JPH0650303B2 - 超音波バツフア−ロツド - Google Patents
超音波バツフア−ロツドInfo
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- JPH0650303B2 JPH0650303B2 JP60028239A JP2823985A JPH0650303B2 JP H0650303 B2 JPH0650303 B2 JP H0650303B2 JP 60028239 A JP60028239 A JP 60028239A JP 2823985 A JP2823985 A JP 2823985A JP H0650303 B2 JPH0650303 B2 JP H0650303B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- buffer rod
- sample
- wave
- measured
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- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/269—Various geometry objects
- G01N2291/2697—Wafer or (micro)electronic parts
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、超音波バツフアーロツドに関し、更に詳しく
は、被測定試料の音速、弾性率及び試料中での音波の減
衰量を精度良く測定することができる超音波バツフアー
ロツドに関する。
は、被測定試料の音速、弾性率及び試料中での音波の減
衰量を精度良く測定することができる超音波バツフアー
ロツドに関する。
従来、音響機器等に使用される部品もしくは構造材料の
評価に際し、超音波振動子からの発振波を伝播させて、
試料の音速、弾性率或いは試料中での音波の減衰量を測
定する方法が知られている。
評価に際し、超音波振動子からの発振波を伝播させて、
試料の音速、弾性率或いは試料中での音波の減衰量を測
定する方法が知られている。
上記の測定方法において使用される超音波振動子は、使
用可能な温度に限界があり、又、その被測定試料との脱
着が煩雑である等の理由から、通常これを被測定試料
（材料）に直接接着せずに、例えば、石英製の円柱状超
音波バツフアーロツド等を介在させて使用されている。
即ち、超音波振動子を上記バツフアーロツドの一方の端
面に接着、固定し、このバツフアーロツドの他の端面に
被測定試料を取り付ける。そして、超音波振動子から発
信された超音波が、バツフアーロツドの他の端面又は被
測定試料の端面において反射される。この反射波を、超
音波振動子において受信し、それらの反射波の振幅及び
位相から試料の音速、弾性率及び試料中での音波の減衰
量が測定されている。
用可能な温度に限界があり、又、その被測定試料との脱
着が煩雑である等の理由から、通常これを被測定試料
（材料）に直接接着せずに、例えば、石英製の円柱状超
音波バツフアーロツド等を介在させて使用されている。
即ち、超音波振動子を上記バツフアーロツドの一方の端
面に接着、固定し、このバツフアーロツドの他の端面に
被測定試料を取り付ける。そして、超音波振動子から発
信された超音波が、バツフアーロツドの他の端面又は被
測定試料の端面において反射される。この反射波を、超
音波振動子において受信し、それらの反射波の振幅及び
位相から試料の音速、弾性率及び試料中での音波の減衰
量が測定されている。
上記測定方法に使用されるバツフアーロツドには、例え
ば、円柱状の側面に連続的な溝が形成された石英製バツ
フアーロツドが知られている。試料の音速等の測定は、
通常、室温付近から950℃程度の高温度域までの広い温
度範囲において行なわれる。
ば、円柱状の側面に連続的な溝が形成された石英製バツ
フアーロツドが知られている。試料の音速等の測定は、
通常、室温付近から950℃程度の高温度域までの広い温
度範囲において行なわれる。
ところで、試料の弾性率を音速から求めるには縦波およ
び横波の音速を測定する必要がある縦波横波を発生させ
るには異なるカットの超音波振動子を用いる。したがつ
て、音速から弾性率を求めるばあいには以下の方法が試
みられていた。
び横波の音速を測定する必要がある縦波横波を発生させ
るには異なるカットの超音波振動子を用いる。したがつ
て、音速から弾性率を求めるばあいには以下の方法が試
みられていた。
上記バツフアーロツドの一端に縦波用の超音波振動
子を取り付け高温までの縦波音速測定を行ない、しかる
後、縦波用の超音波振動子をとりのぞき、新たに横波用
超音波振動子を取り付け再び高温までの横波音速測定を
行なう。
子を取り付け高温までの縦波音速測定を行ない、しかる
後、縦波用の超音波振動子をとりのぞき、新たに横波用
超音波振動子を取り付け再び高温までの横波音速測定を
行なう。
上記ロツドの一端に同時に縦波を横波の振動子をは
りつけ、固定し電気的切換スイツチ等を用いて交互に縦
