し、この圧電板板面に比し極めて
小さな小孔１０が設けられているものである。そ
して、第２図ｃの断面図に示したように、前記小
孔１０を通して裏面電極９を、例えば導電性接着
剤１１によりリード線１２と接続して表面側に引
き出し、前記表面電極８に前記同様導電性接着剤
１１により接続リード線１３を施して、前記圧電
板７を励起する一対のリード線を形成するもので
ある。

従つて、上記構成の圧電振動子は小孔１０を通
して裏面電極９から一方のリード線１２を導出し
たので、従来のように折り返し電極を形成する必
要がない。又、これに加えて、前記圧電板７に分
極電圧を印加する際、分極電圧のリークを防止す
るため、圧電板７にギヤツプを設ける必要もな
い。更に、前記小孔１０を通してリード線１２を
表面側に引き出すことは、超音波探触子を製作す
る際の音響整合層の貼付及びコーテイング作業の
障害とならないばかりでなく、圧電板７の厚み振
動を励起しない部分は前記小孔部のみとなる。従
つて、この小孔１０を小さくすればする程、小孔
部の圧電板７に対する占有面積は小さくなり、こ
の圧電板７の有効振動面積を大きくする。このた
め、この小孔１０を裏面電極９から表面側に引き
出せる程度に小さくすることにより、これより放
射される超音波の音場に不整部分を極力少なくで
きる。従つて、この圧電振動子を使用した超音波
探触子は超音波ビームの対称性が優れたものとな
り、その結果、超音波音場から得られる情報の品
質を向上できる。

又、この実施例においては、小孔１０を圧電板
７の中心部に設けたので、表面及び裏面の電極
８，９は、その中心に対して対称性を有する。こ
のため、超音波探触子として、これより放射され
る超音波ビームも対称性を有することになり、み
だれが小さく良好な超音波音場を得ることができ
る。ちなみに、本発明者が、この圧電振動子を例
えば発生周波数5MHz、直径13mmの圧電板に直径
0.5mmの小孔を設けて裏面電極８からリード線を
引き出した圧電振動子として、図示しない音響整
合層等を付加して超音波探触子を製作し実験した
ところこの超音波探触子の放射面の近傍でも水中
の音場は対称性を示し、また感度も通常のものと
全く変わらないことが確認された。

尚、上記実験例の説明にあつては、圧電板７の
中心部に小孔１０を設け導電性接着剤を介して裏
面電極９からリード線１２を引き出したが、例え
ばこの小孔１０にスルーホール電極を施し、これ
よりリード線１２を引き出しうることはいうまで
もない。又圧電板７を円板形状の圧電セラミツク
ス材として説明したが、本発明は圧電板の材料及
び形状に左右されることなく、その主旨を逸脱し
ない範囲内で適宜適用できるものである。

以上説明したように、本発明は圧電板に前記圧
電板を貫通する小孔をその中央部分に設け、前記
小孔を通して他方の面に形成された電極を一方の
面側に引き出したので、超音波音場に不整部分が
発生しにくく超音波ビーム特性が良好で、品質の
高い情報が得られる超音波探触子用の圧電振動子
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来の超音波探触子用の圧電振動子
のリード部を除く平面図、同図ｂは同図ａのＸ−
X′断面図、同図ｃは圧電振動子の断面図である。
第２図ａは本発明の超音波探触子用の圧電振動子
のリード部を除く平面図、同図ｂは同図ａのＹ−
Y′断面図、同図ｃは圧電振動子の断面図である。 １…圧電板、２，３…電極、４…折り返し電
極、５，６…リード線、７…圧電板、８…表面電
極、９…裏面電極、１０…小孔、１１…導電性接
着剤、１２，１３…リード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧電板の両主面に電極を形成してなる超音波
   探触子用圧電振動子において、前記圧電板の中央
   部分に小孔を設け、該小孔を通して他主面側の電
   極を一主面側から導出したことを特徴とする圧電
   振動子。