Ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников

(19) (11) 51)5 6 01 Й 29/04 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРОКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ 2 ной техГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЙПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1146591, кл. С 01 М 29/04, 1985.(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ И. ПОЛУПРОВОДНИКОВ(57) Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано дляопределения акустических свойств распла-вов металлов, Целью изобретения является расширение диапазона контроля за счет стабилизации амплитуды проходящей ульт: развуковой 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 паэ 4, глубина которого 0,1-0,5 мм, а ширина определяется соотношением д/О0,1, где б - ширина паза; О - диаметр пьезоэлемента, Оптимальное зна-чение глубины паза лежит в пределах 0,1 - 0,5 мм. Использование паза позволяет проводить измерения при частотах до 100 МГц, 1 ил.Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано дляопределения акустических свойств расплавов металлов и полупроводников, характеризующихся высокими температурами и 5агрессивностью,Известен ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников, содержащий волновод сультразвуковым чувствительным элементом 10и прокладкой из борного ангидрида, не превышающий четверти д 1 тйны волны ультразвука.Однако известный ультразвуковой преобразователь пригоден для работы на сравнительно низких частотах (до 5 МГц). Приповышении частоты (до 100 МГц) толщинаслоя борного ангидрида и неровности нэ егоповерхности становятся соизмеримыми сдлиной волны высокочастотного ультразвука. Это приводит к нестабильности амплитуды ультразвуковой волны, и измерениезатухания ультразвука становится практически невозможным,Цель изобретения - расширение диапазона контроля за счет стабилизации амплитуды проходящей ультразвуковой волны.Поставленная цель достигается тем, чтов ультразвуковом преобразователе по авт.св. % 1146591, содержащем волновод с чувствительным элементом и прокладкой изборного ангидрида, нэ рабочем торце волновода вдоль его,диаметра выполнен паз,глубина которого составляет 0,1-0,5 мм,а ширина определяется соотношением 35- :0,1, где б - ширина паза; 0 - диаметр(1пьезоэлемента.На чертеже представлен ультразвуковой преобразователь для контроля расплавов металлов и полупроводников,Ультразвуковой преобразователь соборного ангидрида,Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом, 55 держит волновод 1, закрепленный на одном из его торцов ультразвуковой чувствительный элемент 2, нанесенную на другой торец волйоводэ 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 отражателеми притирают возвратно-вращательнымидвижениями,При каждом вращательном движенииребро между торцом волновода и боковойгранью паза срезает борный ангидрид с поверхности отражателя и собирает его в паз.Последовательное осуществление таких действий приводит к уменьшению толщины барного ангидрида и удалениюнеровностей на его поверхности, В результате достигается необходимое условие малости толщины борного ангидрида посравнению с длиной волны ультразвука иамплитуда выходного рабочего сигнала становится стабильной,Далее устанавливают необходимоерасстояние между рабочим торцом и отражателем и возбуждают ультразвуковой чувствительный элемент 2. Ультразвуковойсигнал, прошедший через расплав и отраженный от отражателя, принимают тем жечувствительным элементом. Геометрические размеры паза должны удовлетворятьтребованию исключения влияния интенсивности ультразвука, проходящего через паз,на стабильность амплитуды рабочего сигнала.Если паз достаточно велик, напримерего ширина достигает половины диаметрасечения ультразвукового пучка, задаваемого площадью излучающей поверхности пьезоэлемента, то интенсивность ультразвука,проходящего через паз, соизмерима с интенсивностью ультразвука, проходящего через ненарушенную гладкую поверхностьрабочего торца волновода,Поскольку интенсивность ультразвука,проходящего через паз, изменяется из-затемпературной зависимости свойств борного ангидрида, сравнительно толстым слоемсобранного в паз, то суммарная амплитударабочего сигнала нестабильна.Оптимальноезначение глубины пазале 5 жит в пределах 0,1-0,5 мм, при этом необходимо, чтобы ребра между торцом волноводаи боковыми гранями паза были четко выражены; для выполнения этого требования достаточно глубины 0,1 мм, Увеличение0 глубины более 0,5 мм не целесообразно.Выполнение паза в ультразвуковопреобразователе для контроля расплавометаллов и полупроводников дает возможность проводить высокочувствительныизмерения параметров распространениультразвука при высоких частотах д100 МГц).Формула изобретенияУльтразвуковой преобразователь дконтроля расплав; металлов и полупр.1755173 Составитель В. ГлазовТехред М.Моргентал, Корректор С. Лисина Редактор А, Огар Заказ 2889 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 водников но авт. 1+ 1146591, о тл и ч а ющ и й с я 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 6 - ширина паза, а 0 -6диаметр пьезоэлемента,5