이 프로토콜은 공진 초음파 분광법(RUS)을 사용하여 압전 재료의 전체 세트 재료 상수의 온도 의존성을 측정하는 절차를 설명합니다.
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방법 논문
풀 세트 재질 상수의 특성 및 공명 초음파 분광법을 사용하여 압전 재료에 대한 그들의 온도 의존성
이 논문에서
요약
초록
고성능 전자 장치의 동작 동안, 온도 상승은 디바이스 성능의 열화의 원인으로 인해 기계적 및 전기적 손실을 피할 수 없다. 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 이러한 성능 저하를 평가하기 위해, 상승 된 온도에서 전체 매트릭스 재료의 특성은 입력으로서 필요하다. 이 때문에 다른 형상의 샘플 중 강한 이방성 자연과 특성 변화에 강유전체 물질에 대한 이러한 데이터를 측정하기가 매우 어렵다. 탈분극의 정도 크게 다른 형상 여러 샘플을 요구하는 IEEE (전기 전자 기술자 협회)의 임피던스 공진 기법에 의해 얻어진 경계 조건 종속 데이터이기 때문에, 일반적으로 자체 일관성이 없다. 공명 초음파 분광법 (RUS)이 기술은 전체 집합 재료 상수 variat 견본을 샘플로 인한 오류를 제거 할 수있는, 하나의 샘플을 사용하여 측정 할 수있다이온. 상세한 RUS 절차는 티탄산 지르콘 산납 (PZT-4)의 압전 세라믹 시료를 사용하여 여기에 설명된다. 예에서, 소재 상수의 전체 세트는 120 ° C의 실온에서 측정 하였다. 측정 무료 유전 상수 
과 
상기 측정 된 전체 집합 데이터에 기초하여 산출 된 것들과 비교 하였다, 압전 상수는 15 D와 33도 다른 수식을 사용하여 계산 하였다 거라고. 우수한 협정은 RUS 의해 얻어진 데이터 세트의 자체 일관성을 확인 온도의 전체 범위 내에서 발견되었다.
서론
티탄산 지르콘 산납 (PZT)의 압전 세라믹, (1-X)는 3 -xPbTiO 3 PbZrO, 및 그 유도체 널리 1950 때문에 초음파 트랜스 듀서 (1), 센서 및 액추에이터에 사용되어왔다. 이러한 전기 장치의 대부분은 이러한 공간 차량 및 지하 아니라 로그인 높은 온도 범위에서 사용된다. 또한, 이러한 치료 초음파 트랜스 듀서, 압전 변압기 및 음파 프로젝터 작동시 종종 승온 높은 전원 장치. 이러한 온도 상승은 심각한 성능 저하를 일으키는 원인이되는 공진 주파수와 트랜스 듀서의 초점이 변경됩니다. 고강도 이미 종양의 치료를위한 임상에 사용되는 초음파 (HIFU) 기술은, PZT 계 세라믹스로 이루어지는 초음파 트랜스 듀서를 사용하여 초점을 맞추었다. 동작 중에, 이러한 변환기의 온도가 차례로 HI 변경 될 PZT 공진기의 재료 정수의 변화를 일으키는 증가FU 초점과 출력 전력 2,3-. 초점의 변화 즉, 건강한 조직을 대신 암 조직의 파괴되는 심각한 원치 않는 결과가 발생할 수 있습니다. 초점 이동이 예측 될 수있는 반면에, 만약 하나는 시프트를 해결하기위한 전자 디자인을 사용할 수있다. 따라서, 압전 재료의 전체 집합 재료 특성의 온도 의존성을 측정하는 많은 전자 장치, 특히 고전력 소자의....
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프로토콜
1. 샘플 준비
참고 : 원하는 크기의 PZT-4 세라믹 샘플을 직접 많은 PZT 세라믹 제조 업체에서 주문할 수 있습니다. 하나는이어서, 다이아몬드 절삭기를 이용하여 큰 PZT 세라믹 블록으로부터 시료를 절단하고 절단에 의한 연마 depoling 복원 샘플 repole있다. 여기서, 샘플 형상은 3mm와 10mm 사이의 각각의 치수를 갖는 직육면체이다. 큰 크기의 샘플은 필요하지 않지만 샘플이 너무 작은 경우 정확도가 손상 될 수 있습니다.
- 알 2 O 3 분말을 사용하여 디스크의 플렉시 직육면체 시료의 표면을 연마.
- 우선, 60 ° C로로드 및 샘플을 가열하여 왁스의 매우 얇은 층을 사용하여 금속 막대의 바닥면에 샘플을 접착제. 실온까지 냉각. 실린더 및 샘플의 바닥면을 연마 TOG 될 수 있도록 단단하게 큰 외경을 갖는 금속 실린더로로드 맞에테르 연마 시료 표면의 평탄성을 보장한다.
- 물병을 사용하여 유리판 그 젖은 표면에 6 미크론 알 2 O 3 분말을 뿌린다 젖은. 접시에 그것에 붙어 샘플과 시료 홀더를 놓고 시료 표면의 평면을 연마하는 원 운동을합니다. 플렉시 글라스 판과 완전히 샘플 홀더를 씻으십시오....
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결과
반전에 사용되는 LM의 알고리즘은 극소 파인더이다. 따라서, 강성, 탄성 상수의 초기 값 
, 
, 
, 
및 
및 압전 상수, 전자 (15), 전자 (31)와 전자 (33)는....
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토론
여기에 설명 된 기술은 RUS되도록 자기 일관성을 보장 할 수있는 샘플들로부터의 특성 편차에 의한 오차를 없애 하나의 샘플을 사용하여 전체 집합 재료 상수를 측정 할 수있다. 그들 압전 또는없는 경우에있어서, 높은 품질 계수 Q 어떤 고체 물질에 상관없이 사용할 수있다. 모든 다른 표준 특성화 기술은 전체 집합 데이터를 얻기 위해 여러 샘플을 필요로하고 일관성있는 데이터를 얻기 어렵다.
정밀하게 탄성 정수를 측정하는 것이 중요 , 과 실온에서 초음파 펄스 에코 법에 의해서. 많은 계산 모드의 공진 주파수는 다음에 민감하기 때문에 그렇지 모드 .......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단(보조금 번호 11374245), 보조금 번호 P41-EB2182에 따른 NIH, 중국 푸젠성 자연 과학 재단(보조금 번호 2013J01163) 및 중국 과학원 국가 핵심 음향 연구소의 공개 연구 기금(보조금 번호 . SKLA201306)을 참조하십시오.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| PZT-4 | TRS | ||
| 파라핀 | MTI Corporation | 8002-74-2 | |
| 전도성 실버 페인트 | MG 화학 물질 | 842-20G | |
| Al2O3 분말 | MTI Corporation | ||
| 커플링 그리스 | Panametrics |
참고문헌
- Jaffe, B., Cook, W. R., Jaffe, H. Piezoelectric Ceramics. , Academic Press. (1971).
- Chaussy, C., Thuroff, S., Rebillard, X., Gelet, A. Technology insight: High-intensity focused ultrasound for urologic cancers. Nat. Clin. Pract. Urol. 2, 191-198 (2005).
- Haar, G. T., Coussios, C.
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재인쇄 및 허가
