JPH05107234A - Method and device for inspecting ultrasonic probe - Google Patents

Method and device for inspecting ultrasonic probe

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JPH05107234A
JPH05107234A JP3336959A JP33695991A JPH05107234A JP H05107234 A JPH05107234 A JP H05107234A JP 3336959 A JP3336959 A JP 3336959A JP 33695991 A JP33695991 A JP 33695991A JP H05107234 A JPH05107234 A JP H05107234A
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ultrasonic
ultrasonic probe
wave
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Hiroyuki Nishimori
博幸 西森
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Abstract

PURPOSE:To provide a detection device of an ultrasonic probe for high frequency which is used for an ultrasonic microscope, etc., which can be evaluated easily and accurately. CONSTITUTION:An ultrasonic probe 4 is scanned within an XY plane while it is defocused for a pole target 6, a signal is received by a transmission means 1 and a reception means 7, and then a change in the intensity of the reception signal is detected by detection means 8 and 9. A symmetric property of an ultrasonic beam can be judged according to that of the signal intensity change.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波顕微鏡等に用い
られる超音波探触子の検査方法および検査装置に関し、
特に、探触子の性能を評価するうえで重要な超音波ビー
ムの対称性を検査できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inspection method and an inspection apparatus for an ultrasonic probe used in an ultrasonic microscope or the like,
In particular, the symmetry of the ultrasonic beam, which is important in evaluating the performance of the probe, can be inspected.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14は、従来の集束型の超音波探触子
を評価する手法を説明するための図である。まず、集束
型の超音波探触子について説明すれば、この種の超音波
探触子は、図14(a)に示すように、音響レンズ4dの
上面に下部電極4cを形成し、その上に圧電素子4bお
よび上部電極4aを順次配置したもので、上下の電極4
a、4cに電圧を印加して圧電素子4bを励振させ、発
生した超音波を音響レンズ4dの下面に形成された凹部
4eによって集束させて試料(ターゲット)に送信する
とともに、反射波を同じ探触子により電気信号に変換し
て取り出せる構成となっている。
2. Description of the Related Art FIG. 14 is a diagram for explaining a conventional method for evaluating a focused ultrasonic probe. First, the focusing type ultrasonic probe will be described. In this type of ultrasonic probe, as shown in FIG. 14A, a lower electrode 4c is formed on the upper surface of the acoustic lens 4d, and the lower electrode 4c is formed on the acoustic lens 4d. The piezoelectric element 4b and the upper electrode 4a are sequentially arranged in the
A voltage is applied to a and 4c to excite the piezoelectric element 4b, the generated ultrasonic waves are focused by the concave portion 4e formed on the lower surface of the acoustic lens 4d and transmitted to the sample (target), and the reflected wave is also detected. It is configured so that it can be converted into an electric signal and taken out by a tentacle.

【0003】この場合、実質的に超音波が発生するのは
下部電極4c、圧電素子4bおよび上部電極4aの全て
が重複する部分のみであるため、これら圧電素子4bお
よび上部電極4aの中心軸が音響レンズ4d(凹部4
e)の中心軸と一致し、音響レンズ4d内を伝播する超
音波ビームの音軸と音響レンズ4d(凹レンズ)の中心
軸とが正確に一致していることが必要である。もし、こ
れら音軸および中心軸が一致していない場合は、音響レ
ンズ4dで集束された超音波送信ビームは非対称に出射
され、かつ、探触子4に入射される反射波も非対称に受
信されることになる。したがって、音響レンズ4d内を
伝播する超音波ビームの音軸と音響レンズ4dの中心軸
とが一致しているか否か、換言すれば超音波ビームが音
響レンズ4dの中心軸に関して対称に発生しているか否
かが探触子4の性能の重要な評価対象となる。
In this case, since ultrasonic waves are substantially generated only in the portions where the lower electrode 4c, the piezoelectric element 4b and the upper electrode 4a all overlap, the central axes of the piezoelectric element 4b and the upper electrode 4a are Acoustic lens 4d (recess 4
It is necessary that the sound axis of the ultrasonic beam propagating in the acoustic lens 4d and the central axis of the acoustic lens 4d (concave lens) match exactly with the central axis of e). If the sound axis and the central axis do not match, the ultrasonic transmission beam focused by the acoustic lens 4d is emitted asymmetrically, and the reflected wave incident on the probe 4 is also received asymmetrically. Will be. Therefore, whether or not the sound axis of the ultrasonic beam propagating in the acoustic lens 4d coincides with the central axis of the acoustic lens 4d, in other words, the ultrasonic beam is generated symmetrically with respect to the central axis of the acoustic lens 4d. Whether or not the probe 4 is an important evaluation target of the performance of the probe 4.

【0004】図14に戻って、図示する従来例はターゲ
ットとしてボールターゲットを用いたものである。ボー
ルターゲットは、直径Dなる真球状の鋼球からなるボー
ル20であり、同図(a)に示すように、支柱21を介し
て固定台19に支持され、あるいは、同図(b)に示すよ
うに直接固定されて用いられる。
Returning to FIG. 14, the illustrated conventional example uses a ball target as a target. The ball target is a ball 20 made of a spherical steel ball having a diameter D, and is supported by a fixed base 19 via a column 21 as shown in FIG. 2A, or as shown in FIG. It is used by being fixed directly.

【0005】いま、超音波検査装置にセットした探触子
4とボール20とを上下方向に並べて配置し、探触子4
の発生する超音波の集束点をボール20の表面上に設定
する。この状態で探触子4を水平方向の一方向に走査し
て反射波SBの信号強度を検出すると、同図(c)に示す
ような反射波SBの包絡線が得られる。この包絡線がピ
ーク値を軸として左右対称であるか否かによって、超音
波ビームと音響レンズ4dとの対称性が評価できる。
Now, the probe 4 and the ball 20 set in the ultrasonic inspection apparatus are arranged side by side in the vertical direction.
The focal point of the ultrasonic wave generated by is set on the surface of the ball 20. In this state, when the probe 4 is scanned in one horizontal direction to detect the signal intensity of the reflected wave SB, the envelope of the reflected wave SB as shown in FIG. The symmetry between the ultrasonic beam and the acoustic lens 4d can be evaluated based on whether or not this envelope is bilaterally symmetric with respect to the peak value.

【0006】あるいは、同様の走査を互いに直交する水
平二方向に行い、図14(c)に示すように、各方向にお
ける包絡線の半値幅、つまりピーク値を挟んで信号強度
がピーク値の半分(すなわちピーク値から−6dB)と
なる2点間の距離d-6を求める。この半値幅(これをビ
ーム径と称する)d-6は理論上次式で表されるが、直交
する二方向について実際に測定して求めた値が一致する
か否かによって対称性を評価する。
Alternatively, similar scanning is performed in two horizontal directions orthogonal to each other, and as shown in FIG. 14 (c), the half-value width of the envelope in each direction, that is, the signal intensity is half the peak value across the peak value. The distance d -6 between the two points (that is, -6 dB from the peak value) is calculated. This half-value width (referred to as beam diameter) d -6 is theoretically expressed by the following equation, but the symmetry is evaluated by whether or not the values actually measured in two orthogonal directions match. ..

