JP2010107446A - Surface acoustic wave element - Google Patents
Surface acoustic wave element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010107446A JP2010107446A JP2008281740A JP2008281740A JP2010107446A JP 2010107446 A JP2010107446 A JP 2010107446A JP 2008281740 A JP2008281740 A JP 2008281740A JP 2008281740 A JP2008281740 A JP 2008281740A JP 2010107446 A JP2010107446 A JP 2010107446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface acoustic
- acoustic wave
- circuit
- substrate
- excited
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
本発明は、弾性表面波素子に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave device.
平坦な基体上に配置された平坦な圧電体の上面の相互に離間した2つの位置に弾性表面波励起手段及び弾性表面波検知手段が相互に対向して配置された板状の弾性表面波素子は従来良く知られている。 A plate-like surface acoustic wave element in which surface acoustic wave excitation means and surface acoustic wave detection means are arranged opposite to each other at two positions on the upper surface of a flat piezoelectric body arranged on a flat substrate. Is well known in the art.
このような従来の板状の弾性表面波素子においては、弾性表面波励起手段及び弾性表面波検知手段の夫々としてすだれ状電極(櫛形電極とも呼ばれている)が使用されている。弾性表面波励起手段に高周波電流が供給されると弾性表面波励起手段は圧電体の上面に弾性表面波を励起し励起された弾性表面波を平坦な圧電体の上面に沿い弾性表面波検知手段に向かい伝搬させ弾性表面波検知手段により検知させる。 In such a conventional plate-shaped surface acoustic wave element, interdigital electrodes (also called comb-shaped electrodes) are used as the surface acoustic wave excitation means and the surface acoustic wave detection means, respectively. When a high-frequency current is supplied to the surface acoustic wave excitation means, the surface acoustic wave excitation means excites the surface acoustic wave on the upper surface of the piezoelectric body, and the excited surface acoustic wave is detected along the upper surface of the flat piezoelectric body. And is detected by the surface acoustic wave detection means.
このような従来の板状の弾性表面波素子は、遅延線,発振器の為の発振素子及び共振素子,周波数選択フィルター,化学センサー,バイオセンサー,そしてリモートタグ等に使用されている。そして、圧電体の上面の弾性表面波励起手段と弾性表面波検知手段との間の距離を長くとれればとれるほど、弾性表面波素子を利用したこれら種々の装置の精度は高まる。 Such conventional plate-like surface acoustic wave devices are used in delay lines, oscillation and resonance devices for oscillators, frequency selective filters, chemical sensors, biosensors, remote tags, and the like. The longer the distance between the surface acoustic wave excitation means and the surface acoustic wave detection means on the upper surface of the piezoelectric body, the higher the accuracy of these various devices using surface acoustic wave elements.
しかしながら、このような従来の板状の弾性表面波素子においては、平坦な基体上に配置された圧電体が平坦である為に、弾性表面波励起手段が圧電体の上面に励起した弾性表面波は平坦な圧電体の上面に沿い弾性表面波検知手段に向かい伝搬される間にその伝搬方向に対し直交する方向に拡散してしまい、そのエネルギーを失う。従って、平坦な圧電体の上面において設定可能な弾性表面波励起手段と弾性表面波検知手段との間の距離は、おのずと限りがある。 However, in such a conventional plate-shaped surface acoustic wave element, since the piezoelectric body disposed on the flat substrate is flat, the surface acoustic wave excited by the surface acoustic wave excitation means on the upper surface of the piezoelectric body is provided. Diffuses in a direction perpendicular to the propagation direction while propagating toward the surface acoustic wave detecting means along the upper surface of the flat piezoelectric body, and loses its energy. Accordingly, the distance between the surface acoustic wave excitation means and the surface acoustic wave detection means that can be set on the upper surface of the flat piezoelectric body is naturally limited.
弾性表面波励起手段に供給する高周波電流のエネルギーを増加させ平坦な基体の表面積を拡大すれば、上記距離を長くすることが出来るが、弾性表面波素子の駆動に要する電力が増大し、また弾性表面波素子の外形寸法が大形化する。 If the surface area of the flat substrate is increased by increasing the energy of the high-frequency current supplied to the surface acoustic wave excitation means, the distance can be increased, but the power required for driving the surface acoustic wave element increases and the elasticity is increased. The external dimensions of the surface acoustic wave device are increased.
