JPH07187781A - 医療用超音波探触子の酸化物圧電材料 - Google Patents
医療用超音波探触子の酸化物圧電材料Info
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- JPH07187781A JPH07187781A JP5337659A JP33765993A JPH07187781A JP H07187781 A JPH07187781 A JP H07187781A JP 5337659 A JP5337659 A JP 5337659A JP 33765993 A JP33765993 A JP 33765993A JP H07187781 A JPH07187781 A JP H07187781A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、電気機械結合係数k33' が大き
く、電気機械結合係数k33' の厚み依存性が小さくしか
も機械的強度の大きい医療用超音波探触子の酸化物圧電
材料を得ようとするものである。 【構成】この発明は、xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3
−yPbTiO3 −zPbZrO3 (但し、x=1〜3
モル%、y=38〜47モル%、z=50〜61モル%
で、x+y+z=100モル%)なる基本成分のPbの
一部をSrで2〜17モル%置換したもので、電気結合
係数k33' が2MHzで69%以上であることを特徴と
する。
く、電気機械結合係数k33' の厚み依存性が小さくしか
も機械的強度の大きい医療用超音波探触子の酸化物圧電
材料を得ようとするものである。 【構成】この発明は、xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3
−yPbTiO3 −zPbZrO3 (但し、x=1〜3
モル%、y=38〜47モル%、z=50〜61モル%
で、x+y+z=100モル%)なる基本成分のPbの
一部をSrで2〜17モル%置換したもので、電気結合
係数k33' が2MHzで69%以上であることを特徴と
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、医療用電子走査型超
音波診断装置の超音波探触子に好適な酸化物圧電材料に
関する。
音波診断装置の超音波探触子に好適な酸化物圧電材料に
関する。
【0002】
【従来の技術】電子走査型超音波診断装置は、超音波を
体表から生体内に放射し、反射波を受信してこれを映像
化して生体内部の情報を得る装置である。この装置の主
要構成部材は超音波探触子であり、これを構成している
トランスジューサーは酸化物圧電材料で、その特性は超
音波探触子の性能を大きく左右する。
体表から生体内に放射し、反射波を受信してこれを映像
化して生体内部の情報を得る装置である。この装置の主
要構成部材は超音波探触子であり、これを構成している
トランスジューサーは酸化物圧電材料で、その特性は超
音波探触子の性能を大きく左右する。
【0003】生体断層の画質を決める具体的な性能は、
感度、距離分解能、階調性であるが、特に感度は超音波
探触子の構造上の問題とともに、圧電材料の特性が大き
く影響する。
感度、距離分解能、階調性であるが、特に感度は超音波
探触子の構造上の問題とともに、圧電材料の特性が大き
く影響する。
【0004】超音波探触子のトランスジュ−サ−は、超
音波を発生させる源であり、また外部からの超音波振動
を電気信号に変換するところから、電気機械結合係数の
大きい圧電材料が効率よい。そして、電子走査型超音波
探触子のトランスジュ−サ−は、縦振動モ−ドを使用す
るためPbTiO3 −PbZrO3 系固溶体(PZT
系)或いはその他公知の3成分系材料の電気機械結合係
数k33' の大きい材料が選ばれている。
音波を発生させる源であり、また外部からの超音波振動
を電気信号に変換するところから、電気機械結合係数の
大きい圧電材料が効率よい。そして、電子走査型超音波
探触子のトランスジュ−サ−は、縦振動モ−ドを使用す
るためPbTiO3 −PbZrO3 系固溶体(PZT
系)或いはその他公知の3成分系材料の電気機械結合係
数k33' の大きい材料が選ばれている。