波、横波の音速をはかりながら、高温までの測定を行な
う。
りつけ、固定し電気的切換スイツチ等を用いて交互に縦
波、横波の音速をはかりながら、高温までの測定を行な
う。
しかしながら、上記方法の場合は次の様な欠点を有して
いた。
いた。
は超音波振動子をロツド一端の中央部につけると精度
の高い測定ができるが、２度測定の必要が有り、時間が
かかる。
の高い測定ができるが、２度測定の必要が有り、時間が
かかる。
はに比べ短時間がであるものの、２つの超音波振動
子を同時に中央部につけられないため音波の一部が試料
に斜めに入ることがおこり、また試料からの反射波を効
率よく捕えることができない場合もあり精度がに比べ
低くなる問題点を有している。
子を同時に中央部につけられないため音波の一部が試料
に斜めに入ることがおこり、また試料からの反射波を効
率よく捕えることができない場合もあり精度がに比べ
低くなる問題点を有している。
本発明の目的は、上記した問題点を解消し、広い温度範
囲において、被測定試料の縦波、横波を同時に精度よく
測定し、弾性率を求めることができる超音波バツフアー
ロツドを提供することにある。
囲において、被測定試料の縦波、横波を同時に精度よく
測定し、弾性率を求めることができる超音波バツフアー
ロツドを提供することにある。
本発明の超音波バツフアーロツドは、一端に超音波振動
子との接着面を有し、他端に被測定試料との接着面を有
し、かつ側面に溝群あるいは超音波吸収材を具備した超
音波バツフアーロツドにおいて、前記第１の接着面から
第２の接着面に達し超音波を減衰、乱反射せしめる層を
介して分割された柱状バツフアーロツドと前記分割され
た柱状バツフアーロツドの第１の接着面に各々設けられ
た異種の超音波振動子とを備えた事を特徴とする超音波
バツフアーロツドである。
子との接着面を有し、他端に被測定試料との接着面を有
し、かつ側面に溝群あるいは超音波吸収材を具備した超
音波バツフアーロツドにおいて、前記第１の接着面から
第２の接着面に達し超音波を減衰、乱反射せしめる層を
介して分割された柱状バツフアーロツドと前記分割され
た柱状バツフアーロツドの第１の接着面に各々設けられ
た異種の超音波振動子とを備えた事を特徴とする超音波
バツフアーロツドである。
以下において、本発明を更に詳しく説明する。本発明の
超音波バツフアーロツドは、例えば、第１図に示すよう
な形状を有するものである。第１図において、超音波バ
ツフアーロツド１の超音波振動子を接着する第１の接着
面２及び被測定試料を接着する第２の接着面３は、それ
ぞれ平担な面をなしている。
超音波バツフアーロツドは、例えば、第１図に示すよう
な形状を有するものである。第１図において、超音波バ
ツフアーロツド１の超音波振動子を接着する第１の接着
面２及び被測定試料を接着する第２の接着面３は、それ
ぞれ平担な面をなしている。
そして、第１及び第２の接着面２。３の略中央部に第１
及び第２の接着面２。３と例えば垂直方向に、超音波を
減衰または超音波を乱反射させる層４を有し、この層を
はさんで、異種の超音波振動子として縦波発生用超音波
振動子５．、横波発生用超音波振動子６がはりつけられ
ている。更に、超音波バツフアーロツド１の外周側面に
は、環状もしくはスパイラル状の溝を有している。
及び第２の接着面２。３と例えば垂直方向に、超音波を
減衰または超音波を乱反射させる層４を有し、この層を
はさんで、異種の超音波振動子として縦波発生用超音波
振動子５．、横波発生用超音波振動子６がはりつけられ
ている。更に、超音波バツフアーロツド１の外周側面に
は、環状もしくはスパイラル状の溝を有している。
本発明において、超音波を減衰、乱反射せしめる層４と
しては、適宜選択できるが、例えば多孔質無機ペースト
等を用いる事ができる。
しては、適宜選択できるが、例えば多孔質無機ペースト
等を用いる事ができる。
本発明において、超音波バツフアーロツドの外周側面に
形設される溝群は、超音波バツフアーロツドの外周側面
からの反射波を消去又は除去する機能を有するものであ
ればいかなる形状であつてもよく、上記した環状もしく
はスパイラル状の溝群に限定されるものではない。
形設される溝群は、超音波バツフアーロツドの外周側面
からの反射波を消去又は除去する機能を有するものであ
ればいかなる形状であつてもよく、上記した環状もしく
はスパイラル状の溝群に限定されるものではない。
本発明において使用される超音波バツフアーロツドの材
質は、通常、音速や、音波の減衰量の測定に使用される
ものであれば、特に限定はなく、例えば、石英等が使用
される。
質は、通常、音速や、音波の減衰量の測定に使用される
ものであれば、特に限定はなく、例えば、石英等が使用
される。
上記した超音波バツフアーロツドを使用して、被測定試
料の音速や減衰量を測定するには、次のようにして行な
うことができる。
料の音速や減衰量を測定するには、次のようにして行な
うことができる。
即ち、第１図において、超音波バツフアーロツドの第１
の接着面２の中央部の面をへだてて、縦波発生用超音波
振動子５、横波発生用振動子６を接着し、固定する。