【数1】 なお、上式においてλwは媒質中における波長であり、
媒質中における音速をCw、周波数をfとすればλw=C
w/fで表される。またFは探触子4の焦点距離、rは
凹部4eの開口半径である。
[Equation 1] In the above equation, λ w is the wavelength in the medium,
If the speed of sound in the medium is C w and the frequency is f, then λ w = C
It is represented by w / f. Further, F is the focal length of the probe 4, and r is the opening radius of the recess 4e.

【0007】また、探触子4を超音波顕微鏡等にセット
し、同様にボールターゲットを水平面内で走査して結果
を画像化し、その画像が円になっているか否かによって
評価することも可能である。なお他に探触子の性能の一
般的な評価方法としては、一定幅の溝(スリット)を複
数形成した回折格子状の試料を溝の幅を変えて複数種用
意し、溝の上部と底部とが分離可能な最小の溝幅によっ
て分解能を評価するものがある。
It is also possible to set the probe 4 in an ultrasonic microscope or the like, scan the ball target in the horizontal plane in the same manner, image the result, and evaluate whether the image is a circle or not. Is. In addition, as another general method for evaluating the performance of the probe, multiple types of diffraction grating-like samples with multiple grooves (slits) of constant width are prepared by changing the width of the groove, and the top and bottom of the groove are prepared. There is a method in which the resolution is evaluated by the minimum groove width at which the and can be separated.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のボールターゲットを用いた超音波探触子
の検査においては、測定上必要とされるボール20の直
径Dはビーム径d-6と同程度であるため、検査対象とな
る探触子のビーム径に応じて多くのボールターゲットを
用意しなければならない、という問題があった。
However, in the inspection of the ultrasonic probe using the conventional ball target as described above, the diameter D of the ball 20 required for measurement is the beam diameter d -6 . Because of the same degree, there was a problem that many ball targets had to be prepared according to the beam diameter of the probe to be inspected.

【0009】また、100MHzから1〜2GHzの高周
波帯で使用される超音波顕微鏡用の探触子4では、ビー
ム径d-6が30〜1μm程度であるためボール20の直径
も30〜1μm程度でなければならないことになるが、ボ
ールがこのように小さくなると真球の入手が困難である
とともに、図14(a)に示すように、ボール20を支持
するための支柱21を固定台19に設置することが至難
となる、という問題があった。一方、同図(b)に示すよ
うに、ボール20を固定台19に直接固定すると、固定
台19の表面からの反射波SPとボール20からの反射
波SBとが干渉し、同図(c)に示したような包絡線が得
られない、という問題があった。
Further, in the probe 4 for the ultrasonic microscope used in the high frequency band of 100 MHz to 1 to 2 GHz, the beam diameter d -6 is about 30 to 1 μm, so the diameter of the ball 20 is also about 30 to 1 μm. However, if the ball is so small, it is difficult to obtain a true sphere, and as shown in FIG. 14 (a), a column 21 for supporting the ball 20 is attached to the fixing base 19. There was a problem that it would be extremely difficult to install. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the ball 20 is directly fixed to the fixed base 19, the reflected wave SP from the surface of the fixed base 19 and the reflected wave SB from the ball 20 interfere with each other, and There is a problem that the envelope shown in) cannot be obtained.

【0010】また、スリットを設けた試料を用いる方法
は分解能を検査するためのものであり、振動子によって
発生する超音波の音軸と音響レンズの中心軸とが一致し
ているか否かを直接的に判断するのは困難である。
The method using a sample provided with a slit is for checking the resolution, and it is directly determined whether the sound axis of the ultrasonic wave generated by the transducer and the central axis of the acoustic lens are coincident with each other. It is difficult to make a positive judgment.

【0011】本発明の目的は、超音波顕微鏡等に用いら
れる高周波用探触子であってもその評価を簡易にかつ正
確に行いうる超音波探触子の検査装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe inspection apparatus capable of easily and accurately evaluating a high-frequency probe used in an ultrasonic microscope or the like.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図1に対
応付けて説明すると、本発明は、超音波探触子4から送
信される超音波ビームの対称性を評価する超音波探触子
4の検査方法および検査装置に適用される。そして、請
求項1の発明は、断面が少なくとも1軸に対して軸対称
な凸曲面を少なくともその一部に有するターゲット6に
対し、このターゲット6からの直接反射波と他の反射波
とが前記超音波探触子4により受信される際に互いに干
渉するように、前記超音波探触子4を前記ターゲット6
の前記軸に対して直交する方向に相対的に移動させつつ
前記超音波探触子4と前記ターゲット6との間で超音波
の送受信を行う工程と、前記超音波の送受信工程で得ら
れる受信信号の強度変化をこの受信信号が得られた時の
超音波探触子4の位置に対応して出力する工程とを備
え、この信号強度変化の対称性から前記超音波ビームの
対称性を評価可能とすることにより上述の目的を達成し
ている。また、請求項2の発明は、請求項1に記載の超
音波探触子の検査方法を実施するための装置において、
断面が少なくとも1軸に対して軸対称な凸曲面を少なく
ともその一部に有するターゲット6と、探触子4の焦点
位置が前記ターゲット6および前記軸を横切り、かつ、
前記断面内において前記軸に対して直交する方向に超音
波探触子4を相対的に移動させる移動手段11と、前記
超音波探触子4を励振して超音波を送信させる送信手段
1と、前記超音波探触子4からの信号を受信する受信手
段7と、前記移動手段11により前記超音波探触子4を
移動させながら前記受信手段7で受信された信号の強度
変化を検出する検出手段8、9とを備えたものである。
さらに、請求項3の発明は、請求項2に記載の検査装置
において、前記送信手段1と受信手段7とにより前記タ
ーゲット6の表面で反射されるターゲット直接反射波と
このターゲット6からの弾性表面波との干渉波を受信す
るようなものである。そして、請求項4の発明は、請求
項2に記載の検査装置において、前記送信手段1と受信
手段7とにより少なくとも前記ターゲット6の表面で反
射されるターゲット直接反射波と前記超音波探触子4の
先端界面で反射される探触子内反射波との干渉波を受信
するようなものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1 showing an embodiment, the present invention will be described with reference to an ultrasonic probe for evaluating the symmetry of an ultrasonic beam transmitted from an ultrasonic probe 4. It is applied to the inspection method and inspection device for the child 4. The invention according to claim 1 is directed to a target 6 having a convex curved surface whose cross section is at least partly axially symmetrical with respect to at least one axis, and the direct reflected wave from this target 6 and other reflected waves are The ultrasonic probe 4 is attached to the target 6 so as to interfere with each other when received by the ultrasonic probe 4.
Of transmitting and receiving ultrasonic waves between the ultrasonic probe 4 and the target 6 while relatively moving in a direction orthogonal to the axis of And a step of outputting a change in signal intensity corresponding to the position of the ultrasonic probe 4 when the received signal is obtained, and evaluating the symmetry of the ultrasonic beam from the symmetry of the change in signal intensity. By enabling it, the above-mentioned object is achieved. The invention according to claim 2 is an apparatus for carrying out the method for inspecting an ultrasonic probe according to claim 1,
A target 6 having a convex curved surface whose cross section is at least partly axially symmetric with respect to one axis, and a focus position of the probe 4 crosses the target 6 and the axis, and
A moving unit 11 that relatively moves the ultrasonic probe 4 in a direction orthogonal to the axis in the cross section, and a transmitting unit 1 that excites the ultrasonic probe 4 and transmits an ultrasonic wave. , Receiving means 7 for receiving a signal from the ultrasonic probe 4, and moving means 11 for moving the ultrasonic probe 4 to detect a change in the intensity of the signal received by the receiving means 7. The detection means 8 and 9 are provided.
Furthermore, the invention of claim 3 is the inspection apparatus according to claim 2, wherein the direct reflection wave of the target reflected by the surface of the target 6 by the transmitting means 1 and the receiving means 7 and the elastic surface from the target 6. It is like receiving an interference wave with a wave. The invention of claim 4 is the inspection apparatus according to claim 2, wherein the direct reflection wave of the target reflected by at least the surface of the target 6 by the transmitting means 1 and the receiving means 7 and the ultrasonic probe. It is like receiving an interference wave with the reflected wave inside the probe reflected at the tip interface of No. 4.