【0005】電子走査型超音波診断装置に使用される超
音波探触子は、一般に厚みtと幅wがw<tの関係を有
する短冊状トランスジュ−サ−と音響吸収体、音響的マ
ッチング層で構成されている。そして、トランスジュ−
サ−は、縦振動モ−ドを使用するためにトランスジュ−
サ−の厚みtと幅wの比は,w/tが0.6以下の範囲
で横振動の不要モ−ドが起きないように設計される。ま
た周波数は、短冊状トランスジュ−サ−の厚みtによっ
て決まるところから、電子走査型超音波探触子のトラン
スジュ−サ−の厚みtと幅wは重要な意味をもつもので
ある。
音波探触子は、一般に厚みtと幅wがw<tの関係を有
する短冊状トランスジュ−サ−と音響吸収体、音響的マ
ッチング層で構成されている。そして、トランスジュ−
サ−は、縦振動モ−ドを使用するためにトランスジュ−
サ−の厚みtと幅wの比は,w/tが0.6以下の範囲
で横振動の不要モ−ドが起きないように設計される。ま
た周波数は、短冊状トランスジュ−サ−の厚みtによっ
て決まるところから、電子走査型超音波探触子のトラン
スジュ−サ−の厚みtと幅wは重要な意味をもつもので
ある。
【0006】これとは別に、超音波探触子の感度向上の
ためには、圧電材料の電気機械結合係数k33' の大きい
ことが重要である。ここでの電気機械結合係数k33'
は、w<tとなるように細長く切り出したものの振動特
性の値を示す。従来から公知のPZT系或いはその他の
3成分系圧電材料の電気機械結合係数k33' は、高くて
も約68%で超音波探触子の感度をより向上するために
はさらに大きな電気機械結合係数k33' とすることがが
望まれていた。
ためには、圧電材料の電気機械結合係数k33' の大きい
ことが重要である。ここでの電気機械結合係数k33'
は、w<tとなるように細長く切り出したものの振動特
性の値を示す。従来から公知のPZT系或いはその他の
3成分系圧電材料の電気機械結合係数k33' は、高くて
も約68%で超音波探触子の感度をより向上するために
はさらに大きな電気機械結合係数k33' とすることがが
望まれていた。
【0007】また従来から公知なPZT系などの圧電材
料の電気機械結合係数k33' は、トランスジュ−サ−の
厚さtの依存性が大きいという欠点を有していた。こう
した問題は特に5〜10MHzの高周波での超音波探触
子の感度向上に対して解決すべき問題であった。
料の電気機械結合係数k33' は、トランスジュ−サ−の
厚さtの依存性が大きいという欠点を有していた。こう
した問題は特に5〜10MHzの高周波での超音波探触
子の感度向上に対して解決すべき問題であった。
【0008】また、最近の電子走査型超音波探触子は分
解能を向上させるために高周波で用いられる傾向があ
り、そのため短冊状トランスジュ−サ−の厚みtはさら
に薄く、そして横振動の不要モ−ドを避けるためのw/
tの関係から幅wも小さくする必要があった。
解能を向上させるために高周波で用いられる傾向があ
り、そのため短冊状トランスジュ−サ−の厚みtはさら
に薄く、そして横振動の不要モ−ドを避けるためのw/
tの関係から幅wも小さくする必要があった。
【0009】さらに、トランスジュ−サ−の厚さtと駆
動周波数fの関係はf=N33' /tで示される。ここで
のN33' は、材料組成で決定される周波数定数で一定の
値である。従って、駆動周波数fが高くなるにつれて厚
さtは反比例して薄くなる。このために、短冊状トラン
スジュ−サ−の加工が厳しくなり機械的強度の向上が望
まれていた。
動周波数fの関係はf=N33' /tで示される。ここで
のN33' は、材料組成で決定される周波数定数で一定の
値である。従って、駆動周波数fが高くなるにつれて厚
さtは反比例して薄くなる。このために、短冊状トラン
スジュ−サ−の加工が厳しくなり機械的強度の向上が望
まれていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、電気機械
結合係数k33' が大きく、電気機械結合係数の厚み依存
性が小さくしかも機械的強度の大きい医療用超音波探触
子の酸化物圧電材料を得ようとするものである。
結合係数k33' が大きく、電気機械結合係数の厚み依存
性が小さくしかも機械的強度の大きい医療用超音波探触
子の酸化物圧電材料を得ようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、xPb(S
