JPH0731169Y2 - Ultrasonic probe - Google Patents
Ultrasonic probeInfo
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- JPH0731169Y2 JPH0731169Y2 JP1989047699U JP4769989U JPH0731169Y2 JP H0731169 Y2 JPH0731169 Y2 JP H0731169Y2 JP 1989047699 U JP1989047699 U JP 1989047699U JP 4769989 U JP4769989 U JP 4769989U JP H0731169 Y2 JPH0731169 Y2 JP H0731169Y2
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- ultrasonic
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、試料に対して集束性の超音波ビームを照射
し、その反射波に基づいて当該試料の音響特性を測定す
る超音波顕微鏡に使用される超音波探触子に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an ultrasonic microscope for irradiating a sample with a focused ultrasonic beam and measuring the acoustic characteristics of the sample based on the reflected wave. It relates to an ultrasonic probe used.
［従来の技術］ 近年、物体（試料）の表層の物性、例えば表層の厚さや
残留応力の大きさ等を知る手段として、超音波顕微鏡が
使用されるようになつた。このような超音波顕微鏡で用
いられる超音波ビームは集束性であることが必要であ
る。この集束性の超音波ビームを放射するための超音波
探触子（以下、単に探触子という）を第２図（ａ），
（ｂ）により説明する。[Prior Art] In recent years, an ultrasonic microscope has come to be used as a means of knowing the physical properties of the surface layer of an object (sample), such as the thickness of the surface layer and the magnitude of residual stress. The ultrasonic beam used in such an ultrasonic microscope needs to be focused. An ultrasonic probe (hereinafter, simply referred to as a probe) for emitting the focused ultrasonic beam is shown in FIG.
This will be described with reference to (b).
第２図（ａ）は従来の探触子の平面図、第２図（ｂ）は
第２図（ａ）に示す線IIb−IIbに沿う断面図である。各
図で、１は音響レンズ、1aは音響レンズ１の上面、1bは
音響レンズ１の下部の凹面である。２は圧電素子、3a,3
bは圧電素子２の両面に設けられた電極である。圧電素
子２および各電極3a,3bで振動子が構成される。この振
動子は音響レンズ１の上面1aに、圧電素子２が中心に位
置するように付着される。なお、図に破線で示す４は試
料、一点鎖線で示すＺは音響レンズ１の中心軸、二点鎖
線で示すＢは超音波ビームを示す。FIG. 2 (a) is a plan view of a conventional probe, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along line IIb-IIb shown in FIG. 2 (a). In each figure, 1 is an acoustic lens, 1a is an upper surface of the acoustic lens 1, and 1b is a concave surface of the lower portion of the acoustic lens 1. 2 is a piezoelectric element, 3a, 3
Reference numeral b is an electrode provided on both surfaces of the piezoelectric element 2. A vibrator is composed of the piezoelectric element 2 and the electrodes 3a and 3b. This vibrator is attached to the upper surface 1a of the acoustic lens 1 so that the piezoelectric element 2 is located at the center. In the figure, reference numeral 4 indicated by a broken line indicates a sample, Z indicated by an alternate long and short dash line represents a central axis of the acoustic lens 1, and B indicated by an alternate long and two short dashed line indicates an ultrasonic beam.
電極3a,3b間にパルス電圧を印加すると、圧電素子２が
励振されて超音波を発生する。この超音波は音響レンズ
１の凹面1bで集束されて円錐形状の超音波ビームＢとし
て試料４に放射され、試料４からの反射波は同一経路を
経て圧電素子２に戻る。この反射波により圧電素子は当
該反射波に比例した電気信号を出力し、これは電極3a,3
bによりとり出され、所定の処理を経て画像化される。
この画像により試料４の検査を行なうことができる。When a pulse voltage is applied between the electrodes 3a and 3b, the piezoelectric element 2 is excited and ultrasonic waves are generated. This ultrasonic wave is focused on the concave surface 1b of the acoustic lens 1 and is emitted to the sample 4 as a conical ultrasonic beam B, and the reflected wave from the sample 4 returns to the piezoelectric element 2 through the same path. The reflected wave causes the piezoelectric element to output an electrical signal proportional to the reflected wave, which is generated by the electrodes 3a, 3
It is taken out by b and is imaged through a predetermined process.