国際公開 WO 01/45255 号公報(特許文献1)は、弾性表面波を励起させ伝搬させることが出来る球形状の基体の表面に対し弾性表面波励起検知手段としてのすだれ状電極を載置し、基体の半径とすだれ状電極により基体の表面に励起させる弾性表面波の周波数及び幅(基体の表面を弾性表面波が伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向における弾性表面波の寸法)とを所定の条件に設定することにより、すだれ状電極により基体の表面に励起された弾性表面波を、基体の表面に沿い伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく、伝搬させることが出来、ひいては繰り返し周回させることが出来ることが明らかにされている。 International Publication No. WO 01/45255 (Patent Document 1) places interdigital electrodes as surface acoustic wave excitation detection means on the surface of a spherical substrate capable of exciting and propagating surface acoustic waves. Surface radius and frequency of surface acoustic wave excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode (size of surface acoustic wave in a direction perpendicular to the surface of the substrate along the surface of the surface) Is set to a predetermined condition, and surface acoustic waves excited on the surface of the substrate by the interdigital electrode are diffused infinitely in a direction orthogonal to the direction of propagation along the surface of the substrate. It has been clarified that it can be propagated without being transmitted, and thus can be repeatedly circulated.
球形状の基体の表面を弾性表面波が周回する軌跡は、球形状の基体の表面において球形状の基体の最大外周線を含んでいる球の一部が円環状に連続している領域内にあり、この領域を弾性表面波周回路と呼んでいる。そして、球形状の基体を使用したこのような従来の弾性表面波素子は、弾性表面波周回路に沿い弾性表面波周回路の延出方向と交差する方向に拡散することなく弾性表面波を多数回周回させることが出来る(即ち、すだれ状電極が弾性表面波を励起させてから弾性表面波周回路を周回する弾性表面波をすだれ状電極が正確に検知することが出来なくなるまでに弾性表面が周回する回数が多い)ので、周回数の増大に伴う弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を精密に測定することが出来る。 The trajectory of the surface acoustic wave that circulates around the surface of the spherical substrate is within a region where a part of the sphere including the maximum outer circumference of the spherical substrate is continuous in an annular shape on the surface of the spherical substrate. This area is called a surface acoustic wave circuit. Such a conventional surface acoustic wave device using a spherical base body generates a large number of surface acoustic waves along the surface acoustic wave circuit without diffusing in the direction intersecting the extending direction of the surface acoustic wave circuit. (I.e., the surface of the elastic surface has not yet been detected until the interdigital electrode can accurately detect the surface acoustic wave that circulates the surface acoustic wave circuit after the interdigital electrode excites the surface acoustic wave.) Therefore, it is necessary to accurately measure the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase lag of the surface acoustic wave, and the degree of reduction of the intensity of the surface acoustic wave. I can do it.
伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度は、球状弾性表面波素子の弾性表面波周回路が接している環境の変化(例えば、ガス濃度の増加)の程度に比例する。従って、上述した種々の程度を測定することは球状弾性表面波素子の弾性表面波周回路が接している環境の変化を測定することを意味する。
弾性表面波を励起させ伝搬させることが可能な球形状の基体の材料としては、水晶,ランガサイト,リチウムナイオベート(ニオブ酸リチウム:LiNbO3),そしてリチウムタンタレート(タンタル酸リチウム:LiTaO3)などの圧電性結晶材料が広く知られている。 Materials for spherical substrates that can excite and propagate surface acoustic waves include quartz, langasite, lithium niobate (lithium niobate: LiNbO 3 ), and lithium tantalate (lithium tantalate: LiTaO 3 ). Piezoelectric crystal materials such as are widely known.
これらの圧電性結晶材料においてランガサイトは、水晶に比べると高価ではあるがリチウムナイオベート(ニオブ酸リチウム:LiNbO3)やリチウムタンタレート(タンタル酸リチウム:LiTaO3)に比べて安価であり、また水晶に比べると電気機械的結合定数が大きくて励起され伝搬された弾性表面波の伝搬速度が比較的遅いので、弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を観察して、球状弾性表面波素子の弾性表面波周回路が接している環境の変化(例えば、ガス濃度の増加)の程度を精密に観測するのが容易である。 In these piezoelectric crystal materials, langasite is expensive compared to quartz, but cheaper than lithium niobate (lithium niobate: LiNbO 3 ) or lithium tantalate (lithium tantalate: LiTaO 3 ). Compared to quartz, the electromechanical coupling constant is large and the propagation speed of surface acoustic waves that are excited and propagated is relatively slow, so the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase delay of surface acoustic waves, Easy observation of the degree of decrease in the intensity of the surface acoustic wave and precise observation of the degree of change in the environment (for example, increase in gas concentration) with which the surface acoustic wave circuit of the spherical surface acoustic wave element is in contact It is.
