(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式で表される圧電体。
（式）ＤＴＸ３
（前記式中、ＤはＥｕまたはＹｂを表し、ＴはＣｒまたはＣｕを表し、ＸはＧａまたはＳｎを表す。）
【請求項２】
請求項１に記載の圧電体を２０質量％以上含む圧電体組成物。
【請求項３】
下記式で表される圧電体の製造方法であって、
下記式の構成元素の単体を溶融状態で反応させる、圧電体の製造方法。
（式）ＤＴＸ３
（前記式中、ＤはＥｕまたはＹｂを表し、ＴはＣｒまたはＣｕを表し、ＸはＧａまたはＳｎを表す。）
【請求項４】
下記式で表される圧電体の製造方法であって、
下記式の構成元素の単体および化合物の一方または両方を原料として化学気相堆積法または物理気相堆積法で成膜する、圧電体の製造方法。
（式）ＤＴＸ３
（前記式中、ＤはＥｕまたはＹｂを表し、ＴはＣｒまたはＣｕを表し、ＸはＧａまたはＳｎを表す。）
【請求項５】
請求項２に記載の圧電体組成物を有する超音波トランスデューサー。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波トランスデューサーを有する超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体、その製造方法、圧電組成物、超音波トランスデューサーおよび超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体は、特定の無機セラミックスや有機ポリマーなどの圧電性を有する材料であり、センサー、トランスデューサーおよびアクチュエーターなどに好適に用いられている。これらの用途における性能を向上させるために、圧電体には一般に以下の特性が要求される。
１）高い圧電定数
２）常用温度に比して十分に高いキュリー温度（Ｔｃ）
３）駆動印加電圧に十分耐えられる電界強度（Ｅｃ、「抗電界」とも言われる）
４）駆動周波数における駆動耐性
【０００３】
高い圧電性を有する代表的な圧電体としてＰｂＺｒＯ３／ＰｂＴｉＯ３固溶体（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３／ＰｂＴｉＯ３固溶体（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３／ＰｂＴｉＯ３固溶体（ＰＺＮ−ＰＴ）などのペロブスカイト結晶が知られている。圧電性を示す代表的な特性である圧電定数ｄ３３の典型値は、前者で５００ｐＣ／Ｎ、後二者では１０００〜２０００ｐＣ／Ｎと極めて高い。
【０００４】
しかしながら、ＰＭＮ−ＰＴおよびＰＺＮ−ＰＴのＴｃは、いずれも低い。このため、両圧電体は、２５℃での使用下で徐々に常誘電体に変化する、すなわち圧電性が劣化する傾向がある。特に高周波にて駆動している場合にこの傾向は著しく、例えば当該圧電体を超音波トランスデューサーに応用した場合、適応周波数に限界があり、駆動の高周波化が困難である。
【０００５】
一方で、圧電体には、上記ペロブスカイト結晶に加えて、フッ化ビニリデン・トリフルオロ塩化ビニル共重合体、ポリ尿素、ポリ乳酸などの有機ポリマーが知られている。当該有機ポリマーの電界強度Ｅｃは、ペロブスカイト結晶に比して極めて高いが、当該有機ポリマー圧電体のｄ３３は、ペロブスカイト結晶のそれの１／１０程度と低い。
【０００６】
したがって、今日では、上記要求を実用上満たすＰＺＴが多用されているが、圧電性に優れる圧電体は、継続して要求されている。
【０００７】
ペロブスカイト結晶の圧電性向上に関する発明では、その化学組成と結晶学的制御とが主に検討されている。多くはペロブスカイト結晶が取り得る正方晶、および／もしくはペロブスカイト結晶中の相の配向、を圧電性の向上に利用しており、そのような圧電性の向上を発現するための化学組成を探索した結果として、圧電体が規定されている。
【０００８】