【0013】[0013]

【作用】ターゲット6からの直接反射波と他の反射波と
が超音波探触子4により受信される際に互いに干渉する
ように、移動手段11により超音波探触子4を相対的に
移動させつつ受信手段7で信号を受信すると、この超音
波探触子4とターゲット6との間の距離が軸を対称とし
て左右対称に変化し、この結果、受信手段7により受信
される干渉波の強度も変化する。超音波ビームが対称で
あれば、受信手段7により受信される信号変化もこの軸
に対して左右対称に現れるが、超音波ビームが非対称で
あれば受信信号の変化も非対称に現れる。従って、検出
手段8、9により受信信号の強度変化を検出すれば、こ
の信号強度変化の対称性から超音波ビームの対称性が判
定可能となる。
The moving means 11 relatively moves the ultrasonic probe 4 so that the direct reflected wave from the target 6 and other reflected waves interfere with each other when received by the ultrasonic probe 4. When the signal is received by the receiving means 7 while being performed, the distance between the ultrasonic probe 4 and the target 6 changes symmetrically with respect to the axis, and as a result, the interference wave received by the receiving means 7 is changed. The intensity also changes. If the ultrasonic beam is symmetric, the change in the signal received by the receiving means 7 also appears symmetrically with respect to this axis, but if the ultrasonic beam is asymmetric, the change in the received signal also appears asymmetric. Therefore, if the detection means 8 and 9 detect a change in the intensity of the received signal, the symmetry of the ultrasonic beam can be determined from the symmetry of the change in the signal intensity.

【0014】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
Incidentally, in the section of means and action for solving the above problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used for the purpose of making the present invention easy to understand. It is not limited to.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

−第1実施例− 図1〜図11により本発明の第1実施例を説明する。図
1は本実施例の検査装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、発振器1はパルス状あるいは一定時間
だけ連続するパルス状の電気信号を発生する。この信号
はサーキュレータ2および整合器3を介して探触子4の
上部電極4aおよび下部電極4cに印加され、圧電素子
4bにより超音波が発生する。この超音波は、音響レン
ズ4dを伝播してその下面にある凹部(凹レンズ)4e
により集束され、ターゲット6に向けて媒質(主として
水)5中に送信される。ターゲット6で反射された超音
波は上述と逆の経路をたどって圧電素子4bで受信され
て電気信号に変換され、上部・下部電極4a、4cを介
して外部に取り出される。取り出された受信信号は整合
器3およびサーキュレータ2を介してレシーバ7におい
て増幅され、ピーク検出器8においてそのピーク値を検
出し、ピーク値に比例した直流電圧を出力する。検出さ
れたピーク値はマイクロコンピュータ9でデジタル値と
して変換し、取り込まれる。
-First Embodiment- A first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the inspection apparatus of this embodiment. In the figure, an oscillator 1 generates a pulse-shaped or pulse-shaped electric signal which is continuous for a predetermined time. This signal is applied to the upper electrode 4a and the lower electrode 4c of the probe 4 via the circulator 2 and the matching device 3, and ultrasonic waves are generated by the piezoelectric element 4b. This ultrasonic wave propagates through the acoustic lens 4d and the concave portion (concave lens) 4e on the lower surface thereof.
Are focused by and are transmitted into the medium (mainly water) 5 toward the target 6. The ultrasonic wave reflected by the target 6 follows a path opposite to the above, is received by the piezoelectric element 4b, is converted into an electric signal, and is extracted to the outside via the upper and lower electrodes 4a, 4c. The extracted reception signal is amplified by the receiver 7 via the matching unit 3 and the circulator 2, the peak value is detected by the peak detector 8, and a DC voltage proportional to the peak value is output. The detected peak value is converted into a digital value by the microcomputer 9 and taken in.

【0016】マイクロコンピュータ9はまた、ターゲッ
ト6が載置されたXYZスキャナ11の走査をXYZコ
ントローラ10を介して行い、上述したピーク値をその
時のXYZスキャナ11のX,Y,Z座標上の位置と対
応させて画像メモリ12に格納し、さらにモニタ(2)
13a上にその画像をリアルタイムに表示させる。走査
範囲や座標等はモニタ(1)13bに表示され、設定値
等の入力はキーボード14から行われる。画像計測部1
5は計測結果を解析し評価するが、これについては後に
詳述する。オシロスコープ16は、ターゲット6からの
反射波のピーク値をピーク検出器8で検出するためのゲ
ートをモニタする。
The microcomputer 9 also scans the XYZ scanner 11 on which the target 6 is placed via the XYZ controller 10, and sets the above-mentioned peak value to the position of the XYZ scanner 11 on the X, Y, Z coordinates at that time. The image is stored in the image memory 12 in correspondence with the monitor (2)
The image is displayed on 13a in real time. The scanning range, coordinates and the like are displayed on the monitor (1) 13b, and the setting values and the like are input from the keyboard 14. Image measurement unit 1
5 analyzes and evaluates the measurement result, which will be described in detail later. The oscilloscope 16 monitors the gate for detecting the peak value of the reflected wave from the target 6 with the peak detector 8.

【0017】以上の構成における請求の範囲と実施例と
の対応において、発振器1は送信手段を、レシーバ7は
受信手段を、ピーク検出器8およびマイクロコンピュー
タ9は検出手段をそれぞれ構成している。なお、以下の
説明において、Z軸は垂直方向にとられ、X軸は図1に
おいて紙面の左右方向に延びる水平方向に、Y軸は図1
において紙面を貫く水平方向にとられている。
In the correspondence between the scope of the claims and the embodiment, the oscillator 1 constitutes the transmitting means, the receiver 7 constitutes the receiving means, and the peak detector 8 and the microcomputer 9 constitute the detecting means. In the following description, the Z axis is taken in the vertical direction, the X axis is in the horizontal direction extending in the left-right direction of the paper in FIG. 1, and the Y axis is in FIG.
It is taken horizontally through the paper.