b1/2 Nb1/2 )O3 −yPbTiO3 −zPbZrO
3 (但し、x=1〜3モル%、y=38〜47モル%、
z=50〜61モル%で、x+y+z=100モル%)
なる基本成分でPbの一部をSrで2〜17モル%置換
し、かつ電気結合係数k33' が2MHzで69%以上で
あることを特徴とする医療用超音波探触子の酸化物圧電
材料(請求項1)、Srの置換量が10〜17モル%
で、さらに0.1〜0.3重量%のNb2 O5 を含む請
求項1記載の医療用超音波探触子の酸化物圧電材料(請
求項2)、電気結合係数k33' が7MHzで70%以上
であることを特徴とする請求項1記載の医療用超音波探
触子の酸化物圧電材料(請求項3)およびxPb(Sb
1/2 Nb1/2 )O3 −yPbTiO3 −zPbZrO3
(但し、x=2モル%、y=40〜47モル%、Z=5
1〜58モル%で、x+y+z=100モル%)なる基
本成分でPbの一部をSrで3〜14モル%置換し、か
つ電気結合係数k33' が2MHzで69%以上であるこ
とを特徴とする医療用超音波探触子の酸化物圧電材料
(請求項4)である。以下にこの発明をさらに説明す
る。
b1/2 Nb1/2 )O3 −yPbTiO3 −zPbZrO
3 (但し、x=1〜3モル%、y=38〜47モル%、
z=50〜61モル%で、x+y+z=100モル%)
なる基本成分でPbの一部をSrで2〜17モル%置換
し、かつ電気結合係数k33' が2MHzで69%以上で
あることを特徴とする医療用超音波探触子の酸化物圧電
材料(請求項1)、Srの置換量が10〜17モル%
で、さらに0.1〜0.3重量%のNb2 O5 を含む請
求項1記載の医療用超音波探触子の酸化物圧電材料(請
求項2)、電気結合係数k33' が7MHzで70%以上
であることを特徴とする請求項1記載の医療用超音波探
触子の酸化物圧電材料(請求項3)およびxPb(Sb
1/2 Nb1/2 )O3 −yPbTiO3 −zPbZrO3
(但し、x=2モル%、y=40〜47モル%、Z=5
1〜58モル%で、x+y+z=100モル%)なる基
本成分でPbの一部をSrで3〜14モル%置換し、か
つ電気結合係数k33' が2MHzで69%以上であるこ
とを特徴とする医療用超音波探触子の酸化物圧電材料
(請求項4)である。以下にこの発明をさらに説明す
る。
【0012】請求項1の本発明の医療用超音波探触子の
酸化物圧電材料は、xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −
yPbTiO3 −zPbZrO3 (但し、x=1〜3モ
ル%、y=38〜47モル%、z=50〜61モル%
で、x+y+z=100モル%)なる基本成分でPbの
一部をSrで2〜17モル%置換したもので、電気結合
係数k33' が2MHzで69%以上である。また請求項
2の発明は、Srの置換量が10〜17モル%のとき、
さらに0.1〜0.3重量%のNb2 O5 を含むように
した酸化物圧電材料である。
酸化物圧電材料は、xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −
yPbTiO3 −zPbZrO3 (但し、x=1〜3モ
ル%、y=38〜47モル%、z=50〜61モル%
で、x+y+z=100モル%)なる基本成分でPbの
一部をSrで2〜17モル%置換したもので、電気結合
係数k33' が2MHzで69%以上である。また請求項
2の発明は、Srの置換量が10〜17モル%のとき、
さらに0.1〜0.3重量%のNb2 O5 を含むように
した酸化物圧電材料である。
【0013】本発明においてPb(Sb1/2 Nb1/2 )
O3 、PbTiO3 、PbZrO3、Srの置換量、N
b2 O5 の含有量をそれぞれ上記の如く限定した理由は
次の通りである。
O3 、PbTiO3 、PbZrO3、Srの置換量、N
b2 O5 の含有量をそれぞれ上記の如く限定した理由は
次の通りである。
【0014】即ち、電子走査型超音波診断装置の超音波
短探触子として一般に実用的な周波数は下限がほぼ2M
Hzである。一方、トランスジュ−サ−の厚さtは周波
数が高くなるほど薄くなり、その電気機械結合係数
k33' は電極などの影響により低下する。よって、下限
