JPH10206403A - 試料表面処理法および試料表面処理剤 - Google Patents
試料表面処理法および試料表面処理剤Info
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- JPH10206403A JPH10206403A JP9023296A JP2329697A JPH10206403A JP H10206403 A JPH10206403 A JP H10206403A JP 9023296 A JP9023296 A JP 9023296A JP 2329697 A JP2329697 A JP 2329697A JP H10206403 A JPH10206403 A JP H10206403A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波映像装置で、超音波伝播媒体と試料の
間の音響インピーダンスの差をより少なくし、試料内へ
の超音波透過率をより改善し、画像情報の感度を高める
試料表面処理法と、試料表面処理剤を提供する。 【解決手段】 水中１に配置された試料３を音響インピ
ーダンス整合を行うための膜２で被覆し、当該膜を通し
て試料に超音波４を与え、その反射波を用いて試料の内
部情報を取り出し、画像を作成する超音波映像作成法に
用いられるものであり、上記膜の中に金属粉末を混合す
るようにした。金属粉末の混合で膜の音響インピーダン
スがさらに適切な値に保持され、試料と水との間にあっ
て、両者の音響インピーダンスの関係を適切に保持し、
試料の内部に透過される超音波の量を高める。
間の音響インピーダンスの差をより少なくし、試料内へ
の超音波透過率をより改善し、画像情報の感度を高める
試料表面処理法と、試料表面処理剤を提供する。 【解決手段】 水中１に配置された試料３を音響インピ
ーダンス整合を行うための膜２で被覆し、当該膜を通し
て試料に超音波４を与え、その反射波を用いて試料の内
部情報を取り出し、画像を作成する超音波映像作成法に
用いられるものであり、上記膜の中に金属粉末を混合す
るようにした。金属粉末の混合で膜の音響インピーダン
スがさらに適切な値に保持され、試料と水との間にあっ
て、両者の音響インピーダンスの関係を適切に保持し、
試料の内部に透過される超音波の量を高める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波映像装置で
試料を観察するとき、試料への超音波透過率を高くし、
得られる画像情報を向上できる超音波映像装置に適した
試料表面処理法および試料表面処理剤に関する。
試料を観察するとき、試料への超音波透過率を高くし、
得られる画像情報を向上できる超音波映像装置に適した
試料表面処理法および試料表面処理剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波顕微鏡などの超音波映像装置で
は、探触子の音響レンズから試料に対して超音波が出射
され、この超音波が試料内部で反射し、この反射波を利
用して試料内部の画像が作成される。かかる超音波映像
装置による試料内部の欠陥や微細構造の画像化、あるい
は試料の材料特性の非破壊評価では水浸超音波法が用い
られる。すなわち、試料は超音波伝播媒体である水の中
に置かれた状態で超音波が照射される。
は、探触子の音響レンズから試料に対して超音波が出射
され、この超音波が試料内部で反射し、この反射波を利
用して試料内部の画像が作成される。かかる超音波映像
装置による試料内部の欠陥や微細構造の画像化、あるい
は試料の材料特性の非破壊評価では水浸超音波法が用い
られる。すなわち、試料は超音波伝播媒体である水の中
に置かれた状態で超音波が照射される。
【０００３】超音波映像装置における上記水浸超音波法
は、水溶性物質や吸水性物質からなる試料、あるいは錆
びやすい金属の試料に適用することは困難である。水溶
性物質や吸水性物質では溶解や形状の変形が起き、錆び
やすい金属では、観察中に錆が発生するおそれがあるか
らである。
は、水溶性物質や吸水性物質からなる試料、あるいは錆
びやすい金属の試料に適用することは困難である。水溶
性物質や吸水性物質では溶解や形状の変形が起き、錆び
やすい金属では、観察中に錆が発生するおそれがあるか
らである。
【０００４】また水浸超音波法では、試料の音響インピ
ーダンスと水の音響インピーダンスとの大小関係が問題
になる場合がある。例えば、試料の音響インピーダンス
が水の音響インピーダンスよりもかなり大きいときに
は、試料の内部へ透過する超音波の割合（以下「超音波
透過率」という）が小さくなり、その結果、良好な感度
の画像を得ることができないという不具合が生じる。
ーダンスと水の音響インピーダンスとの大小関係が問題
になる場合がある。例えば、試料の音響インピーダンス
が水の音響インピーダンスよりもかなり大きいときに
は、試料の内部へ透過する超音波の割合（以下「超音波