【0018】図2は探触子4から送信される超音波は音
響レンズ4dにより集束される集束点(以下、焦点位置
と称し、音響レンズ4dの凹部4eまでの距離を焦点距
離と呼ばれる。)を試料17表面から−Z方向に移動し
た時の図である。試料17表面を伝播する弾性表面波速
度CRが媒質5の速度CWより速い場合は、音響レンズ4
dの凹部4e中心から媒質5を介し、試料17表面で反
射した超音波(実線の経路)と音響レンズ4dの凹部4
e周辺部から媒質5を介し、試料17表面の垂線となす
角度ψ(=sin-1W/CR)で入射する超音波が試料1
7表面に弾性表面波を発生させ再び角度ψで媒質5を介
し、音響レンズ4dを伝播する超音波(破線の経路)が
干渉して探触子4で受信される。したがって、この二つ
の経路を伝播する超音波は探触子4と試料17の位置に
よって経路差(すなわち、超音波の位相差)が生じ、受
信信号強度が異なる。その結果、図3に示すように、探
触子4の焦点位置を試料表面(Z=0)として、横軸に
−Z方向の距離,縦軸に信号強度Vをとった場合、一定
の周期をもつ曲線が得られることが知られている。この
曲線をV(Z)曲線という。
In FIG. 2, the ultrasonic waves transmitted from the probe 4 are focused by the acoustic lens 4d (hereinafter referred to as a focal position, and the distance to the concave portion 4e of the acoustic lens 4d is called a focal length). FIG. 8 is a diagram when moving from the surface of the sample 17 in the −Z direction. If the surface acoustic wave velocity C R propagating on the surface of the sample 17 is higher than the velocity C W of the medium 5, the acoustic lens 4
The ultrasonic wave (solid line path) reflected by the surface of the sample 17 from the center of the concave portion 4e of d and the concave portion 4 of the acoustic lens 4d.
e An ultrasonic wave incident from the peripheral portion through the medium 5 at an angle ψ (= sin −1 C W / C R ) formed with the perpendicular to the surface of the sample 17 is sample 1.
The surface acoustic wave is generated on the surface 7 and the ultrasonic wave (path of the broken line) propagating through the acoustic lens 4d interferes again via the medium 5 at the angle ψ and is received by the probe 4. Therefore, the ultrasonic waves propagating through these two paths have a path difference (that is, a phase difference of the ultrasonic waves) depending on the positions of the probe 4 and the sample 17, and the received signal strength is different. As a result, as shown in FIG. 3, when the focus position of the probe 4 is the sample surface (Z = 0), the horizontal axis represents the distance in the −Z direction, and the vertical axis represents the signal intensity V, a constant period. It is known that a curve with is obtained. This curve is called a V (Z) curve.

【0019】V(Z)曲線は、平板状の試料17に対して
探触子4を近づけた場合にのみ得られるのではなく、図
4、図6に示すような探触子4の凹レンズの開口2rよ
り十分大きな直径Dをもった球状のボールターゲット6
を用いても同様に得られる。すなわち、図4に示すよう
に、直径D(D>2r)のボールターゲット6に対しそ
の中心軸上で探触子4の焦点位置をボールターゲット6
の表面からZ1だけ下げ(−Z1だけデフォーカスさせ)
た状態で、例えばX方向に走査すると、ボールターゲッ
ト6が球であるために探触子4からボールターゲット6
の表面までの距離が変化し、その結果、平面状の試料1
7でZ軸方向に近づけた場合と同様に反射波の信号強度
が変化する。
The V (Z) curve is not obtained only when the probe 4 is brought close to the flat plate-shaped sample 17, but the concave lens of the probe 4 as shown in FIGS. 4 and 6 is obtained. Spherical ball target 6 having a diameter D sufficiently larger than the opening 2r
Can be similarly obtained by using. That is, as shown in FIG. 4, with respect to the ball target 6 having a diameter D (D> 2r), the focus position of the probe 4 is set on the central axis of the ball target 6.
Z 1 from the surface of the (defocus only -Z 1 )
In this state, when scanning in the X direction, for example, since the ball target 6 is a sphere, the probe 4 moves to the ball target 6
The distance to the surface of the sample changes, resulting in a flat sample 1.
The signal intensity of the reflected wave changes in the same manner as in the case of approaching in the Z-axis direction at 7.

【0020】この変化は、図4に示すように、音響レン
ズ4dに対して圧電素子4bおよび上部電極4aが同心
円状に形成されている場合には、ボールターゲット6の
表面との間のZ軸方向の距離が対称に変化するために対
称に現れるが、図6(a),(b)に示すように、上部電極
4aまたは圧電素子4bの中心軸と音響レンズ4dの中
心軸とがずれ、発生する超音波の音軸と音響レンズ4d
の中心軸とが一致しない不良探触子である場合には非対
称に現れる。したがって、この反射波の信号強度変化を
検出することで、その探触子4の発生する超音波の音軸
と音響レンズの中心軸とが一致しているか否かを検査す
ることができる。
As shown in FIG. 4, when the piezoelectric element 4b and the upper electrode 4a are formed concentrically with respect to the acoustic lens 4d, this change is caused by the Z axis between the surface of the ball target 6 and the Z axis. Although the distances in the directions change symmetrically, they appear symmetrically. However, as shown in FIGS. 6A and 6B, the central axis of the upper electrode 4a or the piezoelectric element 4b is deviated from the central axis of the acoustic lens 4d, Sound axis of generated ultrasonic wave and acoustic lens 4d
In the case of a defective probe whose center axis does not match, it appears asymmetrically. Therefore, by detecting the change in the signal intensity of the reflected wave, it is possible to inspect whether the sound axis of the ultrasonic wave generated by the probe 4 and the central axis of the acoustic lens match.

【0021】ここで、ボールターゲット6の半径につい
て検討する。探触子4のZ方向デフォーカス量を−
1、XY平面内における走査範囲、例えばX方向の探
触子の移動量を図9に示すようにX、ボールターゲット
6のZ軸方向の中心軸と走査範囲端Aを通る中心軸との
開き角をθとすれば、ボールターゲット6の半径Rは次
式で表される。
Now, the radius of the ball target 6 will be examined. Set the Z direction defocus amount of the probe 4 to −
Z 1 , the scanning range in the XY plane, for example, the amount of movement of the probe in the X direction is shown in FIG. 9, where X is the center axis of the ball target 6 in the Z axis direction and the center axis passing through the scanning range end A. If the opening angle is θ, the radius R of the ball target 6 is expressed by the following equation.

【数2】 [Equation 2]

【0022】いま、例として100MHz、開口角100゜、
ビーム径14μmの探触子について石英ガラスのV(Z)曲
線を測定した結果を図10に示す。この図から、ボール
ターゲット6の中心軸上における探触子4のデフォーカ
ス量をほぼ−80μmとする。次に、モニタ13aの画素
数を400×400ドット、測定ピッチを2.5μmとすれば、
X方向の探触子の移動量はX=2.5×400=1000μmとな
る。さらに開き角θを5゜(経験値)とする。これらの
数値を式2に代入してRを求めるとR≒5.8mmとな
る。
Now, as an example, 100 MHz, opening angle 100 °,
FIG. 10 shows the result of measuring the V (Z) curve of quartz glass for the probe having a beam diameter of 14 μm. From this figure, the defocus amount of the probe 4 on the central axis of the ball target 6 is set to approximately -80 μm. Next, if the number of pixels of the monitor 13a is 400 × 400 dots and the measurement pitch is 2.5 μm,
The amount of movement of the probe in the X direction is X = 2.5 × 400 = 1000 μm. Further, the opening angle θ is set to 5 ° (empirical value). Substituting these numerical values into the equation 2 to obtain R gives R≈5.8 mm.