周波数が2MHz(厚さ0.5mm)の電気機械結合係数
k33' を基準とした。
短探触子として一般に実用的な周波数は下限がほぼ2M
Hzである。一方、トランスジュ−サ−の厚さtは周波
数が高くなるほど薄くなり、その電気機械結合係数
k33' は電極などの影響により低下する。よって、下限
周波数が2MHz(厚さ0.5mm)の電気機械結合係数
k33' を基準とした。
【0015】基本成分でPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3
の組成比が3モル%を超えると、電気機械結合係数
k33' が2MHzで69%未満の小さい値となり、また
これが1モル%未満となると焼結体の結晶粒径が10μ
m程度となって機械的強度が弱くなる。
の組成比が3モル%を超えると、電気機械結合係数
k33' が2MHzで69%未満の小さい値となり、また
これが1モル%未満となると焼結体の結晶粒径が10μ
m程度となって機械的強度が弱くなる。
【0016】PbTiO3 の組成比が47モル%を超え
るか或いは38モル%未満、PbZrO3 の組成比が6
1モル%を超えるか50モル%未満のいずれの場合も電
気機械結合係数k33' が2MHzで69%未満の小さい
値となり、圧電材料としての利用価値が少ない。よっ
て、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 、PbTiO3 、P
bZrO3 の3成分系基本成分の組成比は図1において
斜線部で示す範囲に選択される。
るか或いは38モル%未満、PbZrO3 の組成比が6
1モル%を超えるか50モル%未満のいずれの場合も電
気機械結合係数k33' が2MHzで69%未満の小さい
値となり、圧電材料としての利用価値が少ない。よっ
て、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 、PbTiO3 、P
bZrO3 の3成分系基本成分の組成比は図1において
斜線部で示す範囲に選択される。
【0017】請求項2に発明は、上記の3成分系基本成
分においてPbの一部をSrで置換するものであるが、
その量が2モル%を未満或いは17モル%を超えると電
気機械結合係数k33' が2MHzで69%未満の小さい
値となる。さらに、置換量が2モル%未満の場合は製造
時の焼結過程でPbOが蒸発し、緻密な焼結体を得るこ
とが出来ない。これが17モル%を超えると焼結体の硬
度は大きくなるが、破壊靭性が小さくなり割れやすくな
り、またキュ−リ−温度も100度以下になることから
電子走査型超音波探触子用としての実用性に欠けたもの
となる。
分においてPbの一部をSrで置換するものであるが、
その量が2モル%を未満或いは17モル%を超えると電
気機械結合係数k33' が2MHzで69%未満の小さい
値となる。さらに、置換量が2モル%未満の場合は製造
時の焼結過程でPbOが蒸発し、緻密な焼結体を得るこ
とが出来ない。これが17モル%を超えると焼結体の硬
度は大きくなるが、破壊靭性が小さくなり割れやすくな
り、またキュ−リ−温度も100度以下になることから
電子走査型超音波探触子用としての実用性に欠けたもの
となる。
【0018】Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −PbTi
O3 −PbZrO3 の3成分系基本成分でPbの一部を
Srに置換した圧電材料の電気機械結合係数k33' は、
従来公知のPZT系或いはその他の3成分系酸化物圧電
材料より5MHz以上の高周波でも高い値を示し、また
トランスジュ−サ−の厚み依存性の小さいものとなる。
O3 −PbZrO3 の3成分系基本成分でPbの一部を
Srに置換した圧電材料の電気機械結合係数k33' は、
従来公知のPZT系或いはその他の3成分系酸化物圧電
材料より5MHz以上の高周波でも高い値を示し、また
トランスジュ−サ−の厚み依存性の小さいものとなる。
【0019】しかしながら、Srの置換量が10モル%
を超えると焼結体の結晶粒径が、置換量が10モル%未
満の場合と比較して、約1〜2μm大きくなるなるため
機械的強度が低下する。そこでこの場合は、Nb2 O5
をさらに0.1〜0.3重量部含むようにする。Nb2
O5 が0.1重量部未満では効果なく、またこれが0.