The inspection of the sample 4 can be performed by this image.
ところで、前述のように、近年、集束性の超音波を用い
て試料４の表層の物性を調べる手段が開発されている。
以下、この手段について述べる。探触子をＺ軸方向に沿
つて試料４に近付けながら上記の動作を実施すると、圧
電素子1aから出力される信号は第３図に示す波形とな
る。第３図で、横軸には探触子と試料４との間のＺ軸方
向の距離（Ｚ）が、又、縦軸には圧電素子２から出力さ
れる信号の電圧レベル（Ｖ）がとつてある。なお、探触
子と試料４との間の距離（Ｚ）は、探触子のある定めら
れた位置を０とし、探触子が試料４から離れる方向を
正、接近する方向を負としてある。第３図に示される波
形はＶ（Ｚ）曲線と称され、探触子が試料４にある距離
以下に接近した状態において一定の周期ΔＺをもつて変
化する。By the way, as described above, in recent years, means for investigating the physical properties of the surface layer of the sample 4 using focused ultrasonic waves has been developed.
This means will be described below. When the above-described operation is performed while the probe is brought close to the sample 4 along the Z-axis direction, the signal output from the piezoelectric element 1a has the waveform shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the distance (Z) in the Z-axis direction between the probe and the sample 4, and the vertical axis represents the voltage level (V) of the signal output from the piezoelectric element 2. There is. The distance (Z) between the probe and the sample 4 is 0 at a predetermined position of the probe, the direction in which the probe is away from the sample 4 is positive, and the direction in which the probe approaches is negative. . The waveform shown in FIG. 3 is called a V (Z) curve, and changes with a constant period ΔZ when the probe is close to the sample 4 by a certain distance or less.
このように、Ｖ（Ｚ）曲線が周期ΔＺで変化するのは、
試料４に上記超音波ビームＢが照射されたとき、試料４
の表層に表面弾性波が生じ、この表面弾性波と前記超音
波ビームＢの反射波とが干渉し合つて干渉波を生じるこ
とによるものである。そして、周期ΔＺは、試料４の表
層を上記表面弾性波が伝播する伝播速度と一定の関係に
ある。即ち、通常、音響レンズ１と試料４との間には水
のような液体媒質が介在せしめられるが、この液体媒質
の音速をVW、液体媒質内の音波の波長をλＷとすると、
表面弾性波の伝播速度VRは次式で表わされる。As described above, the V (Z) curve changes with the period ΔZ is
When the sample 4 is irradiated with the ultrasonic beam B, the sample 4
This is because a surface acoustic wave is generated in the surface layer of, and the surface acoustic wave and the reflected wave of the ultrasonic beam B interfere with each other to generate an interference wave. The period ΔZ has a constant relationship with the propagation velocity of the surface acoustic wave propagating through the surface layer of the sample 4. That is, normally, a liquid medium such as water is interposed between the acoustic lens 1 and the sample 4, and when the speed of sound of this liquid medium is V W and the wavelength of the sound wave in the liquid medium is λ W ,
The propagation velocity V R of the surface acoustic wave is expressed by the following equation.
VR＝VW（ΔZ/λＷ）1/2……（１） （１）式において、値VW，λＷは既知であるから、Ｖ
（Ｚ）曲線から周期ΔＺを測定すれば表面弾性波の伝播
速度VRを得ることができる。そして、この伝播速度VRは
試料２の表層の物性により変化するものであり、したが
つて、伝播速度VRに基づいて試料４の表層の物性を知る
ことができる。例えば、試料４の表面が加工された表面
であるとき、その加工層の残留応力や厚さを知ることが
できる。V R = V W (ΔZ / λ W ) 1/2 (1) In the equation (1), the values V W and λ W are known, so V
By measuring the period ΔZ from the (Z) curve, the propagation velocity V R of the surface acoustic wave can be obtained. The propagation velocity V R changes depending on the physical properties of the surface layer of the sample 2, and thus the physical properties of the surface layer of the sample 4 can be known based on the propagation velocity V R. For example, when the surface of the sample 4 is a processed surface, the residual stress and thickness of the processed layer can be known.