とはいうものの、ランガサイトを弾性表面波を励起させ伝搬させることが可能な球形状の基体の材料として使用した場合、1つの弾性表面波周回路中を伝搬する弾性表面波の軌跡(経路)を詳細に検討した結果、弾性表面波周回軌跡が異なると伝搬する弾性表面波の強度の減衰の仕方が相互に異なり伝搬速度が相互に異なることがわかった。そして、当然のことながら、伝搬する弾性表面波の強度の減衰の仕方が指数関数的な減衰にできる限り一致し伝搬速度が速くなるほうが環境の変化(例えば、ガス濃度の増加)の程度をより精密に観測することができる。 However, when Langasite is used as a material for a spherical substrate capable of exciting and propagating a surface acoustic wave, the locus (path) of the surface acoustic wave propagating in one surface acoustic wave peripheral circuit As a result, it was found that the intensity of surface acoustic waves propagated differed and the propagation velocity differed when the surface acoustic wave orbits were different. And, naturally, the degree of environmental change (for example, increase in gas concentration) is greater when the attenuation of the intensity of the propagated surface acoustic wave matches the exponential attenuation as much as possible and the propagation velocity becomes faster. It can be observed precisely.
この発明は上記事情の下でなされ、この発明の目的は、弾性表面波を励起させ伝搬させることが可能な球形状の一部で円環形状の弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体の材料としてランガサイトを使用した場合、弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を正確に精密に測定することが出来る、弾性表面波素子を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface acoustic wave revolving substrate including a surface-circumferential circuit having a part of a spherical shape and an annular shape capable of exciting and propagating surface acoustic waves When Langasite is used as the material, the degree of deceleration of the surface acoustic wave propagation speed, the degree of phase lag of the surface acoustic wave, and the degree of reduction of the intensity of the surface acoustic wave can be measured accurately and accurately. It is to provide a surface acoustic wave device.
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従った弾性表面波素子は:弾性表面波が励起可能な結晶材料により形成されていて、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路を含む弾性表面波周回基体と;そして、弾性表面波周回基体の弾性表面波周回路に弾性表面波を励起させて励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い周回させるとともに周回した弾性表面波を検知する弾性表面波励起検知手段と;を備えている。そして、弾性表面波周回基体がランガサイトにより形成されていて、弾性表面波周回基体においては、ランガサイトの1つの結晶軸回りの結晶面が弾性表面波周回基体の外表面と交差した交線が上記外表面の最大外周線となり弾性表面波周回路が上記交線に沿い円環状に設定されており、弾性表面波励起検知手段が弾性表面波周回路において、弾性表面波周回路に励起させ周回させた弾性表面波の減衰が指数関数的な減衰に最も良く一致するとともに上記弾性表面波の伝搬速度が最も早くなる位置に配置されている、ことを特徴としている。 In order to achieve the object of the present invention described above, a surface acoustic wave device according to the present invention is formed of a crystal material capable of exciting surface acoustic waves, and is defined and excited in an annular shape by a part of a spherical surface. A surface acoustic wave circuit including at least one surface acoustic wave circuit capable of circulating the surface acoustic wave; and the elasticity excited by exciting the surface wave in the surface wave circuit of the surface wave circuit And surface acoustic wave excitation detecting means for detecting surface acoustic waves that circulate along the surface acoustic wave circuit and detect the surface acoustic waves that have circulated. The surface acoustic wave orbiting base is formed of langasite, and in the surface acoustic wave orbiting base, there is an intersecting line in which the crystal surface around one crystal axis of the langasite intersects the outer surface of the surface acoustic wave orbiting base. The surface acoustic wave circuit is set in an annular shape along the line of intersection, and the surface acoustic wave excitation detecting means excites the surface acoustic wave circuit in the surface acoustic wave circuit to circulate. The surface acoustic wave attenuation is best matched with the exponential attenuation, and the surface acoustic wave propagation velocity is the fastest.