【0023】次に、200MHz、開口角100゜、ビーム径
7μmの探触子について同様にV(Z)曲線を測定した結
果を図11に示す。この図から、ボールターゲット6の
中心軸上における探触子4のデフォーカス量をほぼ−40
μmとする。また、X方向の探触子の移動量Xは同様に
1000μmとする。同様に開き角θとして5゜を用い、上
式からRを求めると、R≒5.8mmとなる。このよう
に、上式において右辺第2項の値は右辺第1項の値より
通常は十分小さいため、この右辺第2項を省略してR=
X/2tanθで表せば共通のボールが使用できる。
Next, FIG. 11 shows the result of measuring the V (Z) curve similarly for the probe having 200 MHz, the opening angle of 100 ° and the beam diameter of 7 μm. From this figure, the defocus amount of the probe 4 on the central axis of the ball target 6 is approximately −40.
μm. Also, the movement amount X of the probe in the X direction is the same as
1000 μm. Similarly, when the opening angle θ is 5 ° and R is calculated from the above equation, R≈5.8 mm. Thus, in the above equation, the value of the second term on the right side is usually sufficiently smaller than the value of the first term on the right side. Therefore, the second term on the right side is omitted and R =
If expressed in X / 2 tan θ, a common ball can be used.

【0024】次に、本実施例の動作について説明する。
既に述べたように、ターゲット6として図4に示すよう
な直径D(D>2r)の鋼鉄製のボールターゲット6を
用い、その中心軸上で探触子4をボールターゲット6の
表面からZ1だけ下げた距離に保った状態でXY平面内
で走査し、受信された反射波の信号強度を、その大きさ
によって図3に示した4階調で表示する。探触子4が図
4に示すように正常な探触子である場合には、各階調で
示される図形は図5に示すように同心円環状となり、各
図形の重心はすべて1点Oに一致する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As described above, a ball target 6 made of steel having a diameter D (D> 2r) as shown in FIG. 4 is used as the target 6, and the probe 4 is mounted on the center axis of the ball target 6 from the surface of the ball target 6 by Z 1 The signal intensity of the received reflected wave is displayed in the four gradations shown in FIG. 3 by scanning in the XY plane while keeping the distance reduced by only. When the probe 4 is a normal probe as shown in FIG. 4, the graphics represented by each gradation are concentric circular as shown in FIG. 5, and the center of gravity of each graphics is the same as one point O. To do.

【0025】これに対し、図6(a),(b)に示すような
不良探触子である場合には、図7に示すような画像が得
られ、各階調で示される図形の重心はO0〜O3となって
一致しない。そこで、各階調で示される図形の重心およ
び各重心のずれを画像計測部16によって算出すること
によりこの探触子の良否を判定する。
On the other hand, in the case of the defective probe as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), an image as shown in FIG. 7 is obtained, and the center of gravity of the graphic shown in each gradation is O 0 ~O 3 and is in do not match. Therefore, the quality of the probe is determined by calculating the center of gravity of the graphic represented by each gradation and the deviation of each center of gravity by the image measuring unit 16.

【0026】具体的には、XY平面内における走査範囲
をX×Y=a×a(単位はmm)、測定ピッチをP=b
(同)とすると、画素数N×N=a/b×a/bであ
る。画面上の階調をS(X,Y)(X,Y=0〜3)で表
示すれば、各階調の図形の重心On(Xn,Yn)(n=0
〜3)の座標値Xn、Ynは次式によって算出される。
Specifically, the scanning range in the XY plane is X × Y = a × a (unit is mm), and the measurement pitch is P = b.
(Same), the number of pixels N × N = a / b × a / b. If the gradation on the screen is displayed by S (X, Y) (X, Y = 0 to 3), the center of gravity O n (X n , Y n ) (n = 0) of the graphic of each gradation is displayed.
The coordinate values X n and Y n of 3 to 3) are calculated by the following equations.

【数3】 このようにして得られたO0〜O3の位置を、図8に重ね
て示す。そして、これらの重心座標間の距離Lm(m=
0〜5)は、次式によって算出される。なお次式におい
てi=0〜3、j=1〜3(ただしi≠j)である。
[Equation 3] The positions of O 0 to O 3 thus obtained are shown in FIG. Then, the distance Lm between these barycentric coordinates (m =
0-5) is calculated by the following equation. In the following equation, i = 0 to 3 and j = 1 to 3 (where i ≠ j).

【数4】 [Equation 4]

【0027】このようにして得られたLmが要求される
探触子性能を満足する許容範囲内にあるか否かによって
探触子4の良否を判定する。もちろん、図5または図7
に示したような画像をモニタ上で観察し、直接視覚的に
その良否を判定してもよい。
The quality of the probe 4 is determined by whether or not the Lm thus obtained is within an allowable range that satisfies the required probe performance. Of course, FIG. 5 or FIG.
It is also possible to directly observe the image as shown in (1) on the monitor and directly judge the quality.

【0028】このように本実施例によれば、上部電極4
aまたは圧電素子4bと音響レンズ4dとの中心軸のず
れが画像として示され、イメージと数値の双方によって
表示・判断かつ記録することができる。しかもターゲッ
ト6に用いたボールターゲット6はmm単位の大きさを
もち、真球の入手が容易であるとともに、ボールターゲ
ット6の製作および探触子の位置決め作業などが楽に行
える利点を有する。
Thus, according to this embodiment, the upper electrode 4
The deviation of the central axis between the a or the piezoelectric element 4b and the acoustic lens 4d is shown as an image, which can be displayed / judged and recorded by both the image and the numerical value. In addition, the ball target 6 used for the target 6 has a size of mm unit, and it is easy to obtain a true sphere, and there is an advantage that production of the ball target 6 and positioning of the probe can be performed easily.

【0029】−第2実施例− 図12〜図13を参照して、本発明の第2実施例を説明
する。図12は本実施例の検査方法および検査装置の原
理を説明するための図である。本実施例の検査装置の構
成は、発振器1で発生されるパルス状の電気信号の継続
時間、ひいては圧電素子4bで発生される超音波の継続
時間を除いて上述の第1実施例の検査装置のそれと同一
であり、従って、同様の構成要素については同一の符号
を付してその説明を簡略化する。
-Second Embodiment- A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of the inspection method and the inspection apparatus of this embodiment. The structure of the inspection device of this embodiment is the same as the inspection device of the above-mentioned first embodiment except the duration of the pulsed electric signal generated by the oscillator 1 and the duration of the ultrasonic wave generated by the piezoelectric element 4b. Therefore, the same components are designated by the same reference numerals to simplify the description.