［考案が解決しようとする課題］ ところで、物体にはその結晶構造に異方性をもつものが
あり、超音波顕微鏡によりこの異方性の方向における表
面弾性波の音速を検出することが強く要望されている。
しかしながら、上記従来の超音波顕微鏡では、このよう
な要望に応えることは困難である。即ち、上記Ｖ（Ｚ）
曲線の検出は、試料４の微小部分において行なわれる
が、超音波ビームＢの成分はその中心軸Ｚ（ビーム軸）
の周囲の全方向に亘つているため、得られる表面弾性波
の音速は全方向における平均値であり、このため、試料
４の異方性の方向についての表面弾性波の音速の検出は
不可能である。[Problems to be solved by the invention] By the way, some objects have anisotropy in their crystal structure, and it is strongly demanded to detect the acoustic velocity of surface acoustic waves in the direction of this anisotropy with an ultrasonic microscope. Has been done.
However, it is difficult for the above-described conventional ultrasonic microscope to meet such a demand. That is, the above V (Z)
The curve is detected in a minute portion of the sample 4, but the component of the ultrasonic beam B has its central axis Z (beam axis).
Since the sound velocity of the obtained surface acoustic wave is an average value in all directions because the sound velocity of the surface acoustic wave is all around, the detection of the sound velocity of the surface acoustic wave in the anisotropic direction of the sample 4 is impossible. Is.
異方性を有する試料について、その異方性の表面弾性波
の音速を検出するため、シリンドリカルレンズを用いた
探触子が提案されている。このような探触子を図により
説明する。第４図はシリンドリカルレンズにより構成さ
れる探触子の斜視図である。図で、６はシリンドリカル
レンズ、6aはシリンドリカルレンズ６の上面、6bはシリ
ンドリカルレンズ６の下部の凹面である。凹面6bは半円
筒面に形成されている。７は圧電素子およびそれを挾む
両電極で構成される振動子を示し、上面6aに付着されて
いる。For a sample having anisotropy, a probe using a cylindrical lens has been proposed to detect the sound velocity of the anisotropic surface acoustic wave. Such a probe will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a perspective view of a probe including a cylindrical lens. In the figure, 6 is a cylindrical lens, 6a is the upper surface of the cylindrical lens 6, and 6b is the concave surface below the cylindrical lens 6. The concave surface 6b is formed as a semi-cylindrical surface. Reference numeral 7 denotes a vibrator composed of a piezoelectric element and both electrodes sandwiching the piezoelectric element, which is attached to the upper surface 6a.
このようなシリンドリカルレンズ６を用いると、表面弾
性波は一方向（図示の場合左右方向）に発生し、したが
つて、この方向と試料４の異方性の方向とを一致させれ
ば、異方性の方向の表面弾性波の音速を得ることができ
る。When such a cylindrical lens 6 is used, surface acoustic waves are generated in one direction (left and right direction in the figure), and if this direction and the anisotropic direction of the sample 4 are matched, different The speed of sound of the surface acoustic wave in the direction of the direction can be obtained.
しかしながら、上記探触子はシリンドリカルレンズ６を
用いるために、超音波ビームが入射する試料４上の面
は、必然的に半円筒に形成された凹面1bの円筒の長さの
部分に分散し、検出された表面弾性波の音速は当該円筒
の長さに沿う各部の表面弾性波の音速の平均値となり、
所定点における表面弾性波の正確な音速を得ることは不
可能である。However, since the probe uses the cylindrical lens 6, the surface on the sample 4 on which the ultrasonic beam is incident is inevitably dispersed in the cylindrical length portion of the concave surface 1b formed in a semi-cylinder, The sound velocity of the surface acoustic wave detected is the average value of the sound velocity of the surface acoustic wave of each part along the length of the cylinder,
It is impossible to obtain the accurate sound velocity of the surface acoustic wave at a predetermined point.
本考案の目的は、上記従来技術の課題を解決し、試料の
所定の微小領域における異方性の方向の表面弾性波の音
速を検出することができる超音波探触子を提供するにあ
る。An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art and to provide an ultrasonic probe capable of detecting the sound velocity of a surface acoustic wave in an anisotropic direction in a predetermined minute region of a sample.