上述した如く構成されたことを特徴とするこの発明に従った弾性表面波素子は、弾性表面波の伝搬速度の減速の程度や弾性表面波の位相の遅れの程度や弾性表面波の強度の減少の程度を正確に精密に測定することが出来る。 The surface acoustic wave device according to the present invention, which is configured as described above, has a degree of deceleration of the propagation speed of surface acoustic waves, a degree of phase lag of surface acoustic waves, and a reduction in the intensity of surface acoustic waves. Can be measured accurately and precisely.
以下、この発明の一実施の形態及び種々の変形例に従った弾性表面波素子を使用した外部環境測定装置について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an external environment measuring device using a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention and various modifications will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の一実施の形態に従った弾性表面波素子10を使用した外部環境測定装置12の基本的な構成を概略的に図示している。
FIG. 1 schematically shows a basic configuration of an external
弾性表面波素子10は:弾性表面波が励起可能な結晶材料であるランガサイトにより形成されていて、球面の一部により円環状に規定され励起された弾性表面波が周回可能な少なくとも1つの弾性表面波周回路14aを含む弾性表面波周回基体14と;そして、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに弾性表面波ASWを励起させて励起された弾性表面波ASWを弾性表面波周回路14aに沿い周回させるとともに周回した弾性表面波ASWを検知する弾性表面波励起検知手段16と;を備えている。
The surface
ランガサイトなどの圧電性結晶材料は、夫々の球形状の外表面において夫々が有している結晶面が球形状の外表面と交差する交線14bに沿い弾性表面波を励起させると励起された弾性表面波は上記交線14bに沿い伝搬することが判っている。そして、国際公開 WO 01/45255 号公報(特許文献1)によれば、弾性表面波を励起させ伝搬させることが出来る球形状の弾性表面波周回基体14の半径と弾性表面波周回基体14の外表面に励起させる弾性表面波の周波数及び幅(弾性表面波周回基体14の表面を弾性表面波が伝搬する方向に対し弾性表面波周回基体14の表面に沿い直交する方向における弾性表面波の寸法)とを所定の条件に設定することにより、弾性表面波周回基体14の表面に励起された弾性表面波を、弾性表面波周回基体14の表面に沿い伝搬する方向に対し基体の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく、伝搬させることが出来、ひいては繰り返し周回させることが出来ることが明らかにされている。
Piezoelectric crystal materials such as langasite were excited when a surface acoustic wave was excited along an
上記交線14bは、弾性表面波周回基体14の外表面において最大の径の外周となる線であり、上記交線14aに沿って励起された弾性表面波が伝搬する球面の一部により円環状に規定される領域が弾性表面波周回路14aである。
The intersecting
ランガサイトは3つの結晶面を有していることが知られている。従ってランガサイトを弾性表面波周回基体14の為の圧電結晶性材料として使用した場合には、その球形状の外表面に3個の弾性表面波周回路14aが設定可能であることになる。
Langasite is known to have three crystal planes. Therefore, when langasite is used as the piezoelectric crystalline material for the surface acoustic
弾性表面波励起検知手段16としては、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに励起した弾性表面波ASWをその伝搬方向に対し弾性表面波周回基体14の表面に沿い直交する方向に無限に拡散させることなく伝搬させ周回繰り返し周回させることを可能にする前述した所定の条件を満たす波長と幅とを容易に設定可能にする為に、すだれ状電極又は櫛歯状電極と言われている公知の電気音響変換素子が通常使用される。
As the surface acoustic wave excitation detection means 16, the surface acoustic wave ASW excited by the surface