【0030】具体的には、発振器1で発生されるパルス
状の電気信号の継続時間は、図2において音響レンズ4
dの凹部(凹レンズ)4eの界面で反射されるエコーR
lと、平板状の試料17の表面で反射される直接反射エ
コーRsとが圧電素子4bで受信される際に互いに干渉
して受信されるように選択されている。このような条件
は、発振器1で発生される電気信号の継続時間を十分長
くとれば実現できるものであり、逆に、上述の第1実施
例においては、これらエコーRl、Rsが互いに干渉しな
いように電気信号の継続時間を短く設定している。エコ
ーRl、Rsが干渉するための条件は、探触子4の中心軸
上における凹レンズ4eから試料17までの距離をf0
(図2においては超音波ビームの集束点が試料17の表
面上に位置されているため、この距離は焦点距離に等し
い)、媒質5の音速をCw、圧電素子4bで発生される
超音波の継続時間をTとすれば、
Specifically, the duration of the pulsed electric signal generated by the oscillator 1 is determined by the acoustic lens 4 in FIG.
Echo R reflected at the interface of the concave portion (concave lens) 4e of d
l and the direct reflection echo R s reflected by the surface of the flat plate-shaped sample 17 are selected so as to interfere with each other when received by the piezoelectric element 4b. Such a condition can be realized by making the duration of the electric signal generated by the oscillator 1 sufficiently long, and conversely, in the above-described first embodiment, these echoes R l and R s interfere with each other. The duration of the electric signal is set to be short so that it will not occur. The condition for the echoes R l and R s to interfere with each other is that the distance from the concave lens 4e on the central axis of the probe 4 to the sample 17 is f 0.
(In FIG. 2, since the focal point of the ultrasonic beam is located on the surface of the sample 17, this distance is equal to the focal length), the sound velocity of the medium 5 is C w , and the ultrasonic wave generated by the piezoelectric element 4b is Let T be the duration of

【数5】 で与えられる。[Equation 5] Given in.

【0031】上式で与えられる条件により超音波が発生
されると、横軸に−Z方向の距離、縦軸に受信された信
号強度をとった場合、干渉に基づく一定の周期λw/2
(λwは媒質5の縦波音速)をもつ曲線が得られる。図
12は、周波数440MHz、開口角100゜、ビーム径3.2
μmの探触子について、上述の条件に基づいて石英ガラ
スからの反射波の強度を測定した結果を示す図である。
試料表面波と直接反射エコーとの干渉(周期ΔZ)、お
よびレンズ面反射エコーと直接反射エコーとの干渉(周
期λw/2)の双方が重畳された曲線が得られることが
理解できる。このレンズ面反射エコーと直接反射エコー
との干渉は、試料の音響的性質(例えば表面波の発生の
有無)にかかわらず、上述の条件を満足すれば得られ
る。
When an ultrasonic wave is generated under the condition given by the above equation, when the horizontal axis represents the distance in the -Z direction and the vertical axis represents the received signal strength, a constant period λ w / 2 based on interference.
A curve having (λ w is the longitudinal wave sound velocity of the medium 5) is obtained. Figure 12 shows a frequency of 440 MHz, an aperture angle of 100 °, and a beam diameter of 3.2.
It is a figure which shows the result of having measured the intensity | strength of the reflected wave from quartz glass based on the above-mentioned conditions about the probe of μm.
It can be seen that a curve in which both the interference between the sample surface wave and the direct reflection echo (period ΔZ) and the interference between the lens surface reflection echo and the direct reflection echo (period λ w / 2) are obtained can be obtained. The interference between the lens surface reflection echo and the direct reflection echo can be obtained if the above conditions are satisfied regardless of the acoustic properties of the sample (for example, the presence or absence of surface waves).

【0032】図12に示すような曲線は、上述の第1実
施例と同様に、平板状の試料17に対して探触子4を近
付けた場合にのみ得られるのではなく、図4、図6に示
すような探触子4の凹レンズの開口2rより十分大きな
直径Dをもった球状のボールターゲット6を用いても同
様に得られる。すなわち、図4に示すように、直径D
(D>2r)のボールターゲット6に対しその中心軸上
で探触子4の焦点位置をボールターゲット6の表面から
1だけ下げ(−Z1だけデフォーカスさせ)た状態で、
例えばX方向に走査すると、ボールターゲット6が球で
あるために探触子4からボールターゲット6の表面まで
の距離が変化し、その結果、平面状の試料17でZ軸方
向に近付けた場合と同様に反射波の信号強度が変化す
る。
The curve as shown in FIG. 12 is not obtained only when the probe 4 is brought close to the flat plate-like sample 17 as in the case of the above-described first embodiment. The same can be obtained by using a spherical ball target 6 having a diameter D sufficiently larger than the opening 2r of the concave lens of the probe 4 as shown in FIG. That is, as shown in FIG.
With respect to the ball target 6 of (D> 2r), the focal position of the probe 4 is lowered from the surface of the ball target 6 by Z 1 (defocused by −Z 1 ) on the central axis thereof.
For example, when scanning in the X direction, the distance from the probe 4 to the surface of the ball target 6 changes because the ball target 6 is a sphere, and as a result, when the planar sample 17 is brought closer to the Z axis direction. Similarly, the signal intensity of the reflected wave changes.

【0033】この変化は、図4に示すように、音響レン
ズ4dに対して圧電素子4bおよび上部電極4aが同心
円状に形成されている場合には、ボールターゲット6の
表面との間のZ軸方向の距離が対称に変化するために対
称に現れるが、図6(a),(b)に示すように、上部電極
4aまたは圧電素子4bの中心軸と音響レンズ4dの中
心軸とがずれ、発生する超音波の音軸と音響レンズ4d
の中心軸とが一致しない不良探触子である場合には非対
称に現れる。したがって、この反射波の信号強度変化を
検出することで、その探触子4の発生する超音波の音軸
と音響レンズの中心軸とが一致しているか否かを検査す
ることができる。
As shown in FIG. 4, when the piezoelectric element 4b and the upper electrode 4a are formed concentrically with respect to the acoustic lens 4d, this change is caused by the Z axis between the surface of the ball target 6 and the Z axis. Although the distances in the directions change symmetrically, they appear symmetrically. However, as shown in FIGS. 6A and 6B, the central axis of the upper electrode 4a or the piezoelectric element 4b is deviated from the central axis of the acoustic lens 4d, Sound axis of generated ultrasonic wave and acoustic lens 4d
In the case of a defective probe whose center axis does not match, it appears asymmetrically. Therefore, by detecting the change in the signal intensity of the reflected wave, it is possible to inspect whether the sound axis of the ultrasonic wave generated by the probe 4 and the central axis of the acoustic lens match.

【0034】ボールターゲット6の半径については、上
述の第1実施例と同様の議論が成立するので、その説明
を省略する。いま、例として上述の周波数440MHz、
開口角100゜、ビーム径3.2μmの探触子について検討し
てみると、水(媒質)の音速Cw=1500m/sであるのでλ
w=3.4μm、λw/2=1.7μmとなる。図12を参照し
て、上述のデフォーカス量Z1=1.5×(λw/2)≒2.6μ
mとする。次に、モニタ13aの画素数を400×400ドッ
ト、測定ピッチはビーム径以下であればよいのでこれを
(ビーム径)/2とすれば1.6μmであるので、X方向の
探触子の移動量はX=1.6×400=640μmとなる。さら
に開き角θを5゜(経験値)とする。これらの数値を数
2に代入してRを求めるとR≒3.7mmとなる。
With respect to the radius of the ball target 6, the same discussion as in the above-mentioned first embodiment is valid, and therefore its explanation is omitted. Now, as an example, the above-mentioned frequency of 440 MHz,
Considering a probe with an aperture angle of 100 ° and a beam diameter of 3.2 μm, the sound velocity of water (medium) is C w = 1500 m / s.
w = 3.4 μm and λ w / 2 = 1.7 μm. Referring to FIG. 12, the above-mentioned defocus amount Z 1 = 1.5 × (λ w /2)≈2.6 μ
m. Next, the number of pixels of the monitor 13a is 400 × 400 dots, and the measurement pitch should be less than the beam diameter.
Since (beam diameter) / 2 is 1.6 μm, the moving amount of the probe in the X direction is X = 1.6 × 400 = 640 μm. Further, the opening angle θ is set to 5 ° (empirical value). Substituting these numerical values into Equation 2 to obtain R gives R≈3.7 mm.

