JPH0453117Y2 - - Google Patents

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JPH0453117Y2
JPH0453117Y2 JP1984034047U JP3404784U JPH0453117Y2 JP H0453117 Y2 JPH0453117 Y2 JP H0453117Y2 JP 1984034047 U JP1984034047 U JP 1984034047U JP 3404784 U JP3404784 U JP 3404784U JP H0453117 Y2 JPH0453117 Y2 JP H0453117Y2
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ultrasonic transducer
synthetic resin
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piezoelectric
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JP1984034047U
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods 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
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 この考案は支持体と、比較的高い誘電率の材料
から成る送信層と、送信層側の第一λ/4整合層
と、負荷側の第二λ/4整合層から構成される超
音波変換器に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
超音波診断と非破壊材料検査では広帯域超音波
変換器が使用されている。特に組織と変換器の間
の結合をできるだけ低損失にしなければならない
医学用の場合には、変換系の電気機械的特性と音
響特性の改善が望まれている。
二つのλ/4整合層のよつて負荷媒質としての
組織又は水に整合されたセラミツク変換器を使用
する超音波変換器は公知である。この変換器系は
音響インピーダンス3×106Pa・s/m(パスカ
ル・秒/メートル=Kgm2s)のエポキシ樹脂の裏
打板と、セラミツク変換素子と、音響インピーダ
ンスが10×106Pa・s/mのガラスから成る第一
λ/4整合層と、音響インピーダンスが3×106
Pa・s/mのポリアクリル樹脂又はエポシキ樹
脂から成る第二λ/4整合層を含んでいる。セラ
ミツク変換素子は裏打板上に設けられ、第一整合
層としてのガラス板には極めて粘度の低い接着剤
が使用され、接着剤層の厚さは2μm程度である。
第二整合層としてのエポキシ樹脂は直接第一整合
層の上に注がれる(Biomedizini−sche
Technik,Band27,Heft7〜8,1982,S.182〜
185)。この二重のλ/4整合によりセラミツク送
信層の感度と帯域幅がある程度改善される。この
超音波変換器の帯域幅は中心周波数の約60乃至70
%である。
送信層が比較的高い誘電率と高い音響インピー
ダンスの材料から成り、受信層が比較的低い誘電
率と低い音響インピーダンスの材料から成り、こ
れらの層がハイブリツド技術によつて重ね合わさ
れて結合されている超音波変換器も公知である。
送信層は例えばジルコン酸・チタン酸鉛PZT又
はメタニオブ酸鉛Pb(NO3)であるのに対して、
受信層は音響インピーダンスが約3×106Pa・
s/mの圧電性合成樹脂例えばポリフツ化ビニリ
デンPVDF又はポリ塩化ビニルPVCである。送
信時には受信層が同時に整合層となる(特公昭58
−56320号公報参照)。受信層を人体組織に対する
整合層とする場合単純なλ/4層として構成しな
ければならない。送信時の整合層はこの場合単純
λ/4整合層ではない。単純なλ/4整合の場合
音響インピーダンスが約7×106Pa・s/mの整
合層となることは理論的に導かれている。
〔考案の目的〕
この考案の目的は、効果的な広帯域送信部と高
感度の広帯域受信部を備えた超音波変換器を提供
することである。この外にも送信層のセラミツク
振動体が広い周波数に亘つて組織又は水に整合す
るようにすることもこの考案の目的である。
〔考案の構成〕
これらの目的は実用新案登録請求の範囲第1項
に特徴として挙げた構造とすることによつて達成
される。即ち第二のλ/4整合層が同時に受信層
となり、第一のλ/4整合層が同時に第一整合層