すだれ状電極又は櫛歯状電極は、夫々が複数の櫛歯状電極枝16aを有した1対の櫛歯状電極部を、一方の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝16aの複数の隙間の夫々の中央に他方の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝16aの夫々を配置することにより構成されている。このような構成のすだれ状電極又は櫛歯状電極は、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aの所望の位置に公知の形成方法(例えば、フォトリソグラフィー法)により容易に精密に形成することが可能である。弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに複数の櫛歯状電極枝16aを前記交線14bと交差する方向に向けた状態ですだれ状電極又は櫛歯状電極を形成し、1対の櫛歯状電極部に対し相互に対向している2つの櫛歯状電極枝16aの相互間の離間距離に対応した周波数の高周波電流を供給すると、すだれ状電極又は櫛歯状電極は相互に対向している2つの櫛歯状電極枝16aの相互間の離間距離に対応した周波数を有しているとともに相互に対向している2つの櫛歯状電極枝16aの夫々の相互に対向している部分の長さの幅を有している弾性表面波ASWを弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aの上記所望の位置に励起させ、励起した弾性表面波ASWを1対の櫛歯状電極部の複数の櫛歯状電極枝16aが並んでいる方向に進行(即ち、伝搬させ)させる。
The interdigital electrode or the comb-like electrode includes a pair of comb-like electrode portions each having a plurality of comb-
なおここで、弾性表面波とは、通常のバルク波と呼ばれる縦波や横波と異なり、物質表面にそのエネルギーの多くを集中して伝搬する弾性波であり、レーリー波,セザワ波,擬セザワ波,ラブ波等を例示することができる。 Note that the surface acoustic wave is an elastic wave that concentrates and propagates much of its energy on the material surface, unlike the longitudinal and transverse waves called normal bulk waves. Rayleigh waves, Sezawa waves, and pseudo Sezawa waves , Love waves and the like.
弾性表面波励起検知手段16には、弾性表面波励起検知手段16の動作を制御する為の動作制御手段18が接続されている。動作制御手段18は、弾性表面波周回基体14の弾性表面波周回路14aに対し所望のタイミングで弾性表面波励起検知手段16に弾性表面波ASWをバースト状に励起させ伝搬させるとともに弾性表面波周回路14aに励起され伝搬された弾性表面波ASWを弾性表面波励起検知手段16に所望のタイミングで検知させる。例えば、動作制御手段18は、弾性表面波励起検知手段16を構成しているすだれ状電極又は櫛歯状電極の1対の櫛歯状電極部の一方に接続された入出力切り替え部18aと、入出力切り替え部18aの入力端子に接続された高周波信号発生部18bと、入出力切り替え部18bの出力端子にアンプ18cを介して接続された検出・出力部18dと、を含んでいる。そして、弾性表面波励起検知手段16を構成しているすだれ状電極又は櫛歯状電極の1対の櫛歯状電極部の他方は接地されている。
The surface acoustic wave excitation detection means 16 is connected to an operation control means 18 for controlling the operation of the surface acoustic wave excitation detection means 16. The operation control means 18 causes the surface
弾性表面波励起検知手段16が入出力切り替え部18aにより高周波信号発生部18bに所望のタイミングで接続されることにより、高周波信号発生部18bから弾性表面波励起検知手段16に供給された高周波信号が弾性表面波周回路14a中にバースト上に弾性表面ASWを励起させ、励起されたバースト状の弾性表面波ASWは弾性表面波周回路14a中を前述した交線14bに沿い伝搬し弾性表面波周回路14a中を周回する。弾性表面波励起検知手段16が入出力切り替え部18aによりアンプ18cを介して検出・出力部18dに所望のタイミングで接続されることにより、弾性表面波周回路14a中を周回しているバースト状の弾性表面波ASWは所望のタイミングでアンプ18cを介して検出・出力部18dにより検知される。
The surface acoustic wave
本願の発明者である柳沢は、弾性表面波周回基体14が三方晶系の圧電性単結晶材料であるランがサイトの場合について、弾性表面波周回路14a中を伝搬する弾性表面波ASWの軌跡(経路)を詳細に検討した結果、同じ弾性表面波周回路14a中でも励起された弾性表面波ASWを1周毎に同じ軌跡で周回させることが可能な1つの主周回軌跡20が存在することに気づいた。同じ弾性表面波周回路14a中でも1つの主周回軌跡20に沿って伝搬する弾性表面波ASWはその強度の減衰が指数関数的な減衰と良く一致し、また弾性表面波ASWの伝搬速度が最も速くなる。
Yanagisawa, the inventor of the present application, traces the surface acoustic wave ASW propagating in the surface