【0035】次に、本実施例の動作について説明する。
既に述べたように、ターゲット6として図4に示すよう
な直径D(D>2r)の鋼鉄製のボールターゲット6を
用い、その中心軸上で探触子4をボールターゲット6の
表面からZ1だけ下げた距離に保った状態でXY平面内
で走査し、受信された反射波の信号強度を、その大きさ
によって図12に示した4階調で表示する。探触子4が
図4に示すように正常な探触子である場合には、各階調
で示される図形は図5に示すように同心円環状となり、
各図形の重心はすべて1点Oに一致する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As described above, a ball target 6 made of steel having a diameter D (D> 2r) as shown in FIG. 4 is used as the target 6, and the probe 4 is mounted on the center axis of the ball target 6 from the surface of the ball target 6 by Z 1 The signal intensity of the received reflected wave is displayed in four gradations shown in FIG. 12 by scanning in the XY plane while keeping the distance reduced by only. When the probe 4 is a normal probe as shown in FIG. 4, the figure represented by each gradation has a concentric annular shape as shown in FIG.
The center of gravity of each figure coincides with one point O.

【0036】これに対し、図6(a),(b)に示すような
不良探触子である場合には、図7に示すような画像が得
られ、各階調で示される図形の重心はO0〜O3となって
一致しない。そこで、各階調で示される図形の重心およ
び各重心のずれを画像計測部16によって算出すること
によりこの探触子の良否を判定する。以上の手順は上述
の第1実施例と同様であり、従ってその詳細な説明を省
略する。
On the other hand, in the case of the defective probe as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), an image as shown in FIG. 7 is obtained, and the center of gravity of the graphic shown in each gradation is O 0 ~O 3 and is in do not match. Therefore, the quality of the probe is determined by calculating the center of gravity of the graphic represented by each gradation and the deviation of each center of gravity by the image measuring unit 16. The above procedure is the same as that of the first embodiment described above, and therefore detailed description thereof is omitted.

【0037】従って、本実施例によっても、上述の第1
実施例と同様の作用効果を得ることができる。特に、本
実施例には、第1実施例による測定が困難である探触子
についてもその性能評価を行うことができる、という優
れた効果がある。すなわち、第1実施例の検査方法およ
び装置は、試料(ボールターゲット6)から得られるV
(Z)曲線(図13の曲線A)の周期ΔZを用いて探触子
4の評価を行っているので、試料と探触子との関係によ
りV(Z)曲線が得られない場合には評価が不能になるお
それがある。例えば、内部探傷等の目的で用いられ、図
2に示す開口角φが十分に小さくて試料17の表面に弾
性表面波が生じないような探触子4についてはV(Z)曲
線が得られない(図13の曲線B)。また、高周波用の
探触子4は凹レンズ4eの曲率半径も小さく、焦点距離
も短くなるのでデフォーカス量を大きくとることができ
ず、探触子4の評価のために必要なデフォーカス量Z1
を確保できない(図13の曲線C)。図13の曲線Bに
示す探触子の場合、ターゲットの材質に音速の速いもの
(例えばセラミック)を選択すればV(Z)曲線が得られ
るが、評価すべき探触子に応じてターゲットの材質を選
択する作業は手間がかかる。
Therefore, also in this embodiment, the above-mentioned first
It is possible to obtain the same effect as that of the embodiment. In particular, this embodiment has an excellent effect that the performance of the probe, which is difficult to measure according to the first embodiment, can be evaluated. That is, in the inspection method and apparatus of the first embodiment, V obtained from the sample (ball target 6) is used.
Since the probe 4 is evaluated using the period ΔZ of the (Z) curve (curve A in FIG. 13), when the V (Z) curve cannot be obtained due to the relationship between the sample and the probe. Evaluation may be impossible. For example, a V (Z) curve is obtained for the probe 4 which is used for the purpose of internal flaw detection or the like, and in which the opening angle φ shown in FIG. 2 is sufficiently small and a surface acoustic wave does not occur on the surface of the sample 17. None (curve B in FIG. 13). Further, in the high frequency probe 4, since the radius of curvature of the concave lens 4e is small and the focal length is also short, the defocus amount cannot be large, and the defocus amount Z required for the evaluation of the probe 4 is small. 1
Cannot be secured (curve C in FIG. 13). In the case of the probe shown by the curve B in FIG. 13, a V (Z) curve can be obtained by selecting a material having a high sound velocity (for example, ceramic) as the material of the target. The work of selecting the material is troublesome.

【0038】一方、本実施例の検査方法および装置は、
ターゲットの音響的性質にかかわらず、媒質の音速、音
響レンズ4dとターゲット6との間の距離および超音波
の継続時間によって定まる干渉の周期λw/2を用いて
探触子4の評価を行っているので、第1実施例による評
価が困難であった探触子についても超音波ビームの対称
性を評価することができ、しかも、同一の材質のターゲ
ットを用いて全ての探触子4の評価作業を行うことがで
きる。
On the other hand, the inspection method and apparatus of this embodiment are
The probe 4 is evaluated using the interference period λ w / 2, which is determined by the speed of sound of the medium, the distance between the acoustic lens 4d and the target 6 and the duration of ultrasonic waves, regardless of the acoustic properties of the target. Therefore, the symmetry of the ultrasonic beam can be evaluated even in the case of the probe that was difficult to evaluate in the first embodiment, and moreover, the targets of the same material can be used for all the probes 4. Can perform evaluation work.

【0039】なお、本発明の超音波探触子の検査装置
は、その細部が上述の一実施例に限定されず、種々の変
形が可能である。一例として、上述の一実施例では真球
状のボールターゲットを用いたが、ターゲットは必ずし
も球に限らず、少なくとも断面が1軸に関して対称な凸
曲面を一部に有するものであれば、その対称軸に直交す
る方向に走査を行うことで、同様にその方向における超
音波の音軸と音響レンズの中心軸との一致を検査するこ
とができる。例えば円筒状のターゲットを、その軸方向
をX軸に平行にして配置してY軸方向に走査すれば、探
触子のY軸方向の対称性が評価できる。
The details of the ultrasonic probe inspection apparatus of the present invention are not limited to the above-described one embodiment, and various modifications are possible. As an example, the spherical ball target is used in the above-described embodiment, but the target is not necessarily a sphere, and if the target has a convex curved surface which is symmetric with respect to one axis at least in a part thereof, its symmetry axis By performing scanning in the direction orthogonal to, it is possible to inspect whether the acoustic axis of the ultrasonic wave in that direction and the central axis of the acoustic lens coincide with each other. For example, if a cylindrical target is arranged with its axial direction parallel to the X-axis and scanned in the Y-axis direction, the symmetry of the probe in the Y-axis direction can be evaluated.