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本考案は、音響レンズおよ
びこの音響レンズに付着された振動子を備え、この振動
子の励振により一点に集束する超音波ビームを放射する
超音波探触子において、前記振動子を、音響レンズの中
心に配置された振動子と、この振動子の中心に関して対
称位置に配置され放射超音波をレーリーの臨界角で集束
させる２つの他の振動子を１組とする複数組の他の振動
子とで構成し、前記中心に配置された振動子と前記組の
他の振動子とを同時に励振し、それら各振動子の受信信
号を合成して１つの受信信号とすることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention includes an acoustic lens and a transducer attached to the acoustic lens, and an ultrasonic beam focused at one point by the excitation of the transducer. In the radiating ultrasonic probe, the transducer is arranged in a center of an acoustic lens and two transducers arranged symmetrically with respect to the center of the transducer to focus the radiated ultrasonic wave at a Rayleigh critical angle. A plurality of sets of other oscillators, each of which is another set, is configured to simultaneously excite the oscillator arranged at the center and the other oscillators of the set, and receive signals of the respective oscillators. Are combined to form one received signal.
［作用］ 組になつた振動子の配置方向を試料の異方性の方向と一
致させ、音響レンズの中心に配置された振動子と、組に
なつた２つの他の振動子の一方又は両方とを同時に励振
させると、前者の振動子からの超音波は通常の反射波と
して戻り、又、後者の振動子の他方又は両方からの超音
波は表面弾性波の反射波として戻る。これにより、探触
子と試料との間の距離毎に各振動子の反射波信号を合成
すれば、試料の微小部分における異方性の方向について
のＶ（Ｚ）曲線を得ることができ、これに基づいて当該
方向の表面弾性波の音速を得ることができる。[Operation] One or both of the oscillator arranged in the center of the acoustic lens and the other oscillators in a set by aligning the arrangement direction of the oscillators in the set with the anisotropic direction of the sample. When and are simultaneously excited, the ultrasonic wave from the former transducer returns as a normal reflected wave, and the ultrasonic wave from the other or both of the latter transducer returns as a reflected surface acoustic wave. Accordingly, if the reflected wave signals of the transducers are combined for each distance between the probe and the sample, the V (Z) curve in the anisotropy direction in the minute portion of the sample can be obtained, Based on this, the speed of sound of the surface acoustic wave in the relevant direction can be obtained.
［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated examples.
第１図（ａ）は本発明の実施例に係る探触子の平面図、
第１図（ｂ）は第１図（ａ）に示す線Ib−Ibに沿う断面
図である。図で、１は第２図（ａ），（ｂ）に示すもの
と同じ音響レンズである。９は音響レンズ１の上面1aに
付着された円板状の電極である。本実施例においては、
圧電素子は５つに分割されて電極９上に配置される。こ
れらの圧電素子のうちの３つの圧電素子10b1，10b2,10c
の断面が第１図（ｂ）に現れている。11a1，11a2，11
b1，11b2,11cはそれぞれ電極９とともに、分割された圧
電素子を挾む電極であり、対応する各圧電素子とほぼ同
一形状とされている。圧電素子10cおよび電極11cはほぼ
円板状に形成され、音響レンズ１の中心軸Ｚを中心とし
て音響レンズ１の上面1aの中央部に配置されている。圧
電素子10a1，10a2（いずれも図に現れない）および電極
11a1，11a2はほぼ扇形状に形成され、音響レンズ１の上
面1aの上面1aの周縁部において軸Ｚに対して互いに対称
位置に配置されている。さらに、圧電素子10b1，10b2お
よび電極11b111b2もほぼ扇形状に形成され、音響レンズ
１の上面1aの周縁部において、Ｚ軸に対して互いに対称
位置に配置されている。圧電素子10a1，10a2、電極11
a1，11a2の各組の配置と、圧電素子10b1，10b2、電極11
b1，11b2の各組の配置は、ほぼ90度ずらされている。こ
れら圧電素子および電極で振動子が構成される。FIG. 1A is a plan view of a probe according to an embodiment of the present invention,
FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line Ib-Ib shown in FIG. 1 (a). In the figure, 1 is the same acoustic lens as that shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Reference numeral 9 is a disc-shaped electrode attached to the upper surface 1a of the acoustic lens 1. In this embodiment,
The piezoelectric element is divided into five and arranged on the electrode 9. Three of these piezoelectric elements 10b 1 , 10b 2 , 10c
The cross section of FIG. 1 appears in FIG. 1 (b). 11a 1 , 11a 2 , 11