そして、主周回軌跡20は、弾性表面波周回基体14の圧電性単結晶材料であるランガサイトが異方性を有していて上記交線14bに沿った複数の位置の夫々において、そこを通過する弾性表面波ASWの伝搬速度や、電気機械結合定数や、パワーフローアングルが相互に僅かに異なっていることから、上記交線14bと一致せず、弾性表面波周回基体14が、三方晶系の圧電性単結晶材料であるランガサイトの場合には、図1中に図示されている如く、弾性表面波周回路14a中で上記交線14bに沿った120°の回転角毎に上記交線14bに対し直交する一方向及び他方向に1°乃至3°の回転角αの範囲内で順次交互に正弦的に振れ蛇行している。
The
なお、図1中には、三方晶系の圧電性単結晶材料の一種であるランガサイトの有する1つの結晶軸であるZ軸周りの結晶面が規定している交線14bに沿った弾性表面波周回路14aの場合について例示しており、球状の弾性表面波周回基体14を地球に見立てZ軸を地軸に上記交線14bを赤道とした場合の−Y軸方位の緯度方向では主周回軌跡20は上記交線14bから+2°振れている。
In FIG. 1, the elastic surface along the
弾性表面波励起検知手段16を、弾性表面波周回路14aにおいて、弾性表面波周回路14aに励起させ周回させた弾性表面波ASWの減衰が指数関数的な減衰に最も良く一致するとともに上記弾性表面波ASWの伝搬速度が最も早くなる位置に配置すれば、弾性表面波励起検知手段16は主周回軌跡20上に載置されたことになり、弾性表面波周回路14aにおいて最も効率良くしかも精密に制御して弾性表面波ASWを伝搬させることができる。
In the surface
1つの弾性表面波周回路14aにおいて主周回軌跡20が通過する領域に弾性表面波素子10を取り巻く外部環境の変化を検知する感応膜24が設けられている。
In one surface
感応膜24は、外部環境の特定の物質に接触することにより、接触した特定の物質の量に応じてそこを通過する弾性表面波ASWの伝搬速度に変化を生じさせる。例えば、特定の物質を吸着することによりその質量効果によりそこを通過する弾性表面波ASWの伝搬速度を減速させ減衰率を急激に低下させたり、特定の物質が吸蔵されることによりその機械的な硬度が変化しそこを通過する弾性表面波ASWの伝搬速度や減衰率を変化させたり、特定の物質と反応することにより吸熱又は発熱反応を生じてそこを通過する弾性表面波ASWの伝搬速度や減衰率を変化させたりする。そして、感応膜24は、特定の物質に対する可逆反応を生じさせることが好ましい。 When the sensitive film 24 comes into contact with a specific substance in the external environment, the propagation speed of the surface acoustic wave ASW passing therethrough is changed according to the amount of the specific substance in contact. For example, by adsorbing a specific substance, due to its mass effect, the propagation speed of the surface acoustic wave ASW passing therethrough is reduced, and the attenuation rate is drastically reduced. The propagation speed and attenuation rate of the surface acoustic wave ASW passing through the change of hardness is changed, the propagation speed of the surface acoustic wave ASW passing through the endothermic or exothermic reaction by reacting with a specific substance, Change the attenuation factor. And it is preferable that the sensitive film | membrane 24 produces the reversible reaction with respect to a specific substance.
このような感応膜24としては、水素(H2)を吸蔵して水素化物を形成し機械的な特性を変化させるパラジウム(Pd),アンモニア(NH3)に対する吸着性が高いプラチナ(Pt),水素化物を吸着する酸化タングステン(WO3),一酸化炭素(CO)や二酸化炭素(CO2)や二酸化硫黄(SO2)や二酸化窒素(NO2)を選択的に吸着するフタロシアニン(Phthalocyanine)等が知られている。 As such a sensitive film 24, palladium (Pd), which absorbs hydrogen (H 2 ) to form a hydride and changes mechanical characteristics, platinum (Pt) having high adsorptivity to ammonia (NH 3 ), Tungsten oxide (WO 3 ) that adsorbs hydride, phthalocyanine (Phthalocyanine) that selectively adsorbs carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), sulfur dioxide (SO 2 ), and nitrogen dioxide (NO 2 ) It has been known.