3重量部を超えると電気機械結合係数k33' がNb2 O
5 をさらに含まない場合よりも低下してかつ機械的強度
も低下する。
を超えると焼結体の結晶粒径が、置換量が10モル%未
満の場合と比較して、約1〜2μm大きくなるなるため
機械的強度が低下する。そこでこの場合は、Nb2 O5
をさらに0.1〜0.3重量部含むようにする。Nb2
O5 が0.1重量部未満では効果なく、またこれが0.
3重量部を超えると電気機械結合係数k33' がNb2 O
5 をさらに含まない場合よりも低下してかつ機械的強度
も低下する。
【0020】請求項3の発明は、圧電材料の電気機械結
合係数k33' を7MHzで70%以上に特定したもので
あり、また請求項4の発明は、Srの置換量をさらに好
ましい範囲として3〜14モル%に特定したものであ
る。
合係数k33' を7MHzで70%以上に特定したもので
あり、また請求項4の発明は、Srの置換量をさらに好
ましい範囲として3〜14モル%に特定したものであ
る。
【0021】本発明の医療用超音波探触子の酸化物圧電
材料は、一般的に公知な粉末冶金法によって製造され
る。即ち、PbO、SrO、Sb2 O3 、Nb2 O5 、
TiO2 、ZrO2 などの原料酸化物を所定の割合で秤
量し、これらをボ−ルミルで混合する。この際、原料は
加熱して酸化物に転ずる化合物、例えば水酸化物、炭酸
塩などであっても差支えない。
材料は、一般的に公知な粉末冶金法によって製造され
る。即ち、PbO、SrO、Sb2 O3 、Nb2 O5 、
TiO2 、ZrO2 などの原料酸化物を所定の割合で秤
量し、これらをボ−ルミルで混合する。この際、原料は
加熱して酸化物に転ずる化合物、例えば水酸化物、炭酸
塩などであっても差支えない。
【0022】次に、この混合物を比較的低温度、例えば
600〜900℃で予備焼成し、さらにボ−ルミルで粉
砕して調整粉末とする。この調整粉末に水或いはポリビ
ニ−ルアルコ−ルなどの粘結剤を添加し、0.5〜2.
0t /cm2 の圧力で加圧成形し、1100〜1300℃
の温度で焼結する。この焼成においてPbの一部が蒸発
し揮散する恐れがあるので焼成は密閉炉内で行う。最高
温度保持は0.5〜3時間で十分である。これによって
得られた焼結体はその両面に周知の手段、例えば1対の
電極を設け直流電場1.0〜3.0kv/mmを80〜12
0℃の温度で1時間程度印加すれば分極できる。これに
より本発明の医療用超音波探触子の酸化物圧電材料を得
ることができる。
600〜900℃で予備焼成し、さらにボ−ルミルで粉
砕して調整粉末とする。この調整粉末に水或いはポリビ
ニ−ルアルコ−ルなどの粘結剤を添加し、0.5〜2.