b 1, 11b 2, 11c together with each electrode 9 is an electrode sandwiching the divided piezoelectric elements, there is a corresponding respective piezoelectric elements substantially the same shape. The piezoelectric element 10c and the electrode 11c are formed in a substantially disc shape, and are arranged at the center of the upper surface 1a of the acoustic lens 1 with the central axis Z of the acoustic lens 1 as the center. Piezoelectric elements 10a 1 and 10a 2 (none shown in the figure) and electrodes
11a 1 and 11a 2 are formed in a substantially fan shape, and are arranged symmetrically with respect to the axis Z in the peripheral portion of the upper surface 1a of the upper surface 1a of the acoustic lens 1. Further, the piezoelectric elements 10b 1 and 10b 2 and the electrodes 11b 1 11b 2 are also formed in a substantially fan shape, and are arranged in the peripheral portion of the upper surface 1a of the acoustic lens 1 at positions symmetrical to each other with respect to the Z axis. Piezoelectric elements 10a 1 and 10a 2 , electrode 11
The arrangement of each set of a 1 and 11a 2 , the piezoelectric elements 10b 1 and 10b 2 , the electrode 11
The arrangement of each pair of b 1 and 11b 2 is shifted by about 90 degrees. A vibrator is composed of these piezoelectric elements and electrodes.
次に、本実施例の動作を説明する。電極11b1,11cと電極
９との間に同時にパルス電圧を印加すると、圧電素子10
c,10b1から超音波が出力される。圧電素子10cから出力
された超音波は音響レンズ１の中心をＺ軸に沿つて伝播
し、試料４にほぼ垂直に入射する。したがつて、この超
音波は試料４内に表面弾性波を発生せず、そのまま反射
されて上記伝播経路を戻り圧電素子10cに到達する。Next, the operation of this embodiment will be described. When a pulse voltage is applied simultaneously between the electrodes 11b 1 and 11c and the electrode 9, the piezoelectric element 10
Ultrasonic waves are output from c, 10b 1 . The ultrasonic wave output from the piezoelectric element 10c propagates along the Z axis at the center of the acoustic lens 1 and is incident on the sample 4 substantially vertically. Therefore, this ultrasonic wave does not generate a surface acoustic wave in the sample 4, is reflected as it is, returns through the propagation path, and reaches the piezoelectric element 10c.
これに対して、圧電素子101から出力された超音波は音
響レンズ１の周縁部分を通り、凹面1bにより集束方向に
放射される。したがつて、この放射された超音波は試料
４に対してある角度をもつて入射することとなる。この
角度は試料４により定まる角度（リーレーの臨界角）で
あり、この角度で試料４に入射した超音波は試料４内を
表面弾性波となつて伝播する。音響レンズ１の形状およ
び圧電素子10b1の配置位置は、音響レンズ１から放射さ
れる圧電素子10b1の超音波が試料４にレーリーの臨界角
で入射するように予め選定されている。このようにし
て、圧電素子10b1からの超音波は試料４内で表面弾性波
となり、この表面弾性波は試料４の表面から再び音響レ
ンズ１に戻る。しかし、この表面弾性波は、試料４の表
面の法線に対してその入射角と逆方向に等しい角度で戻
るので、圧電素子10b1ではなく圧電素子10b2を励振させ
ることになる。In contrast, the ultrasonic wave output from the piezoelectric element 10 1 passes through the peripheral portion of the acoustic lens 1 and radiated to the focusing direction by the concave 1b. Therefore, the emitted ultrasonic waves are incident on the sample 4 at a certain angle. This angle is an angle determined by the sample 4 (the Leeley critical angle), and the ultrasonic wave incident on the sample 4 at this angle propagates inside the sample 4 as a surface acoustic wave. Position of the shape and the piezoelectric elements 10b 1 of the acoustic lens 1 is preselected as ultrasonic piezoelectric element 10b 1 emitted from the acoustic lens 1 is incident at the critical angle of the Rayleigh the sample 4. In this way, the ultrasonic wave from the piezoelectric element 10b 1 becomes a surface acoustic wave in the sample 4, and this surface acoustic wave returns from the surface of the sample 4 to the acoustic lens 1 again. However, since this surface acoustic wave returns at the same angle in the opposite direction to the incident angle with respect to the normal line of the surface of the sample 4, the piezoelectric element 10b 2 is excited instead of the piezoelectric element 10b 1 .