ＰＺＴが圧電性を発現する原因の一つとして、その結晶相を構成する立方晶と正方晶との相境界に存在する単斜晶が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この単斜晶は、ＰＺＴ中では僅かにしか存在し得ず、ＰＴＺにおいて当該単斜晶による圧電性をさらに増大させることは困難である。また、単斜晶の含有率を高めることを目的としたＰＺＴの製造法は知られていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋｅｎｇｏ  Ｏｋａ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ  Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ＢｉＣｏ１−ｘＦｅｘＯ３”，  Ａｎｇｅｗ．  Ｃｈｅｍ．  Ｉｎｔ．  Ｅｄ．，  ５１，  ２０１２，  ｐ．７９７７−７９８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１の目的は、優れた圧電特性を有する圧電体を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、当該圧電体を含む圧電組成物、超音波トランスデューサーまたは超音波撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、下記式で表される圧電体を提供する。下記式中、ＤはＥｕまたはＹｂを表し、ＴはＣｒまたはＣｕを表し、ＸはＧａまたはＳｎを表す。
（式）ＤＴＸ３
【００１２】
また、本発明は、上記圧電体を２０質量％以上含む圧電体組成物を提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、上記式で表される圧電体の製造方法であって、上記式の構成元素の単体を溶融状態で反応させるか、または、上記式の構成元素の単体および化合物の一方または両方を原料として化学気相堆積法または物理気相堆積法で成膜する、上記圧電体の製造方法、を提供する。
【００１４】
さらには、本発明は、上記圧電体組成物を有する超音波トランスデューサー、および、当該超音波トランスデューサーを有する超音波撮像装置、を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、優れた圧電特性を有する圧電体を提供することができ、さらには優れた感度を有する超音波トランスデューサーおよび超音波撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る超音波撮像装置の構成を模式的に示す図であり、図１Ｂは、当該超音波撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】上記超音波撮像装置における超音波探触子の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る超音波トランスデューサーの構成を模式的に示すための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る圧電体は、下記式で表される。
（式）ＤＴＸ３
【００１８】
上記式中、ＤはＥｕまたはＹｂを表し、ＴはＣｒまたはＣｕを表し、ＸはＧａまたはＳｎを表す。なお、本明細書において「圧電体」とは、圧力を加えると電気エネルギーを発生し、逆に電気エネルギーを加えると伸縮する性質を有する物質を意味する。
【００１９】
上記圧電体は、Ｃ２／ｍの空間点群を有する単斜晶で有意に構成されている。上記圧電体の結晶相における単斜晶率は、６０質量％以上である。当該圧電体の組成および結晶構造は、例えばＸ線回折やリートベルト解析などの結晶構造の公知の解析法によって確認される。
【００２０】
上記圧電体の例には、ＹｂＣｕＧａ３、ＥｕＣｒＳｎ３、ＥｕＣｕＧａ３、ＹｂＣｒＧａ３、ＥｕＣｒＧａ３、ＹｂＣｕＳｎ３、ＹｂＣｒＳｎ３およびＥｕＣｕＳｎ３が含まれる。
【００２１】
上記圧電体の化学組成は、単一であり、その化学組成により当該圧電体の圧電性が決定される。このため、上記圧電体は、ＰＺＴのような、モルフォトロピック境界相組成に依存した圧電性の変化を示さず、製造条件によらない一定した優れた圧電特性を発現する。この点で上記圧電体は、実用上優位である。
【００２２】
たとえば、ＹｂＣｕＧｅ３の圧電定数ｄ３３は４６００ｐＣ／Ｎである。これは、ＰＺＴのそれに比して十分に高い値である。この高い圧電性は、［ＣｕＧａ］（２＋δ）−（δは化学組成に依存した偏分）のネットワーク上に包埋されたＹｂイオンの分極による偏位に起因していると考えられる。
【００２３】
さらに、ＹｂＣｕＧｅ３のキュリー温度Ｔｃは３５０℃であり、ＹｂＣｕＧｅ３の電界強度Ｅｃは６０ＭＶ／ｍである。このように、ＹｂＣｕＧｅ３は、ＰＺＴに相当するＴｃを有し、ＰＶＤＦ系有機ポリマー圧電体に相当するＥｃを有しており、実用上好適な特性を兼ね備えている。
【００２４】