【0040】また、上述の一実施例ではビームをスポッ
ト状に集束する探触子を検査する場合について説明した
が、本発明はライン状にビームを集束するシリンドリカ
ル形の探触子の検査にも同様に適用できる。
Further, in the above-mentioned one embodiment, the case of inspecting the probe which focuses the beam in a spot shape has been described. However, the present invention is also applicable to the inspection of the cylindrical probe which focuses the beam in a line shape. The same applies.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、超音波顕微鏡等に用いられる高周波用探触子につ
いても、ビーム径によらず比較的大きなターゲットを利
用して、振動子によって発生する超音波ビームの音軸と
音響レンズの中心軸とが一致しているか否かの検査を簡
易にかつ正確に行うことができる。特に、請求項4の発
明によれば、V(Z)曲線が得られない探触子について
も、ビーム径によらず比較的大きなターゲットを利用し
て、超音波ビームの音軸と音響レンズの中心軸とが一致
しているか否かの検査を簡易にかつ正確に行うことがで
きる。
As described in detail above, according to the present invention, a high-frequency probe used in an ultrasonic microscope or the like can be used as a vibrator by utilizing a relatively large target regardless of the beam diameter. It is possible to easily and accurately inspect whether or not the sound axis of the ultrasonic beam generated by and the central axis of the acoustic lens coincide with each other. In particular, according to the invention of claim 4, even for the probe in which the V (Z) curve is not obtained, the acoustic axis of the ultrasonic beam and the acoustic lens of the ultrasonic lens are utilized by using a relatively large target regardless of the beam diameter. It is possible to easily and accurately inspect whether or not the central axis matches.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す検査装置のブロック
FIG. 1 is a block diagram of an inspection apparatus showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための図FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図3】V(Z)曲線の一例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of a V (Z) curve.

【図4】正常な探触子の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a normal probe.

【図5】図4の探触子の検査結果の一例を示す図5 is a diagram showing an example of inspection results of the probe shown in FIG.

【図6】不良探触子の一例を示す図FIG. 6 is a diagram showing an example of a defect probe.

【図7】図6の探触子の検査結果の一例を示す図FIG. 7 is a diagram showing an example of inspection results of the probe shown in FIG.

【図8】不良探触子の検査結果の一例を示す図FIG. 8 is a diagram showing an example of inspection results of a defective probe.

【図9】ボールターゲットの半径の算出方法を説明する
ための図
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of calculating a radius of a ball target.

【図10】V(Z)曲線の一例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example of a V (Z) curve.

【図11】V(Z)曲線の一例を示す図FIG. 11 is a diagram showing an example of a V (Z) curve.

【図12】本発明の第2実施例の原理を説明するための
FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of the second embodiment of the present invention.

【図13】各種探触子における距離と受信強度との関係
の一例を示す図
FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between distance and reception intensity in various types of probes.

【図14】従来の検査方法を説明するための図FIG. 14 is a diagram for explaining a conventional inspection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発信器 4 探触子 4d 音響レンズ 6 ターゲット 7 レシーバ 8 ピーク検出器 9 マイクロコンピュータ 10 XYZコントローラ 11 XYZスキャナ 1 Transmitter 4 Probe 4d Acoustic Lens 6 Target 7 Receiver 8 Peak Detector 9 Microcomputer 10 XYZ Controller 11 XYZ Scanner

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波探触子から送信される超音波ビー
ムの対称性を評価する超音波探触子の検査方法におい
て、 断面が少なくとも1軸に対して軸対称な凸曲面を少なく
ともその一部に有するターゲットに対し、このターゲッ
トからの直接反射波と他の反射波とが前記超音波探触子
により受信される際に互いに干渉するように、前記超音
波探触子を前記ターゲットの前記軸に対して直交する方
向に相対的に移動させつつ前記超音波探触子と前記ター
ゲットとの間で超音波の送受信を行う工程と、 前記超音波の送受信工程で得られる受信信号の強度変化
をこの受信信号が得られた時の超音波探触子の位置に対
応して出力する工程とを備え、 この信号強度変化の対称性から前記超音波ビームの対称
性を評価可能としたことを特徴とする超音波探触子の検
査方法。
1. An ultrasonic probe inspection method for evaluating the symmetry of an ultrasonic beam transmitted from an ultrasonic probe, comprising: a convex curved surface having a cross section at least one of which is axially symmetric with respect to one axis. For the target having a part, so that the direct reflected wave from this target and other reflected waves interfere with each other when being received by the ultrasonic probe, the ultrasonic probe is set to the target of the target. A step of transmitting and receiving ultrasonic waves between the ultrasonic probe and the target while relatively moving in a direction orthogonal to an axis, and a change in intensity of a reception signal obtained in the ultrasonic wave transmitting and receiving step Is output corresponding to the position of the ultrasonic probe when this received signal is obtained, and the symmetry of the ultrasonic beam can be evaluated from the symmetry of this signal strength change. Characteristic ultrasonic probe How to inspect a child.
【請求項2】 請求項1に記載の超音波探触子の検査方
法を実施するための装置であって、 断面が少なくとも1軸に対して軸対称な凸曲面を少なく
ともその一部に有するターゲットと、 探触子の焦点位置が前記ターゲットおよび前記軸を横切
り、かつ、前記断面内において前記軸に対して直交する
方向に超音波探触子を相対的に移動させる移動手段と、 前記超音波探触子を励振して超音波を送信させる送信手
段と、 前記超音波探触子からの信号を受信する受信手段と、 前記移動手段により前記超音波探触子を移動させながら
前記受信手段で受信された信号の強度変化を検出する検
出手段とを備えたことを特徴とする超音波探触子の検査
装置。
2. An apparatus for carrying out the method for inspecting an ultrasonic probe according to claim 1, wherein the target has a convex curved surface whose cross section is axisymmetric with respect to at least one axis in at least a part thereof. Moving means for moving the ultrasonic probe relatively in a direction in which the focal position of the probe traverses the target and the axis and is orthogonal to the axis in the cross section; A transmitting unit that excites the probe to transmit an ultrasonic wave, a receiving unit that receives a signal from the ultrasonic probe, and a receiving unit that moves the ultrasonic probe by the moving unit. An ultrasonic probe inspecting apparatus, comprising: a detecting unit that detects a change in intensity of a received signal.
【請求項3】 請求項2に記載の検査装置において、 前記送信手段と受信手段とにより前記ターゲット表面で
反射されるターゲット直接反射波とこのターゲットから
の表面弾性波との干渉波を受信することを特徴とする超
音波探触子の検査装置。
3. The inspection apparatus according to claim 2, wherein the transmitting means and the receiving means receive an interference wave of a target direct reflection wave reflected by the target surface and a surface acoustic wave from the target. Ultrasonic probe inspection device.
【請求項4】 請求項2に記載の検査装置において、 前記送信手段と受信手段とにより少なくとも前記ターゲ
ット表面で反射されるターゲット直接反射波と前記超音
波探触子の先端界面で反射される探触子内反射波との干
渉波を受信することを特徴とする超音波探触子の検査装
置。
4. The inspection apparatus according to claim 2, wherein the direct reflection wave of the target reflected by at least the target surface by the transmitting means and the receiving means and the probe reflected by the tip interface of the ultrasonic probe. An ultrasonic probe inspecting device, which receives an interference wave with a reflected wave inside the probe.
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KR20010057318A (en) * 1999-12-21 2001-07-04 윤영석 Device and method for detecting charater of ultrasonic probe
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