透過率」という）が小さくなり、その結果、良好な感度
の画像を得ることができないという不具合が生じる。
【０００５】そこで従来では、かかる試料を観察する場
合に、試料の表面を高分子樹脂の膜等で保護して観察を
行うという考え方が提案されていた。この考え方を示し
た文献として、例えば、小幡充男、三原毅、島田平八に
よる「超音波顕微鏡用試料の表面保護膜の研究」（非破
壊検査 ３７−２（昭和６３年２月）、５９〜６３
頁）、および本発明者らによる「高分子膜を用いた水浸
超音波法透過率の改善」（第３回超音波による非破壊評
価シンポジウム講演論文集（平成８年１月２５日，２６
日））を挙げることができる。かかる高分子樹脂の膜に
よれば、上記試料を水から保護できると共に、試料と水
の各音響インピーダンスの整合を取り、超音波透過率を
向上することができた。
合に、試料の表面を高分子樹脂の膜等で保護して観察を
行うという考え方が提案されていた。この考え方を示し
た文献として、例えば、小幡充男、三原毅、島田平八に
よる「超音波顕微鏡用試料の表面保護膜の研究」（非破
壊検査 ３７−２（昭和６３年２月）、５９〜６３
頁）、および本発明者らによる「高分子膜を用いた水浸
超音波法透過率の改善」（第３回超音波による非破壊評
価シンポジウム講演論文集（平成８年１月２５日，２６
日））を挙げることができる。かかる高分子樹脂の膜に
よれば、上記試料を水から保護できると共に、試料と水
の各音響インピーダンスの整合を取り、超音波透過率を
向上することができた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】超音波映像装置で用い
られる水浸超音波法において、試料と水の間に両者の音
響インピーダンスを整合する整合膜（整合層）を形成し
て高感度の画像を得るようにした上記手法に関し、さら
に、より高感度の画像を作成できるように当該手法を発
展させることが望まれている。
られる水浸超音波法において、試料と水の間に両者の音
響インピーダンスを整合する整合膜（整合層）を形成し
て高感度の画像を得るようにした上記手法に関し、さら
に、より高感度の画像を作成できるように当該手法を発
展させることが望まれている。
【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決すること
にあり、超音波映像装置で、超音波伝播媒体と試料の間
の音響インピーダンスの差をより少なくし、試料内への
超音波透過率をより改善し、画像情報の感度を高めるこ
とのできる試料表面処理法を提供することにある。
にあり、超音波映像装置で、超音波伝播媒体と試料の間
の音響インピーダンスの差をより少なくし、試料内への
超音波透過率をより改善し、画像情報の感度を高めるこ
とのできる試料表面処理法を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、超音波映像装置で試
料を検査するとき、超音波を高い透過率で試料に与えら
れる試料表面処理剤を提供することにある。
料を検査するとき、超音波を高い透過率で試料に与えら
れる試料表面処理剤を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】第１の本発明
（請求項１に対応）に係る試料表面処理法は、水中に配
置された試料を音響インピーダンス整合膜で被覆し、当
該音響インピーダンス整合膜を通して試料に超音波を与
え、その反射波を用いて試料の内部情報を取り出し、画
像を作成する超音波映像作成法に用いられるものであ
り、上記目的を達成するため、音響インピーダンス整合
膜の中に金属粉末を混合する方法である。金属粉末を混
合することにより音響インピーダンス整合膜の音響イン
ピーダンスがさらに適切な値に保持され、試料と水（超
音波伝播媒体）との間にあって、両者の音響インピーダ
ンスの関係を適切に保持し、試料の内部に透過される超
音波の量を高めることができる。従って、例えば水との
音響インピーダンスの差が大きい金属について超音波透
過率を向上することができる。また超音波の反射波によ
って得られる試料の欠陥や微細構造等の内部情報を向上
することができる。
（請求項１に対応）に係る試料表面処理法は、水中に配
置された試料を音響インピーダンス整合膜で被覆し、当
該音響インピーダンス整合膜を通して試料に超音波を与
え、その反射波を用いて試料の内部情報を取り出し、画
像を作成する超音波映像作成法に用いられるものであ
り、上記目的を達成するため、音響インピーダンス整合
膜の中に金属粉末を混合する方法である。金属粉末を混
合することにより音響インピーダンス整合膜の音響イン
ピーダンスがさらに適切な値に保持され、試料と水（超
音波伝播媒体）との間にあって、両者の音響インピーダ
ンスの関係を適切に保持し、試料の内部に透過される超
音波の量を高めることができる。従って、例えば水との
音響インピーダンスの差が大きい金属について超音波透
過率を向上することができる。また超音波の反射波によ