上記圧電体において、上記式中の元素Ｄは、以下のように作用すると考えられる。すなわち、上記Ｄは、４ｆ軌道が電子欠乏状態のホールとして振る舞い、２つの陽イオン準位（価数）２＋、３＋をとる。さらに両準位間のエネルギー差は２電子ボルト以下である。上記Ｄの３＋準位は、分極によってより安定化、すなわち偏位量が増加し、その結果、上記圧電体の圧電性が増大する。
【００２５】
上記Ｔは、そのｓ軌道が開殻の３ｄ遷移元素である。また、上記Ｘは、第４、第５軌道を最外殻にもつ第１４族の元素である。上記圧電体において、上記ＴおよびＸは、以下のように作用すると考えられる。すなわち、上記Ｔは、上記Ｘともに上記Ｄと組み合わせたときに、上記非特許文献１に明らかにされている巨大な圧電性の根源となる単斜晶を与える。上記Ｔの最外殻は、高価数（３＋）の上記Ｄの安定化に寄与し、さらに上記Ｘのｓｐ３混成軌道による共有結合性が、上記単斜晶の安定化に寄与する。
【００２６】
上記圧電体は、公知の圧電体を製造するための公知の技術にしたがって製造することが可能である。たとえば、上記圧電体は、上記式の構成元素の単体を溶融状態で反応させる溶融法によって製造される。また、例えば、上記圧電体は、上記式の構成元素の単体および化合物の一方または両方を原料として化学気相堆積法または物理気相堆積法によって成膜することによって製造される。上記化合物の例には、上記Ｄ、ＴまたはＸの塩素塩、臭素塩および酸化物が含まれる。温度などの反応条件は、使用する原料や採用する方法などに応じて適宜に設定することが可能である。
【００２７】
上記化学気相堆積法の例には、有機金属化学堆積法が含まれる。上記物理気相堆積法の例には、蒸着、スパッタ、分子線エピタキシー、アーク放電法およびレーザーディソープション法が含まれる。
【００２８】
上記製造方法において、原料の上記単体または上記化合物の量比は、適宜に設定可能であり、例えば、上記式における元素換算のＤの量に対して、化学量論比から適宜に、例えば製法に応じて増減させた元素換算のＴおよびＸとなるように、上記原料の量を決めることが好ましい。たとえば、上記Ｔの原料の量は、上記Ｄの原料の量に対して、元素換算で０．７〜２．０倍とすることができ、上記Ｘの原料の量は、上記Ｄの原料の量に対して、元素換算で０．６〜４．０倍とすることができる。
【００２９】
たとえば、ＹｂＣｕＧｅ３は、Ｇｅ融液を大過剰の溶媒として、化学量論量かそれ以上のＣｕの単体とＹｂの単体を１２５０℃で１０時間反応させ、その後反応融液の遠心分離による単離によって製造される。
【００３０】
また、上記製造方法は、本実施の形態の効果が得られる範囲において、アニール工程や精製工程などの他の工程をさらに含んでいてもよい。例えば、上記のＹｂＣｕＧｅ３は、ヨウ素−Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（Ｉ２−ＤＭＦ）溶液での洗浄を含む精製工程によって精製することが可能である。
【００３１】
本実施の形態に係る圧電組成物は、その用途に応じた所期の性能が発現されるように、上記圧電体を含有する。たとえば、上記圧電組成物は、前述した公知の用途に適用したときに所期の性能を発現させる観点から、上記圧電体を２０質量％以上含有することが好ましく、さらに高い圧電特性を得る観点から６０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることがさらに好ましい。上記圧電組成物は、上記圧電体のみから構成されていてもよい。
【００３２】
上記圧電組成物は、本実施の形態の効果が得られる範囲において、上記圧電体以外の他の構成をさらに含有していてもよい。たとえば、上記圧電組成物は、上記圧電体と圧電性を有していてもよい有機ポリマーとからなるコンポジットであってもよい。上記他の構成の例には、ポリフッ化ビニリデン、それとポリ三フッ化クロルエチレンとの共重合体、ポリL乳酸、ポリウレタン、ポリ尿素およびセルロースが含まれる。たとえば、上記圧電組成物における上記ポリフッ化ビニリデン−ポリ三フッ化クロルエチレン共重合の含有量が１〜６質量％であると、比帯域（感度対周波数の関係において、最高感度から６ｄＢ下がった帯域とその中心周波数の比の逆数）の増加の観点から好ましい。
【００３３】
本実施の形態に係る超音波トランスデューサーは、上記圧電体組成物を有する。当該超音波トランスデューサーは、その圧電素子が上記圧電組成物によって構成される以外は、公知の超音波トランスデューサーと同様に構成され得る。
【００３４】