結局、圧電素子10cは超音波の直接の反射波により励振
せしめられ、又、圧電素子10b2は表面弾性波の反射波に
より励振せしめられるので、両電極11b2,11cから出力さ
れる電気信号を合成すれば、従来の探触子と同じ干渉波
のデータを得ることができる。After all, the piezoelectric element 10c is excited by the direct reflected wave of the ultrasonic wave, and the piezoelectric element 10b 2 is excited by the reflected wave of the surface acoustic wave, so that the electric signals output from both electrodes 11b 2 and 11c are transmitted. If synthesized, the same interference wave data as the conventional probe can be obtained.
このように、本実施例では、音響レンズ１の上面1aの中
心およびこの中心に対する対称位置（レーリーの臨界角
で超音波を送受信する位置）に分割された振動子を配置
したので、対称位置にある２つの振動子の配置方向を試
料４の異方性の方向と一致させ、中心にある振動子およ
び対称位置にある振動子の一方から超音波を出力させ、
かつ、当該中心にある振動子および対称位置にある振動
子の他方の振動子で反射波信号を受信して合成し、これ
を探触子と試料４間のＺ軸方向の各位置で行なえば、試
料４の異方性の方向についてのＶ（Ｚ）曲線を得ること
ができる。この場合、音響レンズ１は超音波ビームを１
点に集束させる特性のものであるので、試料４の特定の
微小領域に対する検査を行うことができる。As described above, in this embodiment, since the oscillators divided into the center of the upper surface 1a of the acoustic lens 1 and the symmetrical position with respect to this center (the position for transmitting and receiving ultrasonic waves at the Rayleigh critical angle) are arranged, The two transducers are arranged in the same direction as the anisotropic direction of the sample 4, and ultrasonic waves are output from one of the center transducer and the symmetrical transducer.
In addition, if the reflected wave signal is received by the other vibrator of the vibrator at the center and the vibrator at the symmetrical position, the reflected wave signals are combined, and this is performed at each position in the Z-axis direction between the probe and the sample 4. , V (Z) curve for the anisotropic direction of Sample 4 can be obtained. In this case, the acoustic lens 1 emits one ultrasonic beam.
Since it has a property of focusing on a point, it is possible to inspect a specific minute region of the sample 4.
ところで、Ｖ（Ｚ）曲線は、試料に対しレーリーの臨界
角以外の角度で放射された超音波の反射波と、試料にレ
ーリーの臨界角で放射された超音波の反射波（表面弾性
波）との干渉により得られ、両反射波の信号レベルがほ
ぼ同一であれば、Ｖ（Ｚ）曲線の山と谷の差が大きくな
り、周期ΔＺを精度良く求めることができる。しかし、
一方の信号レベルが他方に比べて小さいとＶ（Ｚ）曲線
の山と谷の差が小さくなり、周期ΔＺを精度良く求める
ことはできない。そして、両者の信号レベルの比は、試
料の反射レベルやレーリーの臨界角により異なり、常に
一定ではない。By the way, the V (Z) curve is a reflected wave of ultrasonic waves radiated to the sample at an angle other than the Rayleigh critical angle and a reflected wave of ultrasonic waves radiated to the sample at the Rayleigh critical angle (surface acoustic wave). If the signal levels of the two reflected waves are almost the same, the difference between the peaks and valleys of the V (Z) curve becomes large, and the period ΔZ can be obtained with high accuracy. But,
If one signal level is lower than the other signal level, the difference between the peaks and valleys of the V (Z) curve becomes small, and the cycle ΔZ cannot be obtained accurately. Further, the ratio of the signal levels of the two differs depending on the reflection level of the sample and the critical angle of Rayleigh and is not always constant.