即ち、感応膜24を通過した弾性表面波ASWの伝搬速度や減衰率の変化、即ち感応膜24を通過した弾性表面波ASWの位相や強度の変化、の程度を測定すれば感応膜24が上述した如く感応する外部環境中の特定の物質の変化を検知することができる。 That is, if the degree of change in the propagation speed or attenuation rate of the surface acoustic wave ASW that has passed through the sensitive film 24, that is, the change in the phase or intensity of the surface acoustic wave ASW that has passed through the sensitive film 24, is measured, It is possible to detect a change in a specific substance in the external environment that is sensitive as described above.
主周回軌跡20上に弾性表面波励起検知手段16を載置する場合には、弾性表面波励起検知手段16の中心を主周回軌跡20に一致させればより効率良くより精密に制御して弾性表面波ASWを伝搬させることが可能である。
When the surface acoustic wave excitation detection means 16 is placed on the
図1を参照した前述した説明から明らかなように、主周回軌跡20は、上記交線14bと一致せず、弾性表面波周回路14a中で上記交線14bに沿った120°の回転角毎に上記交線14bに対し直交する一方向及び他方向に1°乃至3°の回転角αの範囲内で順次交互に正弦的に振れ蛇行しているので、弾性表面波励起検知手段16の中心を主周回軌跡20に一致させれば、弾性表面波励起検知手段16は図1中に図示されている如く、弾性表面波周回路14a中で上記交線14bから離れている場合と、図2中に図示されている如く上記交線14bと一致する場合と、がある。
As is clear from the above description with reference to FIG. 1, the
弾性表面波励起検知手段16の中心を主周回軌跡20に一致させる場合、弾性表面波励起検知手段16が弾性表面波周回路14aにおいて励起させ伝搬させる弾性表面波ASWの波面が主周回軌跡20に対し直交していればさらに効率良くさらに精密に制御して弾性表面波ASWを伝搬させることが可能である。
When the center of the surface acoustic wave excitation detection means 16 is made coincident with the
弾性表面波励起検知手段16がすだれ状電極又は櫛歯状電極の場合、図2中に参照符号16´により指摘されている弾性表面波励起検知手段の如く1対の櫛歯状電極部の夫々の複数の櫛歯状電極枝16´aを主周回軌跡20に対し出来る限り直交するよう配置すれば良い。
In the case where the surface acoustic wave
より精密には、図2中に参照符号16´´により指摘されている弾性表面波励起検知手段の如く、主周回軌跡20上ですだれ状電極又は櫛歯状電極が載置される位置において交線14に対し直交する方向に延出した複数の櫛歯状電極枝16´´aを上記位置における主周回軌跡20の交線14に対する傾斜に対応して上記直交する方向に順次ずれて配置することがさらに好ましい。
More precisely, as shown in FIG. 2, the surface acoustic wave excitation detection means indicated by
10…弾性表面波素子、12…外部環境測定装置、14…弾性表面波周回基体、14a…弾性表面波周回路、14b…交線、16,16´,16´´…弾性表面波励起検知手段、16a,16´a,16´´a…電極枝、18…動作制御手段、18a…入出力切り替え部、18b…高周波信号発生部、18c…アンプ、18d…検出・出力部、20…主周回軌跡、24…感応膜、ASW…弾性表面波。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
弾性表面波周回基体の弾性表面波周回路に弾性表面波を励起させて励起された弾性表面波を弾性表面波周回路に沿い周回させるとともに周回した弾性表面波を検知する弾性表面波励起検知手段と;
を備えており、
弾性表面波周回基体がランガサイトにより形成されていて、
弾性表面波周回基体においては、ランガサイトの1つの結晶軸回りの結晶面が弾性表面波周回基体の外表面と交差した交線が上記外表面の最大外周線となり弾性表面波周回路が上記交線に沿い円環状に設定されており、
弾性表面波励起検知手段が弾性表面波周回路において、弾性表面波周回路に励起させ周回させた弾性表面波の減衰が指数関数的な減衰に最も良く一致するとともに上記弾性表面波の伝搬速度が最も早くなる位置に配置されている、
ことを特徴とする弾性表面波素子。 A surface acoustic wave circuit substrate including at least one surface acoustic wave circuit that is formed of a crystal material capable of exciting surface acoustic waves, and is circularly defined by a part of a spherical surface and capable of circulating the excited surface wave And; and
A surface acoustic wave excitation detection means for detecting a surface acoustic wave that is caused to circulate along the surface acoustic wave circuit by exciting the surface acoustic wave by exciting the surface acoustic wave in the surface acoustic wave circuit of the surface acoustic wave circuit. When;
With
The surface acoustic wave orbiting substrate is formed of langasite,
In the surface acoustic wave circulating substrate, the intersection line where the crystal surface around one crystal axis of the langasite intersects the outer surface of the surface acoustic wave circulating substrate becomes the maximum outer circumferential line of the outer surface, and the surface acoustic wave circuit is connected to the surface. It is set in an annular shape along the line,
When the surface acoustic wave excitation detection means is a surface acoustic wave circuit, the attenuation of the surface acoustic wave excited and circulated by the surface acoustic wave circuit best matches the exponential attenuation, and the propagation speed of the surface acoustic wave is Placed in the fastest position,
A surface acoustic wave device.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載に弾性表面波素子。 The surface acoustic wave excited and propagated by the surface acoustic wave excitation detecting means in the surface acoustic wave circuit is changed to the intersecting line at every 120 ° rotation angle along the intersecting line with the center of the surface acoustic wave circulating substrate as the center. Propagating on a circular trajectory having a sine wave shape that swings alternately in the range of a rotation angle of 1 ° to 3 ° to one and the other in the orthogonal direction.