って得られる試料の欠陥や微細構造等の内部情報を向上
することができる。
【００１０】第２の本発明（請求項２に対応）に係る試
料表面処理法は、第１の発明において、好ましくは、音
響インピーダンス整合膜が高分子材料で作られており、
金属粉末がタングステン粉末であることを特徴とする。
料表面処理法は、第１の発明において、好ましくは、音
響インピーダンス整合膜が高分子材料で作られており、
金属粉末がタングステン粉末であることを特徴とする。
【００１１】第３の本発明（請求項３に対応）に係る試
料表面処理法は、第２の発明において、好ましくは、高
分子材料がエポキシ系樹脂である。
料表面処理法は、第２の発明において、好ましくは、高
分子材料がエポキシ系樹脂である。
【００１２】第４の本発明（請求項４に対応）に係る試
料表面剤は、水中に配置された試料に対して超音波を与
え、その反射波で試料の内部情報を取り出し、画像を作
成する超音波映像法において使用され、試料の表面を被
覆するように用いられるものであり、高分子材料とこの
高分子材料に混合される金属粉末とからなるものであ
る。
料表面剤は、水中に配置された試料に対して超音波を与
え、その反射波で試料の内部情報を取り出し、画像を作
成する超音波映像法において使用され、試料の表面を被
覆するように用いられるものであり、高分子材料とこの
高分子材料に混合される金属粉末とからなるものであ
る。
【００１３】第５の本発明（請求項５に対応）に係る試
料表面剤は、第４の発明において、高分子材料がエポキ
シ系樹脂であり、金属粉末がタングステン粉末であるこ
とを特徴とする。
料表面剤は、第４の発明において、高分子材料がエポキ
シ系樹脂であり、金属粉末がタングステン粉末であるこ
とを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は、水浸超音波法を利用して測定を行
うように構成された超音波映像装置において、超音波伝
播媒体である水１と、試料３と、試料３の表面を被覆す
るように設けられた膜２の３層構造を部分的に示し、さ
らに水と試料と膜における超音波４の透過および反射の
状態を示している。超音波の反射は、水、試料、膜の各
境界と試料の裏面で発生している。膜２は水１と試料３
の間に設けられた中間の層を形成している。ここで試料
３は例えばアルミニウムであるとする。また水の音響イ
ンピーダンス（ｚ1 ）は１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ、
アルミニウムの音響インピーダンス（ｚ3 ）は１７．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓであるとする。
うように構成された超音波映像装置において、超音波伝
播媒体である水１と、試料３と、試料３の表面を被覆す
るように設けられた膜２の３層構造を部分的に示し、さ
らに水と試料と膜における超音波４の透過および反射の
状態を示している。超音波の反射は、水、試料、膜の各
境界と試料の裏面で発生している。膜２は水１と試料３
の間に設けられた中間の層を形成している。ここで試料
３は例えばアルミニウムであるとする。また水の音響イ
ンピーダンス（ｚ1 ）は１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ、
アルミニウムの音響インピーダンス（ｚ3 ）は１７．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓであるとする。
【００１６】上記膜２は高分子材料からなる膜であり、
代表的にエポキシ樹脂膜である。このエポキシ樹脂で作
られた膜２は、硬化前に質量の大きい金属の粉末、例え
ばタングステンの粉末が混合されている。タングステン
粉末の密度は例えば１９．４×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
り、その粒子径は例えば０．５９μｍである。エポキシ
樹脂の音響インピーダンスは３×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ程
度であるが、上記のごとき条件でタングステンの粉末を
混合すると、エポキシ樹脂の音響インピーダンスを変化
させることができる。エポキシ樹脂に混合されるタング
ステン粉末の量は、後述するごとく、超音波透過率を最
大化できるエポキシ樹脂の音響インピーダンスとなるよ
うに決められる。水１から試料３への超音波の透過率を
最大にするエポキシ樹脂の音響インピーダンスは５．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓである。なお、膜２の音響インピ
ーダンスを一般的にｚ2 とする。
代表的にエポキシ樹脂膜である。このエポキシ樹脂で作
られた膜２は、硬化前に質量の大きい金属の粉末、例え
ばタングステンの粉末が混合されている。タングステン