本実施例では、レーリーの臨界角以外の角度で超音波を
放射する振動子とレーリーの臨界角で超音波を放射する
振動子とを分離したので、試料の反射レベルやレーリー
の臨界角に応じて中心に配置された振動子の大きさ（直
径）を選択することにより、両方の信号レベルをほぼ同
一レベルとすることができ、周期ΔＺを精度良く求める
ことができる。In this example, since the oscillator that radiates ultrasonic waves at an angle other than the Rayleigh critical angle and the oscillator that radiates ultrasonic waves at the Rayleigh critical angle were separated, depending on the reflection level of the sample and the Rayleigh critical angle. By selecting the size (diameter) of the vibrator arranged at the center, the both signal levels can be made substantially the same level, and the cycle ΔZ can be accurately obtained.
なお、上記実施例の説明では、一方の組の圧電素子11
b1，11b2を用い、圧電素子11b1から超音波を出力し、そ
の反射波を圧電素子11b2で入力する例について説明した
が、出入力を逆にしてもよいし、又、両者同時に出入力
を行なうこともできる。さらに、異方性の方向に応じて
他の組の圧電素子11a1，11a2を用いてもよいのは当然で
ある。In the description of the above embodiment, one set of piezoelectric elements 11
Although an example in which ultrasonic waves are output from the piezoelectric element 11b 1 using b 1 and 11b 2 and the reflected wave is input to the piezoelectric element 11b 2 has been described, the input and output may be reversed, or both may be simultaneously applied. You can also input and output. Further, it goes without saying that another set of piezoelectric elements 11a 1 and 11a 2 may be used depending on the anisotropic direction.
さらに又、各圧電素子および電極の形状は円形や扇形に
限ることはなく、任意の形状とすることができ、又、圧
電素子および電極の組の数も２つに限ることなく、複数
設けることができる。又、圧電素子は分割せず、一方の
電極のみ分割する構成としてもよいし、又、圧電素子お
よびこれを挾む電極をすべて分割して構成することもで
きる。Furthermore, the shape of each piezoelectric element and electrode is not limited to a circular shape or a fan shape, and may be any shape. Further, the number of piezoelectric element and electrode groups is not limited to two, and a plurality of groups may be provided. You can Further, the piezoelectric element may not be divided and only one electrode may be divided, or the piezoelectric element and the electrodes sandwiching the piezoelectric element may be divided.
又、分割する組の数を多くすれば、試料の種々の方向の
異方性に対して探触子を回転させずに対応することがで
きるが、一方、受信信号レベルの低下をも伴なう。これ
を避けるため、分割する組の数を少なくし、その数に応
じた角度だけ探触子を回転できるようにしておけば、充
分な受信信号レベルを確保することができ、しかもあら
ゆる方向の異方性にも対応することができる。Also, if the number of sets to be divided is increased, it is possible to cope with the anisotropy of the sample in various directions without rotating the probe, but on the other hand, the received signal level is also lowered. U To avoid this, if the number of groups to be divided is reduced and the probe can be rotated by an angle corresponding to the number, it is possible to secure a sufficient received signal level, and also to make the difference in all directions. It can also be used for orientation.
［考案の効果］ 以上述べたように、本実施例では、探触子を、音響レン
ズの中心に配置した振動子と、対称位置に配置された複
数組の振動子とに分割するようにしたので、試料の異方
性の方向の表面弾性波の音速を微小領域について検出す
ることができる。又、試料の反射レベルやレーリーの臨
界角に応じて中心に配置された振動子の大きさを選択す
ることにより、両方の信号レベルをほぼ同一レベルとす
ることができ、周期ΔＺを精度良く求めることができ
る。[Advantages of Device] As described above, in the present embodiment, the probe is divided into the transducer arranged in the center of the acoustic lens and the plurality of sets of transducers arranged in symmetrical positions. Therefore, the sound velocity of the surface acoustic wave in the anisotropic direction of the sample can be detected in the minute region. Further, by selecting the size of the oscillator arranged at the center according to the reflection level of the sample and the critical angle of Rayleigh, both signal levels can be made almost the same level, and the cycle ΔZ can be obtained accurately. be able to.
