JPS58165828A - 超音波探触子の製造方法 - Google Patents
超音波探触子の製造方法Info
- Publication number
- JPS58165828A JPS58165828A JP4868482A JP4868482A JPS58165828A JP S58165828 A JPS58165828 A JP S58165828A JP 4868482 A JP4868482 A JP 4868482A JP 4868482 A JP4868482 A JP 4868482A JP S58165828 A JPS58165828 A JP S58165828A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- matching layer
- acoustic matching
- thickness
- ultrasonic probe
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波パルスを人体などの被検物体に照射し
、物体内部からの反射パルスをブラウン管上で表示する
、いわゆるパルスエコー法の超音波診断装置に用いられ
る、超音波探触子の製造方法に関するものである。
、物体内部からの反射パルスをブラウン管上で表示する
、いわゆるパルスエコー法の超音波診断装置に用いられ
る、超音波探触子の製造方法に関するものである。
（１）
第１図にパルスエコー法の超音波診断装置ｉこ用いられ
る超音波探触子の一般的構成を示す。第１図において、
１は圧電セラミック、圧電性結晶などの圧電体である。
る超音波探触子の一般的構成を示す。第１図において、
１は圧電セラミック、圧電性結晶などの圧電体である。
２は圧電体１の板面にメッキ、蒸着、塗布などによって
形成された電極である。
形成された電極である。
人体などの被検体３に直接、接触する音響整合層４はガ
ラス、樹脂、樹脂と無機物の混合物等の材料が用いられ
、圧電体１と被検体３の中間の音響インピーダンス密度
を有する材料が選ばれる。また背面負荷層５が圧電体１
を介して音響整合層と反対側に設けられている。
ラス、樹脂、樹脂と無機物の混合物等の材料が用いられ
、圧電体１と被検体３の中間の音響インピーダンス密度
を有する材料が選ばれる。また背面負荷層５が圧電体１
を介して音響整合層と反対側に設けられている。
パルスエコー法においては短かく強い超音波パ □ルス
を送受することが分解能、感度の向上にとって重要であ
る。このために探触子の性能としては、パルス応答性に
優れた広帯域低損失、直線位相性といった特性が望まれ
ている。この特性を実現するために、第１図の音響整合
層４を適切な厚さに構成する事が重要である。
を送受することが分解能、感度の向上にとって重要であ
る。このために探触子の性能としては、パルス応答性に
優れた広帯域低損失、直線位相性といった特性が望まれ
ている。この特性を実現するために、第１図の音響整合
層４を適切な厚さに構成する事が重要である。
一般に、音響整合層４は、ガラスや固化した樹脂などを
平板加工したものを圧電体１に接着する（２） 方法か、あるいは樹脂、樹脂と無機物の混合体などを圧
電体１上に塗布硬化する方法で形成されている。どちら
の場合も音響整合層４の厚さは整合層に用いる材料の音
速νから、使用する周波数ｆ。
平板加工したものを圧電体１に接着する（２） 方法か、あるいは樹脂、樹脂と無機物の混合体などを圧
電体１上に塗布硬化する方法で形成されている。どちら
の場合も音響整合層４の厚さは整合層に用いる材料の音
速νから、使用する周波数ｆ。
における波長λ＝ν／ｆｏ を求め、この波長の４分
の１に調整する方法がとられている。しかしながらガラ
スや固化した樹脂などの平板を圧電体に接着して音響整
合層を構成する場合、実質的な音響整合層は、接着層と
ガラスや固化した樹脂などの平板の２層からなる事にな
り、ガラスや固化した樹脂などを“４分の１波長の厚み
に加工しても、実質的な音響整合層の厚さは４分の１波
長からずれてしまうという問題があった。又、樹脂や樹
脂と無機物の混合体などを圧電体上に塗布硬化する方法
で音響整合層を形成する場合、接着層による影響は避け
る事は出来る。しかしながらこの場合、樹脂の硬化条件
などにより音速がばらつくために、正確に４分の１波長
の厚さを決定する事ができない。又、樹脂に無機物が混
合されている場合、無機物の沈殿により不均一な物質と
なってしまうた（３） めに音速を決定する事ができず、４分の１波長の厚さを
決定する事ができない。
の１に調整する方法がとられている。しかしながらガラ
スや固化した樹脂などの平板を圧電体に接着して音響整
合層を構成する場合、実質的な音響整合層は、接着層と
ガラスや固化した樹脂などの平板の２層からなる事にな
り、ガラスや固化した樹脂などを“４分の１波長の厚み