の裏打層となることにより、送信層が低い反射を
もつて負荷に整合し、受信層は非常に高感度、広
帯域である超音波変換器が得られる。
この考案の特に有利な実施態様では、受信層が
直列に接続された薄い圧電性合成樹脂箔の堆積と
なつている。受信層をこのように構成すると各圧
電性合成樹脂箔が薄い厚さのため簡単に偏極す
る。
別の有利な実施態様では、受信層がエネルギー
を与える能動圧電性合成樹脂箔とエネルギーを与
えない受動圧電性合成樹脂箔から構成され、能動
圧電性合成樹脂箔は第一整合層の上に設けられ、
受動圧電性合成樹脂箔は負荷に面して置かれる。
受動圧電性合成樹脂箔の厚さは能動圧電性合成樹
脂箔の厚さの数倍とする。
受信層のこのような構成により、比較的容量が
大きく従つて内部インピーダンスが低い広帯域・
高感度超音波変換器とすることができる。
〔考案の実施例〕
この考案の実施例を示した図面についてこの考
案を更に詳細に説明する。
第1図の実施例では超音波変換器が支持体2、
送信層4および二つのλ/4整合層によつて構成
され、第二のλ/4整合層は同時に受信層6とな
つている。第一整合層8は送信層4に向い合い、
同時に受信層6の裏打板となつている。総ての層
はハイブリツト技術により大きな面積をもつて互
いに結合するのが有利である。両整合層の厚さは
それぞれ定められた共振周波数に対して、1/4波
長とする。共振周波数が約10MHzのとき整合層の
厚さは例えば55μmであり、共振周波数が約2M
Hzであると例えば275μmとなる。送信層4には
比較的高い誘電率と高い音響インピーダンスの材
料例えば圧電性セラミツクスが使用される。ジル
コン酸・チタン酸鉛PZT又はメタニオブ酸鉛Pb
(NO3)の送信層は特に有利である。
両方の整合層は互に異る音響インピーダンスを
整合させて低反射性とするためのものである。こ
の実施例の場合、ジルコン酸・チタン酸鉛PZT
から成り音響インピーダンスが約30×106Pa・
s/mの送信層を負荷例えば音響インピーダンス
が1.5×106Pa・s/mの組織又は水に整合させな
ければならない。最適の低反射結合を達成するた
めには二つのλ/4整合層を使用して多段変換を
行なうことが理論的に導かれている。この場合許
される入力側反射係数はチエブイシエフ曲線で近
似されている。これから第一λ/4整合層8に対
しては音響インピーダンスが約4×106Pa・s/
mとして、第二λ/4整合層に対しては約4×
106Pa・s/mとして求められる。第一整合層8
の材料としては例えば磁器、石英ガラス、ガラス
状物質(マコール)が使用され、第二整合層には
例えばポリ塩化ビニルPVC、ポリフツ化ビニリ
デンPVDFが使用される。
第二整合層が同時に受信層6として使用される
ためには、ポリフツ化ビニリデンPVDFの層を偏
極させこれに電気接続端を設けなければならな
い。この接続端は送信層の接続端と同様に第1図
に示されていない。
この構成により高感度・広帯域の超音波変換器
が得られ、組織との結合部の低反射性に基き医学
上の用途に適したものとなる。
第2図に示した別の有利な実施例では、受信層
6が直列に接続された薄い圧電性合成樹脂箔10
を積み重ねたものとなつている。この圧電性合成
樹脂箔10はいずれも同じ方向に偏極し、堆積の
厚さは特定の共振周波数に対する波長の1/4にな
つている。例えば4MHzの共振周波数の場合、堆
積は例えば厚さ25μmの合成樹脂箔10で構成す
る。周波数が更に高くなると例えば厚さ9μmの
合成樹脂箔を積み重ねる。受信層6の圧電性合成
樹脂箔材料としては、例えばポリ塩化ビニル
PVCの外に特にポリフツ化ビニリデンPVDFが
使用される。
受信層6をこのような構造とすると、そこに使
用されている例えば9μmから25μmまでの厚さの
圧電性合成樹脂箔は充分良好な偏極を受ける。
第3図に示した実施例では、受信層6が能動圧
電性合成樹脂箔12と厚い受動圧電性合成樹脂箔
14から成る。受動圧電性合成樹脂箔14の厚さ
は能動圧電性合成樹脂箔12の厚さの数倍、例え
ば2倍乃至15倍である。例えば厚さ25μmの能動
圧電性合成樹脂箔12はλ/4整合層8の上に設
けられ、受動圧電性合成樹脂箔14は負荷に面し
ているこの実施例においても、受信層6の圧電性
合成樹脂箔の材料として例えばポリ塩化ビニル
PVC、ポリフツ化ビニリデンPVDFが使用され
る。能動圧電性合成樹脂箔12と受動圧電性合成
樹脂箔14は同じ材料から成り、能動圧電性合成
樹脂箔12の方は偏極している。
受信層6の上記の構成によつて、比較的寸法が
小さいにも拘らず比較的大きな容量とそれに対応
して低い内部インピーダンスを持つ高感度・広帯