粉末の密度は例えば１９．４×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
り、その粒子径は例えば０．５９μｍである。エポキシ
樹脂の音響インピーダンスは３×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ程
度であるが、上記のごとき条件でタングステンの粉末を
混合すると、エポキシ樹脂の音響インピーダンスを変化
させることができる。エポキシ樹脂に混合されるタング
ステン粉末の量は、後述するごとく、超音波透過率を最
大化できるエポキシ樹脂の音響インピーダンスとなるよ
うに決められる。水１から試料３への超音波の透過率を
最大にするエポキシ樹脂の音響インピーダンスは５．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓである。なお、膜２の音響インピ
ーダンスを一般的にｚ2 とする。
【００１７】ここで、水１から試料３への超音波の透過
率に関して、膜２が存在する場合と存在しない場合を比
較して説明する。水１、膜２、試料３の各々の音響イン
ピーダンスは、前述の通りｚ1 ，ｚ2 ，ｚ3 とする。水
１から膜２へ超音波が垂直に入射した場合に、界面での
音圧反射率Ｒ、透過率Ｔは、下式（１）と（２）で与え
られる。同様にして、膜２から試料３へ超音波が垂直に
入射した場合、界面での透過率Ｔは下式（３）で次式で
与えられる。その結果、第１層である水１から第３層で
ある試料３への合成透過率は下式（４）で与えられる。
一方、中間層である膜２が存在しない場合の透過率は下
式（５）で与えられる。
率に関して、膜２が存在する場合と存在しない場合を比
較して説明する。水１、膜２、試料３の各々の音響イン
ピーダンスは、前述の通りｚ1 ，ｚ2 ，ｚ3 とする。水
１から膜２へ超音波が垂直に入射した場合に、界面での
音圧反射率Ｒ、透過率Ｔは、下式（１）と（２）で与え
られる。同様にして、膜２から試料３へ超音波が垂直に
入射した場合、界面での透過率Ｔは下式（３）で次式で
与えられる。その結果、第１層である水１から第３層で
ある試料３への合成透過率は下式（４）で与えられる。
一方、中間層である膜２が存在しない場合の透過率は下
式（５）で与えられる。
【００１８】
【数１】
【００１９】超音波顕微鏡あるいは超音波探査映像法で
は、試料の内部に存在する微小空隙間からの反射はの強
度を受信する場合、試料３の裏面での反射率をＲとし
て、さらに膜２と試料３での減衰を無視すると、試料３
からの反射波の合成透過率は下式（６）で与えられる。
第２層の膜２が存在しない場合の式（６）に対応する関
係は下式（７）で与えられる。従って、両者の合成透過
率の比は下式（８）で表される。
は、試料の内部に存在する微小空隙間からの反射はの強
度を受信する場合、試料３の裏面での反射率をＲとし
て、さらに膜２と試料３での減衰を無視すると、試料３
からの反射波の合成透過率は下式（６）で与えられる。
第２層の膜２が存在しない場合の式（６）に対応する関
係は下式（７）で与えられる。従って、両者の合成透過
率の比は下式（８）で表される。
【００２０】
【数２】
【００２１】上記の関係式の下で、超音波伝播媒体が水
１、試料３がアルミニウムの場合において、中間層とし
て位置する膜２の音響インピーダンスの変化に応じた合
成透過率の変化を図２に示す。図２から明らかなよう
に、水１と試料３の間に音響インピーダンスＺ2 が６．
４×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓである上記の膜２が中間層とし
て存在すると、この膜２は音響インピーダンス整合層と
して作用し、合成透過率が約７０％程度向上することが
わかる。また音響インピーダンスＺ2 が５．１×１０6
ｋｇ／ｍ2 ｓのときには、最大値１．６８が得られる。
１、試料３がアルミニウムの場合において、中間層とし
て位置する膜２の音響インピーダンスの変化に応じた合
成透過率の変化を図２に示す。図２から明らかなよう
に、水１と試料３の間に音響インピーダンスＺ2 が６．
４×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓである上記の膜２が中間層とし
て存在すると、この膜２は音響インピーダンス整合層と
して作用し、合成透過率が約７０％程度向上することが
わかる。また音響インピーダンスＺ2 が５．１×１０6
ｋｇ／ｍ2 ｓのときには、最大値１．６８が得られる。
【００２２】なお市販のエポキシ樹脂では、音響インピ
ーダンスは１〜３．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓの範囲であ
るので、高い合成透過率を達成するために、前述の通
り、市販のエポキシ樹脂の中にタングステンの粉末を所
定の条件で混合させることにより、音響整合層として必
要な音響インピーダンスを実現している。