The surface acoustic wave element according to claim 1, wherein the surface acoustic wave element is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008281740A JP5157828B2 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008281740A JP5157828B2 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Surface acoustic wave device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010107446A true JP2010107446A (en) | 2010-05-13 |
JP5157828B2 JP5157828B2 (en) | 2013-03-06 |
Family
ID=42297018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008281740A Expired - Fee Related JP5157828B2 (en) | 2008-10-31 | 2008-10-31 | Surface acoustic wave device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5157828B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104237388B (en) * | 2014-09-03 | 2017-02-01 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Spherical ultrasonic probe for detecting defects of nonmetal solid material and detection method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005191650A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Toppan Printing Co Ltd | Surface acoustic wave element using langasite crystal and environment difference detector employing surface acoustic wave element |
JP2009225105A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Toppan Printing Co Ltd | Spherical surface acoustic wave element |
JP2009225104A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Toppan Printing Co Ltd | Spherical surface acoustic wave element |
-
2008
- 2008-10-31 JP JP2008281740A patent/JP5157828B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005191650A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Toppan Printing Co Ltd | Surface acoustic wave element using langasite crystal and environment difference detector employing surface acoustic wave element |
JP2009225105A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Toppan Printing Co Ltd | Spherical surface acoustic wave element |
JP2009225104A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Toppan Printing Co Ltd | Spherical surface acoustic wave element |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104237388B (en) * | 2014-09-03 | 2017-02-01 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Spherical ultrasonic probe for detecting defects of nonmetal solid material and detection method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5157828B2 (en) | 2013-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3974765B2 (en) | Surface acoustic wave element, electric signal processing apparatus using surface acoustic wave element, and environment evaluation apparatus using electric signal processing apparatus | |
Kondoh | Nonlinear acoustic phenomena caused by surface acoustic wave and its application to digital microfluidic system | |
JP2007225546A (en) | Elastic surface wave sensor | |
JP5093593B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP5157828B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP5141318B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP5309900B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP4899743B2 (en) | Spherical surface acoustic wave sensor | |
JP3974766B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP5310362B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP4826194B2 (en) | Surface acoustic wave device and method of using the same | |
JP2005351799A (en) | Surface elastic wave element, biosensor device, and measuring method by surface elastic wave element | |
JP5482244B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP2005191650A (en) | Surface acoustic wave element using langasite crystal and environment difference detector employing surface acoustic wave element | |
JP2005094610A (en) | Surface acoustic wave element and environmental difference detecting apparatus employing the same | |
JP2005236751A (en) | Surface acoustic wave element | |
JP2008128778A (en) | Surface acoustic wave sensor | |
JP5233594B2 (en) | Surface acoustic wave convolver element | |
JP5109871B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP4816915B2 (en) | Surface cleaning method for surface acoustic wave device | |
JP5470994B2 (en) | Surface acoustic wave measuring device | |
JP2014078878A (en) | Spherical substrate rotation controller and rotation control method | |
JP5533508B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP5648305B2 (en) | Spherical surface acoustic wave device | |
JP2011196797A (en) | Gas analyzer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121126 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151221 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |