細いチューブの内壁を伝わる弾性表面波を用いたファイバスコープ型超音波プローブ

Research Project

Project/Area Number	09875084
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	電子デバイス・機器工学
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	山田顕東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80134021)
Project Period (FY)	1997
Project Status	Completed (Fiscal Year 1997)
Keywords	超音波トランスジューサ / ファイバスコープ / 中空円筒導波路 / コニカル形トランスジューサ / 超音波プローブ / 漏洩弾性表面波 / モード変換 / 超音波診断
Research Abstract	1.溶融石英製のチューブ状導波路(内外径比2.78)に沿って伝搬する軸対称モード弾性波の速度分散曲線を理論解析により求め、チューブの内壁を伝わる表面波速度と[周波数×内径]の関係を調べた。また、この円筒内部に水を満たした場合についても速度分散曲線を求め、種々の伝搬モードについて、その伝搬速度と水中および円筒中での変位分布を明らかにした。 2.内径3.6mm,外径10mm,長さ100mmの溶融石英チューブの端部に内径3.6mm,外径9.7mm,厚さ0.27mmの圧電体を貼り付け、エッジボンディッド・トランスジューサ法により周波数3.6MHzにおいてチューブ内壁を伝搬する弾性表面波の発生・検出実験を行った。これにより、チューブ内壁を伝わる表面波の速度や伝搬損失、チューブ外壁へ他の媒質が接触した場合の影響などを明らかにした。 3.上記のチューブ状導波路の端部を水に入れ、内壁を伝搬する表面波からのモード変換を利用して水中に超音波を放射し、音場分布を調べた。その結果、チューブの端部より1.5mmの付近で高い音圧強度が得られ、予想通りチューブの内壁を伝わる弾性表面波から水中バルク超音波へのモード変換によってレイリー角で決まる方向に集束超音波が放射されることが確かめられた。また、スライドグラスを反射体としたパルス超音波の送受信実験では反射体のエコーが捉えられ、本手法による超音波撮像の可能性が検証された。