に加工しても、実質的な音響整合層の厚さは４分の１波
長からずれてしまうという問題があった。又、樹脂や樹
脂と無機物の混合体などを圧電体上に塗布硬化する方法
で音響整合層を形成する場合、接着層による影響は避け
る事は出来る。しかしながらこの場合、樹脂の硬化条件
などにより音速がばらつくために、正確に４分の１波長
の厚さを決定する事ができない。又、樹脂に無機物が混
合されている場合、無機物の沈殿により不均一な物質と
なってしまうた（３） めに音速を決定する事ができず、４分の１波長の厚さを
決定する事ができない。
いづれにしても、従来性なわれている材料の音速から音
響整合層の厚さを決定する方法では正確に４分の１波長
厚みの音響整合層を形成する事ができなかった。このた
め従来の音響整合層をもった超音波探触子は、パルス応
答性が悪いという欠点があった。
響整合層の厚さを決定する方法では正確に４分の１波長
厚みの音響整合層を形成する事ができなかった。このた
め従来の音響整合層をもった超音波探触子は、パルス応
答性が悪いという欠点があった。
本発明の目的は、こうした従来技術の欠点を除去し、正
確に４分の１波長の厚みの音響整合１曽を形成し、パル
ス応答性に侵れた超音波探触子を製造する方法を提供す
ることにある。
確に４分の１波長の厚みの音響整合１曽を形成し、パル
ス応答性に侵れた超音波探触子を製造する方法を提供す
ることにある。
本発明によれば、圧電体と音響整合層からなる複合振動
子の基本モード及び２次モードの共振周波数を測定し、
これらのそれぞれの値と圧電体の基本モード共振周波数
の値との差の絶対値が等しくなるように、音響整合層の
厚さを調整する墨により、正確に４分の１波長の音響整
合層を形成し、パルス応答性に優れた超音波探触子を製
造する事ができる。
子の基本モード及び２次モードの共振周波数を測定し、
これらのそれぞれの値と圧電体の基本モード共振周波数
の値との差の絶対値が等しくなるように、音響整合層の
厚さを調整する墨により、正確に４分の１波長の音響整
合層を形成し、パルス応答性に優れた超音波探触子を製
造する事ができる。
（４）
以下に不発明の原理について説明する。一般に圧電体上
に圧電体よりも音響インピーダンスの小さな材料の層を
設けると、圧電体とこの設けられた層は、複合＆切子と
なり、圧電体単独の基本モードの共振周波数に近い共振
周波数をもった２つのモードを生する。第２図はこの様
子を示したもので、圧電体上に設けられた層（以下、音
響整合層と呼ぶ）の厚みと複合振動子の基本モード及び
２次モードの共振周波数の関係を計算したものである。
に圧電体よりも音響インピーダンスの小さな材料の層を
設けると、圧電体とこの設けられた層は、複合＆切子と
なり、圧電体単独の基本モードの共振周波数に近い共振
周波数をもった２つのモードを生する。第２図はこの様
子を示したもので、圧電体上に設けられた層（以下、音
響整合層と呼ぶ）の厚みと複合振動子の基本モード及び
２次モードの共振周波数の関係を計算したものである。
ここご圧電体、としては音響インピーダンス田度 ３５
Ｘ １０６ｋｇ７讐−ｓｅｃ電気機械結合系数５０．
０％の圧電セラミックを音響整合層としては音響インピ
ーダンス密度 ６．６ Ｘ、１０’絢Ｖ冒・ｓｅｃ の
材料を想定した。又、第２図に於て音響整合層の厚みは
圧電セラミックの共振周波数に於る４分の１波長の厚み
で、周波数は圧電セラミ、りの共振周波数で正規化され
ている。
Ｘ １０６ｋｇ７讐−ｓｅｃ電気機械結合系数５０．
０％の圧電セラミックを音響整合層としては音響インピ
ーダンス密度 ６．６ Ｘ、１０’絢Ｖ冒・ｓｅｃ の
材料を想定した。又、第２図に於て音響整合層の厚みは
圧電セラミックの共振周波数に於る４分の１波長の厚み
で、周波数は圧電セラミ、りの共振周波数で正規化され
ている。
第２図より、音響整合層の厚みが４分の１波長となると
、基本モードと２次モードの共振周波数と、圧電セラミ
ック単体の基本共振周波数との差（５） の絶対値が互いに等しくなる。この事を利用して、逆に
４分の１波長の厚みの整合層をもつ超音波探触子を製造
するには、整合層の厚みを調製する際に共振周波数を測
定し、基本モード及び２次モードの共振周波数が、整合
層を設ける前の圧電セラミック単体の基本モードの共振
周波数との差の絶対値が等しくなるようにすればよい。
、基本モードと２次モードの共振周波数と、圧電セラミ
ック単体の基本共振周波数との差（５） の絶対値が互いに等しくなる。この事を利用して、逆に
４分の１波長の厚みの整合層をもつ超音波探触子を製造
するには、整合層の厚みを調製する際に共振周波数を測
定し、基本モード及び２次モードの共振周波数が、整合
層を設ける前の圧電セラミック単体の基本モードの共振
周波数との差の絶対値が等しくなるようにすればよい。
以下、本発明について実施例を用いて説明する。