又、第２の接着面３には被測定試料８をはりつける。次
いで、前記振動子５．６からそれぞれ縦波、横波の超音
波を発信し、超音波バツフアーロツド及び被測定試料の
それぞれの底面からの反射波を観測して、試料の音速及
び試料中での音波の減衰量等を求める。超音波振動子か
ら超音波入射波Ａを発信すると、第２図に示したよう
に、或る時間（ｔ１）経過後に、超音波バツフアーロツ
ド底面での反射波Ｂが超音波振動子において受信され、
更に、或る時間（ｔ２）経過以降に、被測定試料底面で
の反射波Ｃ１。Ｃ２。Ｃ３等が同様に受信される。
の接着面２の中央部の面をへだてて、縦波発生用超音波
振動子５、横波発生用振動子６を接着し、固定する。
又、第２の接着面３には被測定試料８をはりつける。次
いで、前記振動子５．６からそれぞれ縦波、横波の超音
波を発信し、超音波バツフアーロツド及び被測定試料の
それぞれの底面からの反射波を観測して、試料の音速及
び試料中での音波の減衰量等を求める。超音波振動子か
ら超音波入射波Ａを発信すると、第２図に示したよう
に、或る時間（ｔ１）経過後に、超音波バツフアーロツ
ド底面での反射波Ｂが超音波振動子において受信され、
更に、或る時間（ｔ２）経過以降に、被測定試料底面で
の反射波Ｃ１。Ｃ２。Ｃ３等が同様に受信される。
このようにして得た反射波の時間差ｔ２−ｔ１又はこの
時間差に対応する周波数変化により、被測定試料の音速
及び弾性率が測定される。更に、被測定試料底面からの
反射波Ｃ１。Ｃ２。Ｃ３等の振幅の比から被測定試料中
での音波の減衰量が測定される。
時間差に対応する周波数変化により、被測定試料の音速
及び弾性率が測定される。更に、被測定試料底面からの
反射波Ｃ１。Ｃ２。Ｃ３等の振幅の比から被測定試料中
での音波の減衰量が測定される。
上記の音速、減衰率測定は、縦波の振動子５横波の振動
子６で同じように行なわれる。
子６で同じように行なわれる。
本発明の超音波バツフアーロツドは、中央部に超音波を
減衰、吸収する層が形成された為、縦波、横波が互いに
独立で干渉することがなく、しかも試料の面に対して垂
直に両者の高波が注入されるため、精度高く、縦波、横
波の同時測定をすることができる。巾契部の面および、
ロツド外周面からの不必要な反射波を除去できる。
減衰、吸収する層が形成された為、縦波、横波が互いに
独立で干渉することがなく、しかも試料の面に対して垂
直に両者の高波が注入されるため、精度高く、縦波、横
波の同時測定をすることができる。巾契部の面および、
ロツド外周面からの不必要な反射波を除去できる。
また、振動子と試料とは直接接着していないので高温測
定可能。
定可能。
長さ２００mm、直径３０mmの石英製柱状体を用意し、断
面がほぼ等しくなるように、長手方向にそつて切断し、
無機ペーストを切断面にぬり再びはりあわせ高温で焼成
し、中央部に超音波を減衰させる層を形成した。この一
体となつた柱状体のそれぞれの端面を平担かつ平行に加
工した。ついで柱状体外側面に１mm間隔で、深さ１mmの
環状溝を形成し超音波バツフアーロツドを製造した。こ
の一端に中央部の面を境にして各々共振周波数２０ＭＨ
Ｚを有する直径１０mmのＸカツトおよびＹカツト水晶振
動子を接着、固定した。
面がほぼ等しくなるように、長手方向にそつて切断し、
無機ペーストを切断面にぬり再びはりあわせ高温で焼成
し、中央部に超音波を減衰させる層を形成した。この一
体となつた柱状体のそれぞれの端面を平担かつ平行に加
工した。ついで柱状体外側面に１mm間隔で、深さ１mmの
環状溝を形成し超音波バツフアーロツドを製造した。こ
の一端に中央部の面を境にして各々共振周波数２０ＭＨ
Ｚを有する直径１０mmのＸカツトおよびＹカツト水晶振
動子を接着、固定した。
他端に高温用接着剤を用いて直径３５mm、厚さ１０mmの
セラミツク製の被測定試料を接着した。前期被測定試料
及び超音波バツフアーロツドの一部を加熱炉に入れ、室
温から９５０℃までの各温度において、各々の振動子か
ら縦波および横波の超音波を発信させ、試料の縦波と横
波音速を同時に測定した。その結果、一度の測定でセラ
ミツクスの弾性率を求めることができた。
セラミツク製の被測定試料を接着した。前期被測定試料
及び超音波バツフアーロツドの一部を加熱炉に入れ、室
温から９５０℃までの各温度において、各々の振動子か
ら縦波および横波の超音波を発信させ、試料の縦波と横
波音速を同時に測定した。その結果、一度の測定でセラ
ミツクスの弾性率を求めることができた。
この測定において、試料の音速測定は室温から９５０℃
までの範囲において可能であつた。又、超音波バツフア
ーロツド側面および中央部に形成した層からの反射波
は、水晶超音波振動子において受信した反射波の１／10
0以下であり、その測定精度は±１％であることが確認
された。
までの範囲において可能であつた。又、超音波バツフア
ーロツド側面および中央部に形成した層からの反射波
は、水晶超音波振動子において受信した反射波の１／10
0以下であり、その測定精度は±１％であることが確認
された。
上記の実施例において、音速の測定と同時に、試料中で