0t /cm2 の圧力で加圧成形し、1100〜1300℃
の温度で焼結する。この焼成においてPbの一部が蒸発
し揮散する恐れがあるので焼成は密閉炉内で行う。最高
温度保持は0.5〜3時間で十分である。これによって
得られた焼結体はその両面に周知の手段、例えば1対の
電極を設け直流電場1.0〜3.0kv/mmを80〜12
0℃の温度で1時間程度印加すれば分極できる。これに
より本発明の医療用超音波探触子の酸化物圧電材料を得
ることができる。
【0023】
【作用】この発明は、Pbの一部をSrで置換したxP
b(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −yPbTiO3 −zPb
ZrO3 でx,y,zを所定の範囲に特定し、しかも電
気結合係数k33' が2MHzで69%以上に特定したの
で、強度向上とともに5〜10MHzの高周波での感度
向上が一層期待出来るようになった。
b(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −yPbTiO3 −zPb
ZrO3 でx,y,zを所定の範囲に特定し、しかも電
気結合係数k33' が2MHzで69%以上に特定したの
で、強度向上とともに5〜10MHzの高周波での感度
向上が一層期待出来るようになった。
【0024】
【実施例】PbO、SrCO3 、Sb2 O3 、Nb2 O
5 、TiO2 、ZrO2 の純度98%以上の各粉末を、
第1表に示すように、xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3
−yPbTiO3 −zPbZrO3 について、x=1〜
3モル%、y=38〜47モル%、z=51〜59モル
%で秤量した。さらにPbの一部のSr置換量として、
2〜17モル%秤量した。
5 、TiO2 、ZrO2 の純度98%以上の各粉末を、
第1表に示すように、xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3
−yPbTiO3 −zPbZrO3 について、x=1〜
3モル%、y=38〜47モル%、z=51〜59モル
%で秤量した。さらにPbの一部のSr置換量として、
2〜17モル%秤量した。
【0025】表1には、比較例としてSr置換量を1モ
ル%としたもの(比較例1)、x=0モル%としたもの
(比較例2)、x=4モル%としたもの(比較例3)、
Sr置換量18モル%としたもの(比較例4)を併せて
示した。
ル%としたもの(比較例1)、x=0モル%としたもの
(比較例2)、x=4モル%としたもの(比較例3)、
Sr置換量18モル%としたもの(比較例4)を併せて
示した。
【0026】これらをボ−ルミルで混合したのち800
〜900℃で予備焼成した。これをさらにボ−ルミルで
粉砕して調整粉末を得た。その後、この調整粉末にポリ
ビニ−ルアルコ−ルの粘結剤を添加し、1.0ton /cm
2 の圧力で加圧成形してから1100〜1250℃の温
度で2時間保持して焼結し50mm角で厚さ1mmの焼結体
を得た。この酸化物焼結体の両面に1対の電極を設け、
直流電場1.0〜3.0kv/mmを常温〜120℃のシリ
コン油中で30分〜1時間印加して分極した。
〜900℃で予備焼成した。これをさらにボ−ルミルで
粉砕して調整粉末を得た。その後、この調整粉末にポリ
ビニ−ルアルコ−ルの粘結剤を添加し、1.0ton /cm
2 の圧力で加圧成形してから1100〜1250℃の温
度で2時間保持して焼結し50mm角で厚さ1mmの焼結体
を得た。この酸化物焼結体の両面に1対の電極を設け、
直流電場1.0〜3.0kv/mmを常温〜120℃のシリ
コン油中で30分〜1時間印加して分極した。
【0027】この圧電材料について、比誘電率ε33 T /
ε0 を1kHzの周波数で測定した。また、この焼結体
を0.085mm幅×10mm長さ×0.15mm厚さと0.
25mm幅×10mm長さ×0.5mm厚さに加工し、その電
気機械結合係数k33' を測定した。結果を表1に示し
た。
ε0 を1kHzの周波数で測定した。また、この焼結体
を0.085mm幅×10mm長さ×0.15mm厚さと0.