なお本実施例は第１図の超音波探触子と同様の構成であ
る。圧電体としてジルコン・チタン酸鉛系の圧電セラミ
ックを直径１７．０Ｍｍ、厚さ１．Ｑｍｌｎの円板状に
加工したものを用いた。これに厚さ１０μｍの銀電極を
両面に塗布、焼き付けて形成し、１００℃のシリコン油
中で４に■の電圧を１時間印加し分極処理を行なった。
る。圧電体としてジルコン・チタン酸鉛系の圧電セラミ
ックを直径１７．０Ｍｍ、厚さ１．Ｑｍｌｎの円板状に
加工したものを用いた。これに厚さ１０μｍの銀電極を
両面に塗布、焼き付けて形成し、１００℃のシリコン油
中で４に■の電圧を１時間印加し分極処理を行なった。
上記圧電セラミックの片面にエポキシ樹脂と粉末ガラス
の混合物を塗布し、加熱硬化させた。これを室温で１日
放置した後、共振周波数を測定しながら樹脂層を研磨し
て、基本モード及び２次モードの共振周波数と、圧電体
単（６） 独の基本共振周波数との差の絶対値が互いに等しくなる
ように調節した。これをエポキシ樹脂でできた背面負荷
層に接着した。
の混合物を塗布し、加熱硬化させた。これを室温で１日
放置した後、共振周波数を測定しながら樹脂層を研磨し
て、基本モード及び２次モードの共振周波数と、圧電体
単（６） 独の基本共振周波数との差の絶対値が互いに等しくなる
ように調節した。これをエポキシ樹脂でできた背面負荷
層に接着した。
本実施例の超音波探触子の挿入利得を、水中２０確に置
いたアルミ板からの反射を用いて測定したものを第３図
に示す。この図より広帯域低損失の超音波探触子が実現
されていることが判かる。これは音響整合層の厚みが正
確に４分の１波長に調整されているためである。音響整
合層の厚みがこれより少し厚いと低周波側の、薄い場合
は高周波側の損失が大きくなる事が実鹸的にｍ＝された
。
いたアルミ板からの反射を用いて測定したものを第３図
に示す。この図より広帯域低損失の超音波探触子が実現
されていることが判かる。これは音響整合層の厚みが正
確に４分の１波長に調整されているためである。音響整
合層の厚みがこれより少し厚いと低周波側の、薄い場合
は高周波側の損失が大きくなる事が実鹸的にｍ＝された
。
なお、本実施例の他に、圧電体上に音響整合層を接着す
る場合にも、本発明による方法は、接着層の影響をなく
すことができる有効な手段である事が確認できた。また
音響整合層を２層以上設ける超音波探触子の場合も本発
明の方法と同様に圧電体の基本共振周波数と圧電体に２
層以上音ｌ＃整合層が形成された複合振動子の特定のモ
ードの共振周波数とを一定の関係に調整することにより
最適の音響整合層を形成することができる。
る場合にも、本発明による方法は、接着層の影響をなく
すことができる有効な手段である事が確認できた。また
音響整合層を２層以上設ける超音波探触子の場合も本発
明の方法と同様に圧電体の基本共振周波数と圧電体に２
層以上音ｌ＃整合層が形成された複合振動子の特定のモ
ードの共振周波数とを一定の関係に調整することにより
最適の音響整合層を形成することができる。
（７）
第１図は従来の超音波探触子および本発明の一実施例の
構成図。第１図中において１・・圧電体、２・・・電極
、３・・破検体、４・・音響整合層、５・背面負荷層。 第２図は音響整合層の厚みと共振周波数の関係を示す線
図。紀２図において１・基本モード、２・・・２次モー
ド、第３図は本発明の一実施例の超音波探触子の挿入損
失の周波数特性を示す図である。 代理人 弁理士内 原 晋 （８）
構成図。第１図中において１・・圧電体、２・・・電極
、３・・破検体、４・・音響整合層、５・背面負荷層。 第２図は音響整合層の厚みと共振周波数の関係を示す線
図。紀２図において１・基本モード、２・・・２次モー
ド、第３図は本発明の一実施例の超音波探触子の挿入損
失の周波数特性を示す図である。 代理人 弁理士内 原 晋 （８）
Claims (1)
- 圧電体上に１層の音響整合層をもった超音波探触子の製
造方法において、圧電体と音響整合層からなる複合振動
子の基本モード及び２次モードの共振周波数を測定し、
これらのそれぞれの値と圧電体の基本モード共振周波数
の値との差の絶対値が等しくなるように、前記音響整合
層の厚さを調整する工程を具備していることを特徴とす
る超音波探触子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4868482A JPS58165828A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 超音波探触子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4868482A JPS58165828A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 超音波探触子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165828A true JPS58165828A (ja) | 1983-09-30 |
