JPS6266800A - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
- Publication number
- JPS6266800A JPS6266800A JP20569385A JP20569385A JPS6266800A JP S6266800 A JPS6266800 A JP S6266800A JP 20569385 A JP20569385 A JP 20569385A JP 20569385 A JP20569385 A JP 20569385A JP S6266800 A JPS6266800 A JP S6266800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- crystallized glass
- piezoelectric ceramics
- thermal expansion
- coefficient
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2437—Piezoelectric probes
- G01N29/245—Ceramic probes, e.g. lead zirconate titanate [PZT] probes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、たとえば医療用等として使用される超音波探
触子に関し、特に振動子として圧電セラミックスを用い
た探触子における音響ダンピング補助部材としての絶縁
層の改良に関する。
触子に関し、特に振動子として圧電セラミックスを用い
た探触子における音響ダンピング補助部材としての絶縁
層の改良に関する。
第２図は圧電セラミックスを振動子として用いた従来の
アレイ状超音波探触子を示す断面図である。第１図にお
いて１０は圧電セラミックスからなる振動子であり、こ
の振動子１０の超音波ど−ム送受信側（図中上側）には
第１音響整合層１１゜第２音響整合１１１２．音響レン
ズ１３を接合し、反対側すなわち圧電セラミックスの後
背部側（図中下側）には音響ダンピング層１４を接合し
たものとなっている。
アレイ状超音波探触子を示す断面図である。第１図にお
いて１０は圧電セラミックスからなる振動子であり、こ
の振動子１０の超音波ど−ム送受信側（図中上側）には
第１音響整合層１１゜第２音響整合１１１２．音響レン
ズ１３を接合し、反対側すなわち圧電セラミックスの後
背部側（図中下側）には音響ダンピング層１４を接合し
たものとなっている。
第１．第２の音響整合Ｗａ１１．１２は、振動子１０を
構成している圧電セラミックスと探触対象すなわち検査
の対象である人体や水等との間の音響インピーダンスの
整合をとることにより、超音波の伝達効率を向上させる
ためのものである。また音響ダンピング＠１４は、送受
信側とは反対側から発した超音波を吸収して超音波のリ
ンギングを抑制することにより、広帯域化をはかるため
のものである。この音響ダンピング１１１４としては、
シリコーン樹脂、エポキシ、塩化ビニル、ベークライト
などの絶縁部材を用いることもあるが、ダンピング効果
を向上させるために、最近ではエポキシあるいは塩化ビ
ニル等の絶縁部材の中にタングステンなどの比重の大き
な金属粉末を多量に含ませたものを用いることが多い。
構成している圧電セラミックスと探触対象すなわち検査
の対象である人体や水等との間の音響インピーダンスの
整合をとることにより、超音波の伝達効率を向上させる
ためのものである。また音響ダンピング＠１４は、送受
信側とは反対側から発した超音波を吸収して超音波のリ
ンギングを抑制することにより、広帯域化をはかるため
のものである。この音響ダンピング１１１４としては、
シリコーン樹脂、エポキシ、塩化ビニル、ベークライト
などの絶縁部材を用いることもあるが、ダンピング効果
を向上させるために、最近ではエポキシあるいは塩化ビ
ニル等の絶縁部材の中にタングステンなどの比重の大き
な金属粉末を多量に含ませたものを用いることが多い。
（発明が解決しようとする問題点）
上記絶縁部材に金属粉末を多量に含ませたの音響ダンピ
ング苦は、音響ダンピング効果は良好なものとなるが、
その反面電気抵抗が小さくなるので、アレイ間に電流の
リークが起こる難点がある。
ング苦は、音響ダンピング効果は良好なものとなるが、
その反面電気抵抗が小さくなるので、アレイ間に電流の
リークが起こる難点がある。
そこで本出願人は、振動子１０を構成する圧電セラミッ
クスと、音響ダンピング１ｉｉ１４との間に、電気的特
性の改良をはかると共に、加工性および無害性に富んだ
結晶化ガラスからなる絶縁層を介在させることを考えた
。しかるに、快切削性を有する結晶化ガラスは、熱膨脹
係数が約 ９Ｘ１０−Ｔであり、圧電セラミックスの熱膨脹係数４
Ｘ１０−６と大きく異なっている。このため、超音波探
触子の製作工程における熱処理時あるいは消毒時におい
て熱が加わると、両者間に熱的歪みが発生し、圧電セラ
ミックスと絶縁層とが剥離してしまうおそれがあった。
クスと、音響ダンピング１ｉｉ１４との間に、電気的特
性の改良をはかると共に、加工性および無害性に富んだ
結晶化ガラスからなる絶縁層を介在させることを考えた
。しかるに、快切削性を有する結晶化ガラスは、熱膨脹
係数が約 ９Ｘ１０−Ｔであり、圧電セラミックスの熱膨脹係数４
Ｘ１０−６と大きく異なっている。このため、超音波探
触子の製作工程における熱処理時あるいは消毒時におい
て熱が加わると、両者間に熱的歪みが発生し、圧電セラ
ミックスと絶縁層とが剥離してしまうおそれがあった。