ーダンスは１〜３．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓの範囲であ
るので、高い合成透過率を達成するために、前述の通
り、市販のエポキシ樹脂の中にタングステンの粉末を所
定の条件で混合させることにより、音響整合層として必
要な音響インピーダンスを実現している。
【００２３】図３は、市販されているエコーボンド４５
Ｃ（接着剤の商品名）に対して、粒径が１〜３μｍのタ
ングステンの粉末を混合した場合における重量比と音響
インピーダンスとの関係を示すグラフである。このグラ
フで得られた結果から、前述のｚ2 ＝６．５×１０6 ｋ
ｇ／ｍ2 ｓの音響インピーダンスを有する音響整合層と
しての膜２を得るためには、エコーボンド４５Ｃの中に
タングステン粉末を重量比で約７５％混合させたものを
塗布することが必要である。このようにして、基礎材に
対してタングステンの粉末の混合比を調整することによ
り、所望の音響インピーダンスを有する中間層を整合層
として実現することができる。
Ｃ（接着剤の商品名）に対して、粒径が１〜３μｍのタ
ングステンの粉末を混合した場合における重量比と音響
インピーダンスとの関係を示すグラフである。このグラ
フで得られた結果から、前述のｚ2 ＝６．５×１０6 ｋ
ｇ／ｍ2 ｓの音響インピーダンスを有する音響整合層と
しての膜２を得るためには、エコーボンド４５Ｃの中に
タングステン粉末を重量比で約７５％混合させたものを
塗布することが必要である。このようにして、基礎材に
対してタングステンの粉末の混合比を調整することによ
り、所望の音響インピーダンスを有する中間層を整合層
として実現することができる。
【００２４】また上記の合成透過率は、水１と試料３の
間に形成される中間層としての膜の厚みに依存すること
は勿論である。
間に形成される中間層としての膜の厚みに依存すること
は勿論である。
【００２５】また高分子材料で作られた膜２の厚さに関
しては、膜内での超音波の波長と膜の厚みの比により、
膜２と試料３の境界面での透過波と、そこで反射し、さ
らに水１と膜２の境界面で反射し、再び膜２と試料３の
境界面に到達する波が干渉することになる。ｚ1 ＜ｚ2
＜ｚ3 の関係を有する三層構造において、第３層での干
渉が強め合う（同位相の）結果になるためには、膜２の
厚さが超音波の波長の１／４（１／４波長）の奇数倍で
なければならない。従って、中間層の膜２の厚さは、使
用される超音波の周波数に応じて決められる。
しては、膜内での超音波の波長と膜の厚みの比により、
膜２と試料３の境界面での透過波と、そこで反射し、さ
らに水１と膜２の境界面で反射し、再び膜２と試料３の
境界面に到達する波が干渉することになる。ｚ1 ＜ｚ2
＜ｚ3 の関係を有する三層構造において、第３層での干
渉が強め合う（同位相の）結果になるためには、膜２の
厚さが超音波の波長の１／４（１／４波長）の奇数倍で
なければならない。従って、中間層の膜２の厚さは、使
用される超音波の周波数に応じて決められる。
【００２６】図４に、膜で保護しない従来法の観察例
（Ａ）と、本発明に係る試料表面処理法を適用した観察
例（Ｂ）を示す。観察例（Ｂ）で、膜の音響インピーダ
ンスはＺ2 ＝５×１０-6ｋｇ／ｍ2 ｓに設定されてい
る。観察例（Ａ）と観察例（Ｂ）の比較で明らかなよう
に、本発明に係る試料表面処理法を適用したものは、内
部欠陥（白い部分）を非常によく観察できることがわか
る。
（Ａ）と、本発明に係る試料表面処理法を適用した観察
例（Ｂ）を示す。観察例（Ｂ）で、膜の音響インピーダ
ンスはＺ2 ＝５×１０-6ｋｇ／ｍ2 ｓに設定されてい
る。観察例（Ａ）と観察例（Ｂ）の比較で明らかなよう
に、本発明に係る試料表面処理法を適用したものは、内
部欠陥（白い部分）を非常によく観察できることがわか
る。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、超音波映像装置で水中に配置された試料を超音波
で測定する場合に、水と試料の間の設けられた音響イン
ピーダンス整合膜に金属粉末を混合することにより音響
インピーダンス整合膜の音響インピーダンスがさらに適
切な値に保持されたため、水と試料の音響インピーダン
スの関係を適切に保持し、試料内への超音波透過率をよ
り改善し、試料の欠陥や試料内部の微細構造等に関する
画像の感度を高めることができる。
れば、超音波映像装置で水中に配置された試料を超音波
で測定する場合に、水と試料の間の設けられた音響イン
ピーダンス整合膜に金属粉末を混合することにより音響
インピーダンス整合膜の音響インピーダンスがさらに適
切な値に保持されたため、水と試料の音響インピーダン
スの関係を適切に保持し、試料内への超音波透過率をよ
り改善し、試料の欠陥や試料内部の微細構造等に関する
画像の感度を高めることができる。
【図１】３層の構造において超音波が伝播する状態を示
した図である。
した図である。
【図２】中間層（音響インピーダンス整合膜）の音響イ
ンピーダンスの合成透過率に対する影響を示すグラフで
ある。
ンピーダンスの合成透過率に対する影響を示すグラフで
ある。
【図３】中間層としての膜における金属粉末の混合比と
音響インピーダンスとの関係を示すグラフである。
音響インピーダンスとの関係を示すグラフである。
【図４】音響インピーダンス整合膜を利用しないで内部
欠陥を観察した写真（Ａ）と、本発明に係る音響インピ
ーダンス整合膜を利用した試料表面処理法で内部欠陥を
観察した写真（Ｂ）である。
欠陥を観察した写真（Ａ）と、本発明に係る音響インピ
ーダンス整合膜を利用した試料表面処理法で内部欠陥を
観察した写真（Ｂ）である。
１ 水 ２ 膜 ３ 試料
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年２月１９日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】図１は、水浸超音波法を利用して測定を行
うように構成された超音波映像装置において、超音波伝
播媒体である水１と、試料３と、試料３の表面を被覆す
るように設けられた膜２の３層構造を部分的に示し、さ
らに水と試料と膜における超音波４の透過および反射の
状態を示している。超音波の反射は、水、試料、膜の各
境界と試料の裏面で発生している。膜２は水１と試料３
の間に設けられた中間の層を形成している。ここで試料
３は例えばアルミニウムであるとする。また水の音響イ
ンピーダンス（Ｚ 1 ）は１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ、
アルミニウムの音響インピーダンス（Ｚ 3 ）は１７．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓであるとする。
うように構成された超音波映像装置において、超音波伝
播媒体である水１と、試料３と、試料３の表面を被覆す
るように設けられた膜２の３層構造を部分的に示し、さ
らに水と試料と膜における超音波４の透過および反射の
状態を示している。超音波の反射は、水、試料、膜の各
境界と試料の裏面で発生している。膜２は水１と試料３
の間に設けられた中間の層を形成している。ここで試料
３は例えばアルミニウムであるとする。また水の音響イ
ンピーダンス（Ｚ 1 ）は１．５×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ、
アルミニウムの音響インピーダンス（Ｚ 3 ）は１７．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓであるとする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】上記膜２は高分子材料からなる膜であり、
代表的にエポキシ樹脂膜である。このエポキシ樹脂で作
られた膜２は、硬化前に質量の大きい金属の粉末、例え
ばタングステンの粉末が混合されている。タングステン
粉末の密度は例えば１９．４×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
り、その粒子径は例えば０．５９μｍである。エポキシ
樹脂の音響インピーダンスは３×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ程
度であるが、上記のごとき条件でタングステンの粉末を
混合すると、エポキシ樹脂の音響インピーダンスを変化
させることができる。エポキシ樹脂に混合されるタング
ステン粉末の量は、後述するごとく、超音波透過率を最
大化できるエポキシ樹脂の音響インピーダンスとなるよ
うに決められる。水１から試料３への超音波の透過率を
最大にするエポキシ樹脂の音響インピーダンスは５．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓである。なお、膜２の音響インピ
ーダンスを一般的にＺ 2 とする。
代表的にエポキシ樹脂膜である。このエポキシ樹脂で作
られた膜２は、硬化前に質量の大きい金属の粉末、例え
ばタングステンの粉末が混合されている。タングステン
粉末の密度は例えば１９．４×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
り、その粒子径は例えば０．５９μｍである。エポキシ
樹脂の音響インピーダンスは３×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ程
度であるが、上記のごとき条件でタングステンの粉末を
混合すると、エポキシ樹脂の音響インピーダンスを変化
させることができる。エポキシ樹脂に混合されるタング
ステン粉末の量は、後述するごとく、超音波透過率を最
大化できるエポキシ樹脂の音響インピーダンスとなるよ
うに決められる。水１から試料３への超音波の透過率を
最大にするエポキシ樹脂の音響インピーダンスは５．１
