超音波探触子

【目的】高周波領域での、圧電素子と音響レンズとの間の不整合を是正したい。
【構成】圧電素子の下部電極と音響レンズとの間に、音響整合層を設けた。この場合、厚みは、音波の波長の４分の１の大きさ、音響インピーダンスＺは、圧電素子と音響レンズの音響インピーダンスをＺ₁、Ｚ₂とした時、Ｚ＝（Ｚ₁・Ｚ₂）^1/2とした。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波顕微鏡の探触子、特に高周波用に好適な超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の超音波顕微鏡の探触子を示す図である。圧電素子２の上部電極１が接着され、下部には下部電極３を介して音響レンズ５が接着されている。音響レンズ５の先端部は凹面部６ａとなっており、この凹面部６ａには、音響整合層６を接着させている。音響整合層６の厚みはこの材質中を通過する音波の波長の１／４の厚みとする。探触子として使用する場合には、被検体８との間に水滴７を付加して、この水滴７を介して超音波の送波及び受波を行う。
【０００３】圧電素子２、音響レンズ５、音響整合層６の材料としては以下のものがある。
圧電素子２……Ｚ_n０音響レンズ５……サファイア音響整合層６……カルコゲナイト系の材料この他の材料もある。いずれにしろ、各材料は、それぞれの目的によって選ばれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例は、種々の材料を選択しても、超音波の周波数が大きくなった場合、圧電素子２と音響レンズ５との間での音響上の整合が問題になる。これは、高周波の超音波を使った場合、音響レンズとの音響インピーダンスの差が減衰に対しより大きな影響を与えるためである。音響レンズ５と水滴（媒質）７との間では、音響レンズ５の音響インピーダンスとの差は整合層６の材料選択によって解決可能である。しかし、圧電素子２と音響レンズ５との間では、両材料の選択によっての整合の可能性もあるが、現実には、圧電素子２の材料は限られたものであり、両材料の選択による整合は困難である。
【０００５】本発明の目的は、高周波の超音波でも、圧電素子と音響レンズとの整合を可能にしてなる超音波探触子を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電素子の下部電極と音響レンズとの間に音響整合層を設けた（請求項１）。更に、音響整合層の音響インピーダンスＺは、Ｚ＝（Ｚ₁・Ｚ₂）^1/2とし、厚みはλ／４とした（ここで、Ｚ₁、Ｚ₂とは圧電素子２、音響レンズ５の音響インピーダンス、λは音響整合層の厚さである）（請求項２）。
【０００７】
【作用】本発明によれば、音響整合層によって、圧電素子と音響レンズとの音響的整合がとられる（請求項１、２）。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の探触子の実施例図である。本実施例は、下部電極と音響レンズ５との間に、音響整合層４を設けた点が特徴である。音響整合層４の厚みは、λ／４とした。ここで、λとはこの材質を通過する音波の波長である。更に、整合層４の音響インピーダンスＺは、Ｚ＝（Ｚ₁・Ｚ₂）^1/2とした。ここで、Ｚ₁は圧電素子２の音響インピーダンス、Ｚ₂は音響レンズ５の音響インピーダンスである。具体例としては、圧電素子２をＺ_n０、音響レンズ５をサファイアで形成した場合、音響整合層４はＰＺＴで形成すればよい。
【０００９】以上の音響インピーダンス４を設けたことによって、圧電素子２と音響レンズ５とは、音響的マッチングをはかることができた。これによって、圧電素子２と音響レンズ５との間では超音波の送波及び受波が最大パワーで実現できた。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、圧電素子と音響レンズとの間に、両者を整合させるための音響整合層を設けたので、両者のミスマッチはなくなる。特に高周波領域でのミスマッチ是正に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波探触子の実施例図である。
【図２】従来の超音波探触子を示す図である。
【符号の説明】
１上部電極
２圧電素子
３下部電極
４音響整合層
５音響レンズ
６音響整合層

【特許請求の範囲】
【請求項１】上下に電極を有する圧電素子と、下部電極側に設けた音響レンズと、より成る超音波探触子において、上記下部電極と音響レンズとの間に音響整合層を設けてなる超音波探触子。
【請求項２】上記音響整合層は、圧電素子の音響インピーダンスをＺ₁、音響レンズの音響インピーダンスをＺ₂とした時、その音響インピーダンスＺをＺ＝（Ｚ₁・Ｚ₂）^1/2とし、その厚さをλ／４（λは音響整合層を通過する音波の波長）としてなる請求項１の超音波探触子。

【図１】