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

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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。