×１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓである。なお、膜２の音響インピ
ーダンスを一般的にＺ 2 とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】ここで、水１から試料３への超音波の透過
率に関して、膜２が存在する場合と存在しない場合を比
較して説明する。水１、膜２、試料３の各々の音響イン
ピーダンスは、前述の通りＺ 1 ，Ｚ 2 ，Ｚ 3 とする。水
１から膜２へ超音波が垂直に入射した場合に、界面での
音圧反射率Ｒ、透過率Ｔは、下式（１）と（２）で与え
られる。同様にして、膜２から試料３へ超音波が垂直に
入射した場合、界面での透過率Ｔは下式（３）で次式で
与えられる。その結果、第１層である水１から第３層で
ある試料３への合成透過率は下式（４）で与えられる。
一方、中間層である膜２が存在しない場合の透過率は下
式（５）で与えられる。
率に関して、膜２が存在する場合と存在しない場合を比
較して説明する。水１、膜２、試料３の各々の音響イン
ピーダンスは、前述の通りＺ 1 ，Ｚ 2 ，Ｚ 3 とする。水
１から膜２へ超音波が垂直に入射した場合に、界面での
音圧反射率Ｒ、透過率Ｔは、下式（１）と（２）で与え
られる。同様にして、膜２から試料３へ超音波が垂直に
入射した場合、界面での透過率Ｔは下式（３）で次式で
与えられる。その結果、第１層である水１から第３層で
ある試料３への合成透過率は下式（４）で与えられる。
一方、中間層である膜２が存在しない場合の透過率は下
式（５）で与えられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】図３は、市販されているエコーボンド４５
Ｃ（接着剤の商品名）に対して、粒径が１〜３μｍのタ
ングステンの粉末を混合した場合における重量比と音響
インピーダンスとの関係を示すグラフである。このグラ
フで得られた結果から、前述のＺ 2 ＝６．５×１０6 ｋ
ｇ／ｍ2 ｓの音響インピーダンスを有する音響整合層と
しての膜２を得るためには、エコーボンド４５Ｃの中に
タングステン粉末を重量比で約７５％混合させたものを
塗布することが必要である。このようにして、基礎材に
対してタングステンの粉末の混合比を調整することによ
り、所望の音響インピーダンスを有する中間層を整合層
として実現することができる。
Ｃ（接着剤の商品名）に対して、粒径が１〜３μｍのタ
ングステンの粉末を混合した場合における重量比と音響
インピーダンスとの関係を示すグラフである。このグラ
フで得られた結果から、前述のＺ 2 ＝６．５×１０6 ｋ
ｇ／ｍ2 ｓの音響インピーダンスを有する音響整合層と
しての膜２を得るためには、エコーボンド４５Ｃの中に
タングステン粉末を重量比で約７５％混合させたものを
塗布することが必要である。このようにして、基礎材に
対してタングステンの粉末の混合比を調整することによ
り、所望の音響インピーダンスを有する中間層を整合層
として実現することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】また高分子材料で作られた膜２の厚さに関
しては、膜内での超音波の波長と膜の厚みの比により、
膜２と試料３の境界面での透過波と、そこで反射し、さ
らに水１と膜２の境界面で反射し、再び膜２と試料３の
境界面に到達する波が干渉することになる。Ｚ 1 ＜Ｚ 2
＜Ｚ 3 の関係を有する三層構造において、第３層での干
渉が強め合う（同位相の）結果になるためには、膜２の
厚さが超音波の波長の１／４（１／４波長）の奇数倍で
なければならない。従って、中間層の膜２の厚さは、使
用される超音波の周波数に応じて決められる。 ─────────────────────────────────────────────────────
しては、膜内での超音波の波長と膜の厚みの比により、
膜２と試料３の境界面での透過波と、そこで反射し、さ
らに水１と膜２の境界面で反射し、再び膜２と試料３の
境界面に到達する波が干渉することになる。Ｚ 1 ＜Ｚ 2
＜Ｚ 3 の関係を有する三層構造において、第３層での干
渉が強め合う（同位相の）結果になるためには、膜２の
厚さが超音波の波長の１／４（１／４波長）の奇数倍で
なければならない。従って、中間層の膜２の厚さは、使
用される超音波の周波数に応じて決められる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年４月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】 超音波顕微鏡による観察で音響インピーダン
ス整合膜を利用しないで試料の内部欠陥を観察したとき
に得られる試料組織を状態を示す顕微鏡写真（Ａ）と、
超音波顕微鏡による観察で本発明に係る音響インピーダ
ンス整合膜を利用した試料表面処理法で試料の内部欠陥
を観察したときに得られる試料組織を状態を示す顕微鏡
