マイクロLFB超音波デバイスの開発

摘要

直線集束ビーム超音波材料解析(LFB-UMC)システムは、水を負荷した試料表面を伝搬する漏洩弾性表面波(LSAW)の位相速度を計測することで、単結晶材料をはじめとする様々な固体材料の定量評価ができる。本報では、その測定において空間分解能を改善するためにマイクロLFBデバイスを開発した。 通常のLFBデバイスとの違いは、マイクロLFBデバイスはZnO薄膜トランスデューサの装着面が大きな曲率半径の円筒状の凸面となっている点である。点集束ビーム超音波デバイスを受波プローブとして、225MHzで集束音場を測定することによってデバイスの空間分解能を評価した。非集束方向（LSAW伝搬方向と垂直な方向）の音場の3dB-down幅は、通常のLFBデバイスでは0.92mmであったのに対し、マイクロLFBデバイスでは0.26mmに改善された。 また、異方性結晶に対するLSAW速度の伝搬方向依存性の測定を通して、異方性検出能力を有することを実証した。 Z-cut ZnO結晶試料に対するLSAW速度分布測定の結果、通常のLFBデバイスでは観測されなかった速度変化や不均一性をマイクロLFBデバイスでは検出できることを示した。このデバイスは貴重な微小試料の評価に有用となるであろう。