そこで本発明は、たとえ製作過程等において熱が加わっ
ても、熱的歪みに起因する部材間の剥離現象を防止でき
、歩留りを著しく向上できコストの低減をはかり得る上
、長期に亙り安定した機能を発揮できる超音波探触子を
提供することを目的とする。
ても、熱的歪みに起因する部材間の剥離現象を防止でき
、歩留りを著しく向上できコストの低減をはかり得る上
、長期に亙り安定した機能を発揮できる超音波探触子を
提供することを目的とする。
本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するために、
次のような手段を講じたことを特徴としている。すなわ
ち、絶縁性および快切削性を有しかつ熱膨脹係数が振動
子を構成する圧電セラミックスと同等の結晶化ガラスを
、前記振動子とこの振動子の後背部に設けられる音響ダ
ンピング層との間に絶縁層として介在させる。
次のような手段を講じたことを特徴としている。すなわ
ち、絶縁性および快切削性を有しかつ熱膨脹係数が振動
子を構成する圧電セラミックスと同等の結晶化ガラスを
、前記振動子とこの振動子の後背部に設けられる音響ダ
ンピング層との間に絶縁層として介在させる。
このような手段を講じたことにより、撮動子を構成する
圧電セラミックスと絶縁層を構成する結晶化ガラスとが
、はぼ同等の熱膨脹係数を有しているので、熱的歪みに
よる両者間の剥離現象は発生しないことになる。
圧電セラミックスと絶縁層を構成する結晶化ガラスとが
、はぼ同等の熱膨脹係数を有しているので、熱的歪みに
よる両者間の剥離現象は発生しないことになる。
第１図は本発明の一実施例のアレイ状超音波探触子の構
成を示す断面図である。なお第２図と同一部分には同一
符号を付し、詳細な説明は省略する。第１図に示すよう
に、圧電セラミックス製の振動子１０と音響ダンピング
層１４との間には絶縁層１５が介在している。この絶縁
１１１５は、絶縁性および切削性にすぐれ、がっ熱膨脹
係数が振動子１０を構成する圧電セラミックスと同等の
熱膨脹係数を有する結晶化ガラスからなっている。
成を示す断面図である。なお第２図と同一部分には同一
符号を付し、詳細な説明は省略する。第１図に示すよう
に、圧電セラミックス製の振動子１０と音響ダンピング
層１４との間には絶縁層１５が介在している。この絶縁
１１１５は、絶縁性および切削性にすぐれ、がっ熱膨脹
係数が振動子１０を構成する圧電セラミックスと同等の
熱膨脹係数を有する結晶化ガラスからなっている。
この結晶化ガラスは次のようにして作製される。
先ず各原料を第１表のようなバッジ組成を有するように
混合してガラス形成材料を得る。
混合してガラス形成材料を得る。
第 １ 表
次に第１表のような組成の材料を、１３００℃〜１４０
０℃で溶融してガラス試料をつくる。さらに、このガラ
ス試料を６００°Ｃ〜１０００℃で熱ｇ８理し、結晶化
ガラスを得る。
０℃で溶融してガラス試料をつくる。さらに、このガラ
ス試料を６００°Ｃ〜１０００℃で熱ｇ８理し、結晶化
ガラスを得る。
上記熱処理により析出する主な結晶は、マイカ（ＮａＭ
Ｑ！ （Ｓ ｉ３ＡｎＯｇ＋ ）Ｆｓ ）およびβタイ
プのスボジュウメン結晶（Ｌｉ２０・Ａｇ２Ｏ３・４Ｓ
ｔ０２）である。そこで材料の組成および結晶化スケジ
ュールを選択することにより、マイカ系とスボジュウム
系の結晶の析出割合を所定の状態に調整し、熱膨脹係数
の値が所望の値となるように制御する。つまり快切削性
を維持しながら、熱膨脹係数を圧電セラミックスと同等
の値にするために、低熱膨張性の構造をもつスボジュウ
メン結晶あるいはそれに類似した結晶を、マイカ結晶析
出と同時に析出させ、かつマイカ系の結晶とスボジュウ
メン系の結晶の析出する割合を＄す御し、圧電セラミッ
クスに近い熱膨脹係数をもつ結晶化ガラスを作製する。
Ｑ！ （Ｓ ｉ３ＡｎＯｇ＋ ）Ｆｓ ）およびβタイ
プのスボジュウメン結晶（Ｌｉ２０・Ａｇ２Ｏ３・４Ｓ
ｔ０２）である。そこで材料の組成および結晶化スケジ
ュールを選択することにより、マイカ系とスボジュウム
系の結晶の析出割合を所定の状態に調整し、熱膨脹係数
の値が所望の値となるように制御する。つまり快切削性
を維持しながら、熱膨脹係数を圧電セラミックスと同等
の値にするために、低熱膨張性の構造をもつスボジュウ
メン結晶あるいはそれに類似した結晶を、マイカ結晶析
出と同時に析出させ、かつマイカ系の結晶とスボジュウ
メン系の結晶の析出する割合を＄す御し、圧電セラミッ
クスに近い熱膨脹係数をもつ結晶化ガラスを作製する。
第２表は、上記のようにして（９だ本実施例の結晶化ガ
ラスの諸物性を、従来品と比較して示した表である。
ラスの諸物性を、従来品と比較して示した表である。
第 ２ 表
第２表から明らかなように、本実施例品は、所要の諸物
性を同時に備えたものとなる。
性を同時に備えたものとなる。
このように本実施例においては、組成および結晶化条件
を適当に選択して得た結晶化ガラスが絶縁層１５として
要求される条件に適合したものとなる。したがって上記
結晶化ガラスを絶縁層１５として用いたアレイ状超音波
探触子においては、超音波探触子として所要の機能を発
揮できるのは勿論、熱膨脹係数が振動子１ｏを構成して
いる圧電セラミックスと近いため、たとえ熱！２！ｌ理
時あるいは消毒時において熱が加わっても、熱的歪みが
生じない。その結果、問題となっていた圧電セラミック
ス製振動子１０と結晶化ガラス製絶ＩＲＨ１５との剥離
現象の発生を防止できることになる。
を適当に選択して得た結晶化ガラスが絶縁層１５として
要求される条件に適合したものとなる。したがって上記
結晶化ガラスを絶縁層１５として用いたアレイ状超音波
