Ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для , определения акустических свойств рэспла- BOB металлов. Целью изобретения является расширение диапазона контроля за счет стабилизации амплитуды проходящей ультразвуковой волны. В ультразвуковом преобразователе , содержащем волновод 1, ультразвуковой чувствительный элемент 2 и прокладку 3 из борного ангидрида, на рабочем торце волновода вдоль его диаметра выполнен паз 4, глубина которого 0,1-0,5 мм, а ширина определяется соотношением d/D 0,1, где d - ширина паза; D - диаметр пьезоэлемента. Оптимальное значение глубины паза лежит в пределах 0,1- 0,5 мм. Использование паза позволяет проводить измерения при частотах до 100 МГц. 1 ил. , 4 сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s 6 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1146591 (21) 4797855/28 (22) 28,03.90 (46) 15.08.92. Бюл. ¹ 30 (71) Московский институт электронной техники (72) В.M.Ãëàçîâ, С.Г.Ким и Г.К.Мамбетерзина (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1146591, кл. G 01 N 29/04, 1985. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ И. ПОЛУПРОВОДНИКОВ (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для определения акустических свойств распла- вов металлов, Целью изобретения является расширение диапазона контроля за счет стабилизации амплитуды проходящей ультразвуковой волны. В ультразвуковом преобразователе, содержащем волновод 1, ультразвуковой чувствительный элемент 2 и прокладку 3 иэ борного ангидрида, на рабочем торце волновода вдоль его диаметра выполнен паз 4, глубина которого

0,1-0,5 мм, а ширина определяется соотношением d/D 0,1, где d —; D — . диаметр пьезоэлемента, Оптимальное значение глубины паза лежит в пределах 0,1—

0,5 мм. Использование паза позволяет проводить измерения при частотах до

100 МГц. 1 ил.

1755173

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для определения акустических свойств расплавов металлов и полупроводников, характеризующихся высокими температурами и 5 агрессивностью.

Известен ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников, содержащий волновод с ультразвуковым чувствительным элементом 10 и прокладкой из борного ангидрида, не превышающий четверти фтйны волны ультразвука.

Однако известный ультразвуковой преобразователь пригоден для работы на срав- 15 нительно низких частотах (до 5 МГц). При повышении частоты (до 100 МГц} толщина слоя борного ангидрида и неровности на его поверхности становятся соизмеримыми с длиной волны высокочастотного ультразву- 20 ка. Это приводит к нестабильности амплитуды ультразвуковой волны, и измерение затухания ультразвука становится практически невозможным, Цель изобретения — расширение диапа- 25 зона контроля за счет стабилизации амплитуды проходящей ультразвуковой волны.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе по авт. св. 1Ф 1146591, содержащем волновод с чув- 30 ствительным элементом и прокладкой из борного ангидрида, на рабочем торце волновода вдоль его,диаметра выполнен паз, глубина которого составляет 0,1-0,5 мм, а ширина определяется соотношением 35 — 0,1, где d — ширина паза; 0 — диаметр

d пьезоэлемента.

На чертеже представлен ультразвуковой преобразователь для контроля распла- 40 вов металлов и полупроводников.

Ультразвуковой преобразователь соборного ангидрида, Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом, 55 держит волновод1, закрепленный на одном из его торцов ультразвуковой чувствительный элемент 2, нанесенную на другой торец волйовода прокладку 3 из борного ангидрида и паз 4.

Паз на торце волновода пропиливают алмазным диском или сапфировой пластиной в случае использования кварцевого волновода или надфилем, если волновод изготовлен из металла, далее наносят слой

После нагрева расплава (не обозначен) выше 450 С(температура плавления борного ангидрида) ультразвуковой преобразователь погружают в контролируемую жидкость рабочим концом с пазом и слоем борного ангидрида, смыкают с отражателем и притирают возвратно-вращательными движениями.

При каждом вращательном движении ребро между торцом волновода и боковой гранью паза срезает борный ангидрид с поверхности отражателя и собирает его в паз.

Последовательное осуществление таких действий приводит к уменьшению толщины барного ангидрида и удалению неровностей на его поверхности. B результате достигается необходимое условие малости толщины борного ангидрида по сравнению с длиной волны ультразвука и амплитуда выходного рабочего сигнала становится стабильной, Далее устанавливают необходимое расстояние между рабочим торцом и отражателем и возбуждают ультразвуковой чувствительный элемент 2. Ультразвуковой сигнал, прошедший через расплав и отраженный от отражателя, принимают тем же чувствительным элементом. Геометрические размеры паза должны удовлетворять требованию исключения влияния интенсивности ультразвука, проходящего через паз, на стабильность амплитуды рабочего сигнала.

Если паз достаточно велик, например его ширина достигает половины диаметра сечения ультразвукового пучка, задаваемого площадью излучающей поверхности пьезоэлемента, то интенсивность ультразвука, проходящего через паз, соизмерима с интенсивностью ультразвука, проходящего через ненарушенную гладкую поверхность рабочего торца волновода.

Поскольку интенсивность ультразвука, проходящего через паз, изменяется из-за температурной зависимости свойств борного ангидрида, сравнительно толстым слоем собранного в паз, то суммарная амплитуда рабочего сигнала нестабильна.

Оптимальноезначение глубины пазале5 жит в пределах 0,1-0,5 мм, при этом необходимо, чтобы ребра между торцом волновода и боковыми гранями паза были четко выражены; для выполнения этого требования достаточно глубины 0,1 мм, Увеличение

0 глубины более 0,5 мм не целесообразно.

Выполнение паза в ультразвуково преобразователе для контроля расплаво металлов и полупроводников дает возмож ность проводить высокочувствительны измерения параметров распространени ультразвука при высоких частотах (д

100 МГц).

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь д контроля расплав ". металлов и полупр .

1755173

Составитель В. Глазов

Техред M.Mîðråíòàë, Корректор С. Лисина

Редактор А, Огар

Заказ 2889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 водников пп авт. 1Ф 1146591, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью расширения диапазона контроля, нэ рабочем торце волновода вдоль его диаметра выполнен паз, глубина которого составляет 0,10,5 мм, а ширина определяется соотношением — < 0,1, где d — ширина паза, а 0— о диаметр пьезоэлемента.