Способ изготовления акустической линзы

(19 д 5 И 4 В 06 В 3 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСК диагностике и акустическойЦель изобретения - расширениетей способа и улучшение фоксвойств акустической линзы вдах. Способ заключается в фоакустического показателя прелстеклянном стержне с помощьюной диффузии. В качестве матерня используют стекло, содЕржа.8)ЗГОТОВЛЕНИЯ АК Ъе относится к техни азначено для получе стических линз с пл хностями, применяе дефектоскопии, медиц Т ческои ния неоскими мых в инской(54) СПОСОБ ИЧЕСКОЙ ЛИНЗ(57) Изобретениакустике и предноднородных акурабочими поверультразвуковой ВИДЕТЕЛЬСТВУ л.47ий технологический инстиумажной промышленностиовнч, П. М. Валов,Р. А. Нахапетян голографии.возможносусирующих жидких срермировании омления в ионообмениала стержщее 5 Ю 2 и ибо таллий, калий, либо- расплав катион, по одного стекИзобретение относится к технической акустике и может найти применение при создании линз для ультразвуковой дефектоскопии, медицинской диагностики и акустической томографии.Известны способы изготовления однородных и неоднородных акустических линз различных конструкций, выполненных из разнообразных материалов и имеющих всевозможные формы ограничивающих их поверхностей.Цель изобретения - расширение возможностей способа и улучшение фокусирующих свойств линзы.На фиг. 1 представлена схема работы полученной предлагаемым способом акустической линзы с ходом акустического луча в ней; на фиг. 2 - схема осуществления способа; на фиг. 3 - график, иллюстрирующий диапазоны изменения акустических волновых сопротивлений для продольных УЗВ (2) в линзах, полученных предлагаемым способом (кривые 1 - 4) и при помощи известного способа (кривая 5) в зависимости от мольной концентрации окисла ИО, содержащегося в исходном стекле, где Р - Т 1, Св, йЬ, К, йа или Ы; на фиг. 4зависимости инкрементов скоростей поперечных УЗВ (Лг/ЛС) для стекол системы 5 Ю - Р,О при постоянной концентрации ЯО С=25 мол.% в предлагаемом способе (участок 6 кривой) и в известном способе (участок 7 кривой).Акустическая линза 1, контактирующая со средой 2 (фиг. 1), выполнена в виде стержня с плоскопараллельными торцами, перпендикулярными его оси. Линза изготовлена из звукопроводящего материала, например стекла, причем создано аксиально-симметричное распределение акустического показателя преломления по закону 1Т2 п,(1) где по и а(г) - акустические показатели преломления на оси линзы и на расстоянии г от нее соответственно;1. - длина периодичности осцилляции акустического луча в теле стержня (линзы).В такой линзе согласно распределению (1) скорость упругих волн возрастает от оси стержня (линзы) к поверхности вдоль радиуса, что приводит к искривлению первоначального фронта акустической волны в теле линзы и, следовательно, к фокусировке упругой волны на определенном расстоянии от входного торца линзы. Далее акустические лучи становятся расходящимися, но за счет рефракции в неоднородной среде снова сходятся на оси линзы через определенное расстоянии вдоль нее. Таким образом, акустический луч, падающий первоначально в направлении, параллельном оси стержня, ос 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 циллирует с некоторым периодом Е (фиг. 1), определяемым распределением упругих свойств и в случае фокусирующего (параболического) распределения равным где оо и о(Я) - скорости УЗВ на оси линзы ина ее поверхности соответственно;Я - радиус линзы,Описанные явления имеют место в случае параболического распределения упругих свойств (1), которое сравнительно просто осуществляется методом ионообменной диффузии в предлагаемом способе.Способ осуществляют следующим образом.Заготовка для линзы 3, представляющая собой стержень из стекла состава 50 - ИО, где катионом Я может быть Т 1, Св, ЯЬ, Я или Ма, предварительно разогревается до нужной температуры внутри шахтной вертикальной печи 4, после чего погружается в расплав солей 5, содержащий катион, по массе меньший, чем катион Я стекла заготовки, при этом расплав находится в термостойком стакане 6. Температура расплава измеряется термопарой 7 и поддерживается автоматическим управляющим прибором 8 в течение всего заданного времени. После окончания процесса лечь выключают, открывают крышку 9 и охлаждают заготовку 3, вынутую из расплава.После остывания полученной линзы вместе с печью до 60 - 100 С ее вынимают, при этом она готова к использованию. Время процесса, его температура и размеры заготовки определяются так же, как и в известном способе, так как в предлагаемом способе используется тот же процесс ионообменной диффузии, однако проводимый в других составах стекол и расплавов, что дает заметные преимущества в смысле линзы по сравнению с известным способом.В предлагаемом способе применены системы силикатных стекол (50 р - ЯО), в которых катионом Я может быть К, Ю, Св или Т 1, при этом в них практически не наблюдаются кристаллизационные процессы, диапазон рабочих температур ведения процесса ниже на 100 в 2 С, чем в известном способе, а величины акустических сопротивлений на 30 - 50 О меньше, что приводит к увеличению энергетического коэффициента прохождения Ипри работе линзы в воде на 30 - 40 О. Кроме того, исходные стекольные системы в предлагаемом способе обладают большими относительными изменениями (инкрементами) механических свойств, т, е. скорости УЗВ при ионообменных реакциях изменяются значительнее в расчете намол.о измененной концентрации катиона Я стекла (фиг. 4). Большие инкременты механических свойств исходных стекол позволяют полчать линзы с малым рабочим отрезком 5 (фиг. 1), который непосредственно зависит от длины периодичности 1. и определяется как где 2 - длина линзы вдоль оси, что, в свою очередь, позволяет просто получать короткофокусные и одновременно малые по длине акустические линзы, которые обладают и меньшим собственным поглощением УЗВ за счет малого акустического пути.Предлагаемый способ позволяет улучшить механические свойства линзы за счет снижения температуры ведения и уменьшения кристаллизационных процессов в ее объеме, улучшить условия согласования линзы, работающей в жидкости, за счет снижения ее акустического сопротивления, получать короткофокусные и малые по длине линзы с небольшим собственным поглощением в них УЗВ, получать одинаковые по размерам линзы, но с различными фокусирующими свойствами, расширить класс материалов для заготовок линз и расплавов, что повышает технологичность способа. Способ изготовления акустичес путем формирования распределени ческого показателя преломления в ном стержне с помощью ионообме фузии из расплава, отличающийся с целью расширения возможносте и улучшения фокусирующих свойс в качестве материала стержня и стекло, содержащее 5 Ю и ЯО, г ном Я является либо таллий, ли либо рубидий, либо калий, либо на качестве расплава - расплав сол жащий щелочной катион, по массе чем катион Й исходного стекла. кои линзы я акусти-.стекляниной дифтем, что, й способа тв линзы, спользуют де катиобо цезий, трий, а в ей, содерменьший,Составитель Срь Техред И. ВересТираж 443арственного комитета СССР по035, Москва, Ж - 85, Раушсо-полиграфическое предприяти Редактор С. Пек Заказ 6641/13 ВНИИПИ Госуд 11 Производствен