吉村 一穂¹, 川島 徳道¹, 竹内 真一¹, 内田 武吉², 菊池 恒男², 黒澤 実³

Kazuho YOSHIMURA¹, Norimichi KAWASHIMA¹, Shinichi TAKEUCHI¹, Takeyoshi UCHIDA², Tsuneo KIKUCHI², Minoru KUROSAWA³

¹桐蔭横浜大学大学院工学研究科医用工学専攻, ²産業技術総合研究所計測標準研究部門, ³東京工業大学大学院総合理工学研究科物理情報システム専攻

¹Department of Biomedical Engineering, Graduate School of Engineering, Toin University of Yokohama, ²National Metrology Institute of Japan，National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, ³Department of Information Processing, Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology

キーワード :

【はじめに】
水熱合成法によるPZT多結晶膜は広帯域な周波数特性を持つ超音波プローブが実現可能な上に素材がチタンであれば複雑な形状や微小なものにも成膜が可能である．これに着目し，当研究室では微小なチタンワイヤ端面にPZT多結晶膜の成膜を行い，小型ニードル型ハイドロホンの開発とその評価を行ってきた．しかしながら，従来型ハイドロホンは受波感度の周波数特性に径方向からの共振が原因と思われる不要なピークやディップが見られた．また，ワイヤを使用していたのでPZT多結晶膜を成膜した端面と反対側の端面から反射して生ずる不要なバックエコーの存在が問題となっていた．これらの問題を解決するためにチタン箔上にPZT多結晶膜を成膜した円形ユニモルフ振動体を用いて小型メンブレン型ハイドロホンを試作したので報告する
【作製方法】
試作したハイドロホンの構造図をFig. 1に示す．水熱合成法を用いて厚さ50mmのチタン箔にPZT多結晶膜を成膜して直径3.6mmの円形のユニモルフ振動体を作製した．これに金を蒸着し，その箇所に導電性ペーストを用いて信号線となる金属パイプを接続，それをGNDで覆った構造になっている．
【受信実験】
音源には共振周波数15 MHzの水浸形超音波プローブを使用した．送信に使用したファンクションジェネレータの設定は周波数10 MHz，繰り返し周期10ms，電圧振幅1 V0-pのバースト波とし，測定距離は85mmとした．ファンクションジェネレータから出力されたバースト波はパワーアンプにより55 dB増幅し，プローブに印加される．これにより水中に放射された超音波はハイドロホンに伝わり，発生した電気信号は，パルサーレシーバにより60 dB増幅されオシロスコープ上に表示される．波漣長20波の受信波形をFig. 2に示す．
【まとめ】
試作した小型メンブレン型ハイドロホンを用いることで送信波とほぼ同形の超音波パルス波形を受信することが確認できた．なお，従来型ハイドロホンで問題となっていたバックエコーはオシロスコープ上に現れなかった．今後，受波感度の周波数特性を測定し，この特性に出現するピークやディップの問題を解決できたか否かを確認する．