25mm幅×10mm長さ×0.5mm厚さに加工し、その電
気機械結合係数k33' を測定した。結果を表1に示し
た。
【0028】表1に示す結果から、本発明の圧電素子の
2MHzの電気結合係数k33' はいずれも69%以上で
あることが分かる。一方、比較例は2MHzの周波数の
とき、電気機械結合係数k33' がいずれも69%より小
さいことが分かる。
2MHzの電気結合係数k33' はいずれも69%以上で
あることが分かる。一方、比較例は2MHzの周波数の
とき、電気機械結合係数k33' がいずれも69%より小
さいことが分かる。
【0029】
【表1】
【0030】図2は、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 の
成分量を2モル%と一定とし、PbTiO3 およびPb
ZrO3 の両成分量をこの発明で特定した範囲内で変え
てなる3成分系酸化物圧電材料について、2MHzでの
電気機械結合係数k33' を示したものである。
成分量を2モル%と一定とし、PbTiO3 およびPb
ZrO3 の両成分量をこの発明で特定した範囲内で変え
てなる3成分系酸化物圧電材料について、2MHzでの
電気機械結合係数k33' を示したものである。
【0031】図2でa〜fは、Sr置換量別電気機械結
合係数k33' の組成依存性を示したもので、Sr置換量
が曲線aが2モル%、曲線bが5モル%、曲線cが8モ
ル%、曲線dが11モル%、曲線eが14モル%、曲線
fが17モル%である。
合係数k33' の組成依存性を示したもので、Sr置換量
が曲線aが2モル%、曲線bが5モル%、曲線cが8モ
ル%、曲線dが11モル%、曲線eが14モル%、曲線
fが17モル%である。
【0032】図2から、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3
の成分量を2モル%と一定とし、PbTiO3 およびP
bZrO3 の両成分量をこの発明で特定した範囲内で変
え、さらにPbの1部をSrで2〜17モル%置換して
なる3成分系酸化物圧電材料の電気機械結合係数k33'
は、PbTiO3 およびPbZrO3 の組成比に依存す
ることが分かる。
の成分量を2モル%と一定とし、PbTiO3 およびP
bZrO3 の両成分量をこの発明で特定した範囲内で変
え、さらにPbの1部をSrで2〜17モル%置換して
なる3成分系酸化物圧電材料の電気機械結合係数k33'
は、PbTiO3 およびPbZrO3 の組成比に依存す
ることが分かる。
【0033】Sr置換量が11モル%での相境界近傍組
成で電気機械結合係数k33' は最大を示し、Sr置換量
が11モル%を境にして増減すると電材料の電気機械結
合係数k33' は低下する。
成で電気機械結合係数k33' は最大を示し、Sr置換量
が11モル%を境にして増減すると電材料の電気機械結
合係数k33' は低下する。
【0034】さらに図3は、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )
O3 −PbTiO3 −PbZrO3の3成分系基本成分
の組成比とPbの一部のSr置換量を決定して得られる
3成分系酸化物材料について、圧電材料の電気機械結合
係数k33' とトランスジュ−サ−の厚さの依存性を斜線
部gで示したものである。
O3 −PbTiO3 −PbZrO3の3成分系基本成分
の組成比とPbの一部のSr置換量を決定して得られる
3成分系酸化物材料について、圧電材料の電気機械結合
係数k33' とトランスジュ−サ−の厚さの依存性を斜線
部gで示したものである。
【0035】図3で斜線部hは、従来の圧電材料の一種
であるPb(Y1/2 Nb1/2 )O3−PbTiO3 −P
bZrO3 の3成分系酸化物圧電材料を示したものであ
る。これによっても本発明の3成分系酸化物圧電材料
は、従来品よりも電気機械結合係数k33' が大きい上
に、トランスジュ−サ−の厚さ依存性も小さいことが分
かる。
であるPb(Y1/2 Nb1/2 )O3−PbTiO3 −P
bZrO3 の3成分系酸化物圧電材料を示したものであ
る。これによっても本発明の3成分系酸化物圧電材料
は、従来品よりも電気機械結合係数k33' が大きい上
に、トランスジュ−サ−の厚さ依存性も小さいことが分
かる。
【0036】さらに原料として用いたNb2 O5 添加効
果を見るために、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 の成分
量を2モル%と一定にし、Sr置換量別に相境界近傍組
成の曲げ強さと結晶粒径、2MHzでの電気機械結合係
数k33' を表2に示した。
果を見るために、Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 の成分
量を2モル%と一定にし、Sr置換量別に相境界近傍組
成の曲げ強さと結晶粒径、2MHzでの電気機械結合係
数k33' を表2に示した。
【0037】なお、Nb2 O5 はSr置換量が11モル
%、14モル%、17モル%のときに添加した。表2に
示すように、Nb2 O5 は重量比で0.1〜0.3%の
添加量で電気機械結合係数k33' の低下を伴わず焼結体
の結晶粒径を小さくし、曲げ強さを向上させることが分
かる。
%、14モル%、17モル%のときに添加した。表2に
示すように、Nb2 O5 は重量比で0.1〜0.3%の
添加量で電気機械結合係数k33' の低下を伴わず焼結体
の結晶粒径を小さくし、曲げ強さを向上させることが分
かる。
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明の3成分系酸化物
圧電材料は、電気機械結合係数k33'が大きく、また電
気機械結合係数k33' のトランスジュ−サ−の厚さ依存
性が小さく、しかも機械的強度の大きい特性を兼ね備え
たものとすることができる。