域超音波変換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図はそれぞれこの考
案の異る実施例を示すもので、2は支持体、4は
送信層、8は第一整合層、6は受信層としての第
二整合層である。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 1) 支持体2と、圧電性セラミツクスから成る
    送信層4と、送信層側に設けられた第1のλ/
    4整合層8と負荷側に設けられた第二のλ/4
    整合層を備える超音波変換器において、第二の
    λ/4整合層が同時に受信層6として使用され
    ること、第一のλ/4整合層8が同時に受信層
    の裏打層となつていることを特徴とする超音波
    変換器。 2) 受信層6が電気的に直列接続された薄い圧
    電性合成樹脂箔10の堆積であることを特徴と
    する実用新案登録請求の範囲第1項記載の超音
    波変換器。 3) 受信層6が能動圧電性合成樹脂箔12と受
    動圧電性合成樹脂箔14から成ることを特徴と
    する実用新案登録請求の範囲第1項記載の超音
    波変換器。 4) 受信層6の能動圧電性合成樹脂箔12が硬
    い裏打板上に設けられ、受動圧電性合成樹脂箔
    14が負荷側に設けられていることを特徴とす
    る実用新案登録請求の範囲第3項記載の超音波
    変換器。 5) 受信層6の受動圧電性樹脂箔14の厚さが
    能動圧電性合成樹脂箔12の厚さの数倍である
    ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第3
    項記載の超音波変換器。 6) 送信層4がジルコン酸・チタン酸鉛PZT
    又はメタニオブ酸鉛Pb(NO3)から成ることを
    特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記載
    の超音波変換器。 7) 第二λ/4整合層の音響インピーダンスが
    約4×106 Pa・s/mであり、第一λ/4整合
    層の音響インピーダンスが約14×106 Pa・s/
    mであることを特徴とする実用新案登録請求の
    範囲第1項又は第6項記載の超音波変換器。 8) 受信層6が圧電性合成樹脂箔10,12,
    14から成ることを特徴とする実用新案登録請
    求の範囲第1項乃至第3項の一つに記載の超音
    波変換器。 9) 受信層6の圧電性合成樹脂箔10,12,
    14がポリフツ化ビニリデンPVDF又は塩化ビ
    ニルPVCから成ることを特徴とする実用新案
    登録請求の範囲第8項記載の超音波変換器。 10) 第一λ/4整合層が石英ガラス又はガラス
    状物質又は磁器から成ることを特徴とする実用
    新案登録請求の範囲第1項記載の超音波変換
    器。
JP1984034047U 1983-03-15 1984-03-09 超音波変換器 Granted JPS59161800U (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3309236.2 1983-03-15
DE19833309236 DE3309236A1 (de) 1983-03-15 1983-03-15 Ultraschallwandler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59161800U JPS59161800U (ja) 1984-10-30
JPH0453117Y2 true JPH0453117Y2 (ja) 1992-12-14

Family

ID=6193523

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JP1984034047U Granted JPS59161800U (ja) 1983-03-15 1984-03-09 超音波変換器

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EP (1) EP0118837B1 (ja)
JP (1) JPS59161800U (ja)
AT (1) ATE35338T1 (ja)
CA (1) CA1252558A (ja)
DE (2) DE3309236A1 (ja)

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