제 3 장 장비

 

3-3 진동자의 재질별 특성
진동자는 전기적, 화학적으로 대단히 안정한 수정(Quartz), 수신효율이 가장 우수한 황산리튬, 송신효율이 우수한 BaTiO3, PbNb2O6, PZT 등의 세라믹등이 주로 사용된다.

(1) 수정
수정은 전기적, 화학적으로 대단히 안정하며 대부분의 액체속에서는 잘 용해되지 않으며, 고온에서도 사용할수 있으며, 잘 닳지 않아 수명이 길다. 반면에 불필요한 진동양식을 나타내기 쉬우므로 파형변환이 심하고, 저주파수에서도 고전압이 필요하며, 초음파의 발생효율이 상대적으로 매우 낮기 때문에 최근에는 그다지 많이 사용되지 않는다.

(2) 황산리튬( : Lithium Sulfate )
초음파에너지의 수신효율이 가장 좋다.
초음파의 발생효율은 세라믹과 수정의 중간정도이며 음향임피던스가 낮아 쉽게 흡음되기 때문에 수침용탐촉자로 많이 사용되지만, 물에 용해되기 때문에 수침용탐촉자로 사용할때에는 철저한 방수처리를 해야한다. 또한 경년변화가 없어 수명이 길고 파형변환의 영향을 거의 받지 않으며 발생하는 초음파의 펄스폭을 적게할 수 있기 때문에 분해능을 개선할수 있다.
그러나 깨어지기 쉽고 고온에서는 결정이 이탈되기 때문에 75℃이하의 온도에서만 사용할수 있다.

(3) 니오비옴산리튬( : Lithium Niobate)
고주파수의 탐촉자를 제작하는데 적당하며, 음향임피던스는 PZT와 비슷하며 임계온도가 1210℃이기 때문에 가장 높은 온도에서 사용할수 있으나 발생되는 초음파의 펄스폭이 크기 때문에 분해능은 좋지 않다.

(4) 티탄산바륨( : Barium Titanate )
화학적으로 대단히 안정하며 초음파발생 및 송신 효율은 PZT다음으로 좋으며 불용성이다. 그러나 커다란 단결정(Single Crystal)으로 만드는 것이 어렵기 때문에 소결자기로서 만들어야 하며 수신능력이 가장 낮다. 또한 발생되는 펄스폭이 매우 크기 때문에 분해능이 매우 낮으며 임계온도가 120℃이므로 고온에서는 사용할 수 없다.

(5) 니오비옴산납( )
세라믹 재질중에서는 초음파발생 및 송신효율은 다소 떨어지며 수신능력은 유사하다. 그러나 펄스의 감쇠상수가 매우 크고 음향임피던스가 작기 때문에 흡음재를 부착하지 않아도 분해능이 우수한 특별한 장점이 있으며 임계온도가 높기 때문에 고온에서의 사용이 가능하다.
(6) 지르콘-티탄산납(PZT : Lead Zirconate titanate)
초음파발생 및 송신효율은 가장 우수하며 전기적, 기계적 접촉성도 비교적 좋다. 수신효율도 비교적 양호한 편이며 분해능은 티탄산바륨과 니오비옴산납의 중간정도이다.

  진동자의 재질 중 수신효율이 가장 우수한 것은?

BaTiO3 LiSO4