写真（Ｂ）である。
ス整合膜を利用しないで試料の内部欠陥を観察したとき
に得られる試料組織を状態を示す顕微鏡写真（Ａ）と、
超音波顕微鏡による観察で本発明に係る音響インピーダ
ンス整合膜を利用した試料表面処理法で試料の内部欠陥
を観察したときに得られる試料組織を状態を示す顕微鏡
写真（Ｂ）である。
フロントページの続き (72)発明者 川嶋 紘一郎 三重県桑名市大字本願寺45番地
Claims (5)
- 【請求項１】 水中に配置された試料を音響インピーダ
ンス整合膜で被覆し、当該音響インピーダンス整合膜を
通して前記試料に超音波を与え、前記試料の内部情報を
取り出し、画像を作成する超音波映像作成法において、 前記音響インピーダンス整合膜の中に金属粉末を混合し
たことを特徴とする試料表面処理法。 - 【請求項２】 前記音響インピーダンス整合膜は高分子
材料で作られ、前記金属粉末はタングステン粉末である
ことを特徴とする請求項１記載の試料表面処理法。 - 【請求項３】 前記高分子材料はエポキシ系樹脂である
ことを特徴とする請求項２記載の試料表面処理法。 - 【請求項４】 水中に配置された試料に対して超音波を
与え、その反射波で前記試料の内部情報を取り出し、画
像を作成する超音波映像法で使用され、前記試料の表面
を被覆するように用いられ、高分子材料とこの高分子材
料に混合される金属粉末とからなることを特徴とする試
料表面処理剤。 - 【請求項５】 前記高分子材料はエポキシ系樹脂であ
り、前記金属粉末はタングステン粉末であることを特徴
とする請求項４記載の使用表面処理剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023296A JPH10206403A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 試料表面処理法および試料表面処理剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023296A JPH10206403A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 試料表面処理法および試料表面処理剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206403A true JPH10206403A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=12106651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9023296A Pending JPH10206403A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 試料表面処理法および試料表面処理剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10206403A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007517858A (ja) * | 2004-01-15 | 2007-07-05 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | モレキュラーイメージング用の超音波造影剤 |
| JP2008520648A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 分子的な撮像用の超音波造影剤 |
| JP2016217716A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 日産自動車株式会社 | 超音波測定装置及び超音波測定方法 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9023296A patent/JPH10206403A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007517858A (ja) * | 2004-01-15 | 2007-07-05 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | モレキュラーイメージング用の超音波造影剤 |
| JP2008520648A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 分子的な撮像用の超音波造影剤 |
| JP2016217716A (ja) * | 2015-05-14 | 2016-12-22 | 日産自動車株式会社 | 超音波測定装置及び超音波測定方法 |
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