探触子においては、超音波探触子として所要の機能を発
揮できるのは勿論、熱膨脹係数が振動子１ｏを構成して
いる圧電セラミックスと近いため、たとえ熱！２！ｌ理
時あるいは消毒時において熱が加わっても、熱的歪みが
生じない。その結果、問題となっていた圧電セラミック
ス製振動子１０と結晶化ガラス製絶ＩＲＨ１５との剥離
現象の発生を防止できることになる。
また上記結晶化ガラスは生体にとって有害な毒素を全く
含んでいないので、人体等に使用される医療用の超音波
探触子として好適なものとなる。さらに安価な原料を用
い簡易な製造方法によって歩留りよく作製できるので、
生産コストの低減をはかれる利点もある。
含んでいないので、人体等に使用される医療用の超音波
探触子として好適なものとなる。さらに安価な原料を用
い簡易な製造方法によって歩留りよく作製できるので、
生産コストの低減をはかれる利点もある。
なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である
のは勿論である。
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である
のは勿論である。
本発明によれば、絶縁性および快切削性を有しかつ熱膨
脹係数が振動子を構成する圧電セラミックスと同等の結
晶化ガラスを、振動子と音響ダンピング層との間に絶縁
層として介在させるようにしたので、たとえ製作過程等
において熱が加わっても、熱的歪みに起因する部材間の
剥離現象を防止でき、歩留りを著しく向上できコストの
低減をはかり得る上、長期に亙り安定した機能を発揮で
きる超音波探触子を提供できる。
脹係数が振動子を構成する圧電セラミックスと同等の結
晶化ガラスを、振動子と音響ダンピング層との間に絶縁
層として介在させるようにしたので、たとえ製作過程等
において熱が加わっても、熱的歪みに起因する部材間の
剥離現象を防止でき、歩留りを著しく向上できコストの
低減をはかり得る上、長期に亙り安定した機能を発揮で
きる超音波探触子を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
例を示す断面図である。 １０・・・超音波振動子（圧電セラミックス）、１１・
・・第１音響整合層、１２・・・第２音響整合層、１３
・・・音響レンズ、１４・・・音響ダンピング層、１５
・・・絶縁ＩＩ（結晶化ガラス）。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 第１図 第２図
例を示す断面図である。 １０・・・超音波振動子（圧電セラミックス）、１１・
・・第１音響整合層、１２・・・第２音響整合層、１３
・・・音響レンズ、１４・・・音響ダンピング層、１５
・・・絶縁ＩＩ（結晶化ガラス）。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 第１図 第２図
Claims (1)
- 絶縁性および快切削性を有しかつ熱膨脹係数が振動子
を構成する圧電セラミックスと同等の結晶化ガラスを、
前記振動子とこの振動子の後背部に設けられる音響ダン
ピング層との間に、絶縁層として介在させたことを特徴
とする超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20569385A JPS6266800A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20569385A JPS6266800A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 超音波探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266800A true JPS6266800A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16511143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20569385A Pending JPS6266800A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266800A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100966194B1 (ko) | 2006-09-26 | 2010-06-25 | 가부시끼가이샤 도시바 | 초음파 탐촉자 |
| JP5623084B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2014-11-12 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP20569385A patent/JPS6266800A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100966194B1 (ko) | 2006-09-26 | 2010-06-25 | 가부시끼가이샤 도시바 | 초음파 탐촉자 |
| JP5623084B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2014-11-12 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
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