| JPH0362412B2 JPH0362412B2 (ja) | 1991-09-25 |
Family
ID=12810139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4868482A Granted JPS58165828A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 超音波探触子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165828A (ja) |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4868482A patent/JPS58165828A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0362412B2 (ja) | 1991-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0239251B2 (ja) | ||
| US5371717A (en) | Microgrooves for apodization and focussing of wideband clinical ultrasonic transducers | |
| Brown et al. | Mass-spring matching layers for high-frequency ultrasound transducers: A new technique using vacuum deposition | |
| Lukacs et al. | Single element high frequency (< 50 MHz) PZT sol gel composite ultrasound transducers | |
| US4016530A (en) | Broadband electroacoustic converter | |
| US4756808A (en) | Piezoelectric transducer and process for preparation thereof | |
| Guo et al. | Design and fabrication of broadband graded ultrasonic transducers with rectangular kerfs | |
| JPS5929816B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| JPS58165828A (ja) | 超音波探触子の製造方法 | |
| JP3313171B2 (ja) | 超音波探触子とその製造方法 | |
| JPS5857707B2 (ja) | チヨウオンパタンシヨクシ | |
| JPH07194517A (ja) | 超音波探触子 | |
| US5465897A (en) | Bonded ultrasonic transducer and method for making | |
| Levassort et al. | Characterisation of thin layers of parylene at high frequency using PZT thick film resonators | |
| JPS6093899A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPH0546217B2 (ja) | ||
| JPH0362413B2 (ja) | ||
| JPH0453160B2 (ja) | ||
| JP2003037896A (ja) | 圧電セラミックスを用いた超音波トランスデューサ及びその製法 | |
| JPS60251798A (ja) | 超音波探触子用圧電振動子 | |
| JPH10285694A (ja) | 超音波探触子 | |
| JP2000115894A (ja) | 超音波探触子 | |
| Fiorillo et al. | A piezoelectric range sensor for thickness measurements in refractory materials | |
| JPS60102098A (ja) | 超音波探触子 | |
| DeSilets et al. | Highly efficient transducer arrays useful in nondestructive testing applications |