の音波の減衰量を測定したところ、室温から９５０℃ま
での測定が可能であつた。
の音波の減衰量を測定したところ、室温から９５０℃ま
での測定が可能であつた。
又、上記実施例において、超音波バツフアーロツドの外
周面に、環状溝の代わりにスパイラル状溝を形設したも
のを使用して、同様に試料の音速及び試料中での音波の
減衰量をそれぞれ測定したところ、ほぼ同等の結果が得
られた。
周面に、環状溝の代わりにスパイラル状溝を形設したも
のを使用して、同様に試料の音速及び試料中での音波の
減衰量をそれぞれ測定したところ、ほぼ同等の結果が得
られた。
第１図は、本発明に係る超音波バツフアーロツドに、超
音波振動子及び被測定試料を接着したものの斜視図、第
２図は、超音波を発信した際の発信波と反射波の時間的
関係を示す波形図である。 １……超音波バツフアーロツド ２……第１の接着面 ３……第２の接着面 ４……超音波を減衰あるいは乱反射させる層 ５……縦波発生用超音波振動子 ６……横波発生用超音波振動子 ７……被測定試料 Ａ……超音波入射波、Ｂ。Ｃ１。Ｃ２．Ｃ３……反射
波。
音波振動子及び被測定試料を接着したものの斜視図、第
２図は、超音波を発信した際の発信波と反射波の時間的
関係を示す波形図である。 １……超音波バツフアーロツド ２……第１の接着面 ３……第２の接着面 ４……超音波を減衰あるいは乱反射させる層 ５……縦波発生用超音波振動子 ６……横波発生用超音波振動子 ７……被測定試料 Ａ……超音波入射波、Ｂ。Ｃ１。Ｃ２．Ｃ３……反射
波。
Claims (1)
- 【請求項１】一端に超音波振動子との第１の接着面を有
し、他端に被測定試料との第２の接着面を有し、かつ側
面に溝群あるいは超音波吸収材を具備した柱状超音波バ
ッファーロッドにおいて、前記第１の接着面から第２の
接着面に達し、超音波を減衰、乱反射せしめる層を介し
て分割された柱状バッファーロッドと、前記分割された
柱状バッファーロッドの第１の接着面に各々設けられた
異種の超音波振動子とを備えた事を特徴とする超音波バ
ッファーロッド
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60028239A JPH0650303B2 (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 超音波バツフア−ロツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60028239A JPH0650303B2 (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 超音波バツフア−ロツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61189451A JPS61189451A (ja) | 1986-08-23 |
| JPH0650303B2 true JPH0650303B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=12243037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60028239A Expired - Lifetime JPH0650303B2 (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 超音波バツフア−ロツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650303B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668487B2 (ja) * | 1987-02-02 | 1994-08-31 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リーランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | 超音波顕微鏡用音響変換素子 |
| US7239476B2 (en) | 2004-05-12 | 2007-07-03 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | System, method, and apparatus for distributing stress with one or more cavities in a disk clamp for disk drive applications |
-
1985
- 1985-02-18 JP JP60028239A patent/JPH0650303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61189451A (ja) | 1986-08-23 |
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