圧電材料は、電気機械結合係数k33'が大きく、また電
気機械結合係数k33' のトランスジュ−サ−の厚さ依存
性が小さく、しかも機械的強度の大きい特性を兼ね備え
たものとすることができる。
【図1】本発明の3成分系酸化物圧電材料のPb(Sb
1/2 Nb1/2 )O3 、PbTiO3 、PbZrO3 の3
成分系基本成分の組成比を示した図。
1/2 Nb1/2 )O3 、PbTiO3 、PbZrO3 の3
成分系基本成分の組成比を示した図。
【図2】Pb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 を一定とした場
合における、PbTiO3 およびPbZrO3 のそれぞ
れのモル%と電気機械結合係数k33' の関係を示した線
図。
合における、PbTiO3 およびPbZrO3 のそれぞ
れのモル%と電気機械結合係数k33' の関係を示した線
図。
【図3】電気機械結合係数k33' とトランスジュ−サ−
の厚さ依存性の関係を示した線図。
の厚さ依存性の関係を示した線図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 41/187 C04B 35/49 D H01L 41/18 101 E
Claims (4)
- 【請求項1】 xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −yP
bTiO3 −zPbZrO3 (但し、x=1〜3モル
%、y=38〜47モル%、z=50〜61モル%で、
x+y+z=100モル%)なる基本成分でPbの一部
をSrで2〜17モル%置換し、かつ電気結合係数
k33' が2MHzで69%以上であることを特徴とする
医療用超音波探触子の酸化物圧電材料。 - 【請求項2】 Srの置換量が10〜17モル%で、さ
らに0.1〜0.3重量%のNb2 O5 を含む請求項1
記載の医療用超音波探触子の酸化物圧電材料。 - 【請求項3】 電気結合係数k33' が7MHzで70%
以上であることを特徴とする請求項1記載の医療用超音
波探触子の酸化物圧電材料。 - 【請求項4】 xPb(Sb1/2 Nb1/2 )O3 −yP
bTiO3 −zPbZrO3 (但し、x=2モル%、y
=40〜47モル%、z=51〜58モル%で、x+y
+z=100モル%)なる基本成分でPbの一部をSr
で3〜14モル%置換し、かつ電気結合係数k33' が2
MHzで69%以上であることを特徴とする医療用超音
波探触子の酸化物圧電材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5337659A JPH07187781A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 医療用超音波探触子の酸化物圧電材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5337659A JPH07187781A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 医療用超音波探触子の酸化物圧電材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07187781A true JPH07187781A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18310744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5337659A Pending JPH07187781A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 医療用超音波探触子の酸化物圧電材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07187781A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100641338B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2006-10-31 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 가속도 센서용 압전 세라믹스 조성물 |
KR100696140B1 (ko) * | 2001-04-17 | 2007-03-21 | 주식회사 진성피에조텍 | 세라믹 진동자를 이용한 액체연료분무용 초음파 분무기 |
JP2019019018A (ja) * | 2017-07-13 | 2019-02-07 | Fdk株式会社 | 圧電磁器組成物および圧電磁器組成物の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5337659A patent/JPH07187781A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100696140B1 (ko) * | 2001-04-17 | 2007-03-21 | 주식회사 진성피에조텍 | 세라믹 진동자를 이용한 액체연료분무용 초음파 분무기 |
KR100641338B1 (ko) * | 2001-12-22 | 2006-10-31 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 가속도 센서용 압전 세라믹스 조성물 |
JP2019019018A (ja) * | 2017-07-13 | 2019-02-07 | Fdk株式会社 | 圧電磁器組成物および圧電磁器組成物の製造方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041130 |