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本考案の実施例に係る
探触子の平面図および断面図、第２図（ａ），（ｂ）は
それぞれ従来の探触子の平面図および断面図、第３図は
Ｖ（Ｚ）曲線の波形図、第４図はシリンドリカルのレン
ズの斜視図である。 １……音響レンズ、9,11a1，11a2，11b1，11b2,11c……
電極、10b1，10b2,10c……圧電素子、４……試料。1 (a) and 1 (b) are plan views and sectional views of a probe according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are plan views of a conventional probe, respectively. A sectional view, FIG. 3 is a waveform diagram of a V (Z) curve, and FIG. 4 is a perspective view of a cylindrical lens. 1 ... Acoustic lens, 9,11a 1 , 11a 2 , 11b 1 , 11b 2 , 11c ……
Electrodes, 10b 1 , 10b 2 , 10c ... Piezoelectric element, 4 ... Sample.
Claims (4)
れた振動子を備え、この振動子の励振により一点に集束
する超音波ビームを放射する超音波探触子において、前
記振動子を、音響レンズの中心に配置された振動子と、
この振動子の中心に関して対称位置に配置され放射超音
波をレーリーの臨界角で集束させる２つの他の振動子を
１組とする複数組の他の振動子とで構成し、前記中心に
配置された振動子と前記組の他の振動子とを同時に励振
し、それら各振動子の受信信号を合成して１つの受信信
号とすることを特徴とする超音波探触子。1. An ultrasonic probe comprising an acoustic lens and a transducer attached to the acoustic lens, and radiating an ultrasonic beam focused at one point by exciting the transducer, wherein the transducer is the acoustic lens. The oscillator placed in the center of
This oscillator is composed of a plurality of sets of other oscillators, one set of which is a set of two other oscillators arranged at symmetrical positions with respect to the center of the oscillator and converging the radiated ultrasonic waves at the Rayleigh critical angle. The ultrasonic probe is characterized in that the transducer and the other transducer of the set are simultaneously excited, and the reception signals of the respective transducers are combined into one reception signal.
圧電素子およびこの圧電素子の両面に設けられた電極で
構成されていることを特徴とする超音波探触子。2. The oscillator according to claim 1, wherein
An ultrasonic probe comprising a piezoelectric element and electrodes provided on both surfaces of the piezoelectric element.
び一方の前記電極は前記各振動子毎に分割され、前記電
極の他方は共通の電極とされていることを特徴とする超
音波探触子。3. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the piezoelectric element and one of the electrodes are divided for each transducer, and the other of the electrodes is a common electrode. Tentacles.
前記各振動子毎に分割され、前記圧電素子および前記電
極の他方は前記各振動子に共通に用いられることを特徴
とする超音波探触子。4. The super device according to claim 2, wherein one of the electrodes is divided for each of the vibrators, and the other of the piezoelectric element and the electrode is commonly used for each of the vibrators. Sonic probe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989047699U JPH0731169Y2 (en) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | Ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989047699U JPH0731169Y2 (en) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | Ultrasonic probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140465U JPH02140465U (en) | 1990-11-26 |
| JPH0731169Y2 true JPH0731169Y2 (en) | 1995-07-19 |
Family
ID=31563860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989047699U Expired - Lifetime JPH0731169Y2 (en) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | Ultrasonic probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731169Y2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59104549A (en) * | 1982-12-07 | 1984-06-16 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic microscope |
| DE3409956A1 (en) * | 1984-03-17 | 1985-09-26 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | ACOUSTIC LENS ARRANGEMENT |
| JPS63308557A (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Koji Toda | Ultrasonic microscope |
-
1989
- 1989-04-25 JP JP1989047699U patent/JPH0731169Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02140465U (en) | 1990-11-26 |
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