たとえば、上記圧電組成物は、放射する超音波に対して所望のビームフォームを得るべく、公知のＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ＭＵＴ）とすることで複数の圧電素子からなるアレイに加工することができる。当該アレイへの加工は、例えば、上記圧電組成物の厚さが１０μｍ以上（圧電組成物が厚膜）の場合では、ダイアモンドカッターなど公知の加工機にて行うことができ、１０μｍ未満（圧電組成物が薄膜）の場合では、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）加工によって行うことができる。
【００３５】
各圧電素子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）にて電極が取り付けられ、コンピューターでプログラムした超音波の送受信駆動により、任意のビームフォーミングが可能となる。
【００３６】
上記超音波トランスデューサーは、音響性能を適宜改良する観点から、上記圧電組成物以外に、上記ＦＰＣおよび電極や、超音波を吸収するバッキング材、超音波の反射を防ぐ音響整合層、さらには超音波ビームを焦点に集めるための音響レンズなどの他の構成をさらに有していてもよい。上記超音波トランスデューサーは、これらの他の構成および上記圧電組成物を適宜に積層し、層状構成物として構成され得る。
【００３７】
さらに、当該超音波トランスデューサーは、水中もしくは含水環境にて用いることができるように、パリレンコーティングなどの防水加工を、例えば音響レンズを接着する前の超音波トランスデューサーの前面に、施してもよい。なお、「パリレン」は、日本パリレン合同会社の登録商標である。
【００３８】
本実施の形態に係る超音波撮像装置は、上記超音波トランスデューサーを有する。当該超音波撮像装置は、その超音波トランスデューサーにとして、上記超音波トランスデューサーを有する以外は、公知の超音波撮像装置と同様に構成し得る。当該超音波撮像装置は、例えば、医療用超音波診断装置や非破壊超音波検査装置などに好適である。
【００３９】
図１Ａは、本実施の形態に係る超音波撮像装置の構成を模式的に示す図であり、図１Ｂは、当該超音波撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【００４０】
超音波撮像装置２００は、図１Ａに示されるように、装置本体２０１と、装置本体２０１にケーブル２０３を介して接続されている超音波探触子２０２と、装置本体２０１上に配置されている入力部２０４および表示部２０９と、を有する。
【００４１】
装置本体２０１は、図１Ｂに示されるように、入力部２０４に接続されている制御部２０５と、制御部２０５およびケーブル２０３に接続されている送信部２０６および受信部２０７と、受信部２０７および制御部２０５のそれぞれと接続されている画像処理部２０８と、を有する。なお、制御部２０５および画像処理部２０８は、それぞれ表示部２０９と接続されている。
【００４２】
入力部２０４は、例えば、診断開始などを指示するコマンドや被検体の個人情報などのデータを入力するための装置であり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボードなどである。
【００４３】
制御部２０５は、例えば、マイクロプロセッサや記憶素子、その周辺回路などを備えて構成され、超音波探触子２０２、入力部２０４、送信部２０６、受信部２０７、画像処理部２０８および表示部２０９を、それぞれの機能に応じて制御することによって超音波診断装置２００の全体の制御を行う回路である。
【００４４】
送信部２０６は、例えば、制御部２０５からの信号を超音波探触子２０２に送信する。受信部２０７は、例えば、超音波探触子２０２からの信号を受信して制御部２０５または画像処理部２０８へ出力する。
【００４５】
画像処理部２０８は、例えば、制御部２０５の制御に従い、受信部２０７で受信した信号に基づいて被検体内の内部状態を表す画像（超音波画像）を形成する回路である。たとえば、画像処理部２０８は、被検体の超音波画像を生成するＤｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）、および、当該ＤＳＰで処理された信号をディジタル信号からアナログ信号へ変換するディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ回路）などを有している。
【００４６】
表示部２０９は、例えば、制御部２０５の制御に従って、画像処理部２０８で生成された被検体の超音波画像を表示するための装置である。表示部２０９は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどの表示装置や、プリンタなどの印刷装置などである。
【００４７】
図２は、超音波探触子２０２の構成を模式的に示す図である。超音波探触子２０２は、図２に示されるように、超音波トランスデューサー１００と、超音波トランスデューサー１００を収容するホルダ２１０とを有する。ホルダ２１０は、超音波探触子２０２の表面に音響レンズ１７０が露出するように、超音波トランスデューサー１００を保持している。超音波トランスデューサー１００のＦＰＣ１２０は、ケーブル２０３の先端に配置されたコネクタ２１１に接続されている。なお、図２中、超音波トランスデューサー１００の構成の一部は、省略されている。
【００４８】
図３は、超音波トランスデューサー１００の構成を模式的に示すための図である。超音波トランスデューサー１００は、バッキング層１１０、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１２０、圧電組成物１３０、溝１４０、１４１、充填材１５０、音響整合層１６０、音響レンズ１７０および接着剤層１８０を有する。
【００４９】
バッキング層１１０は、圧電組成物１３０を支持し、不要な超音波を吸収し得る超音波吸収体である。すなわち、バッキング層１１０は、圧電組成物１３０における被検体、例えば生体、に超音波を送受信する方向と反対の面（裏面）に装着され、被検体の方向の反対側に発生する超音波を吸収する。
【００５０】
バッキング層１１０の材料の例には、天然ゴム、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、および、これらの材料の少なくともいずれかと酸化タングステンや酸化チタン、フェライトなどの粉末との混合物をプレス成形した樹脂系複合材、が含まれる。上記熱可塑性樹脂の例には、塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリエチレングリコール、および、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレングリコール共重合体、が含まれる。中でも樹脂系複合材、その中でも特にゴム系複合材料またはエポキシ樹脂系複合材が好ましい。バッキング層１１０の形状は、圧電組成物１３０の平面形状や超音波トランスデューサー１００、これを含む超音波探触子２００などの形状に応じて、適宜に決めることができる。
【００５１】
ＦＰＣ１２０は、例えば、圧電組成物１３０のための一対の電極と接続される、後述の圧電素子に対応したパターンの配線を有する。たとえば、ＦＰＣ１２０は、一方の電極となる信号引き出し配線と、図示しない他方の電極に接続されるグランド引き出し配線とを有する。ＦＰＣ１２０は、上記の適当なパターンを有していれば、市販品であってもよい。
【００５２】
上記電極の材料の例には、金、白金、銀、パラジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、および、これらの金属元素を含む合金、が含まれる。たとえば、上記電極は、まず、チタンやクロムなどの下地金属をスパッタ法により０．００２〜１．０μｍの厚さに形成し、次いで、上記材料を、さらには必要に応じて絶縁材料を部分的に、スパッタ法、蒸着法その他の適当な方法で０．０２〜１０μｍの厚さに形成することによって作製される。上記電極は、微粉末の金属粉末と低融点ガラスを混合した導電ペーストをスクリーン印刷やディッピング法、溶射法によって当該導電ペーストの層を形成することによって作製することも可能である。
【００５３】
なお、バッキング層１１０とＦＰＣ１２０は、例えば、当該技術分野で通常使用される接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）で接着され得る。
【００５４】
圧電組成物１３０は、前述した本実施の形態に係る圧電組成物であり、例えば実質的に上記圧電体（ＤＴＸ３）のみから構成されている。圧電組成物１３０は、例えば前述した積層構造からなり、圧電組成物１３０の厚さは、例えば０．０５〜０．４ｍｍである。圧電組成物１３０は、ＦＰＣ１２０に、例えば導電性接着剤によって接着されている。当該導電性接着剤は、例えば、銀粉や銅粉、カーボンファイバーなどの導電性材料を含有する接着剤である。
【００５５】
溝１４０は、圧電組成物１３０の表面からバッキング層１１０に至る深さを有し、溝１４１は、圧電組成物１３０の表面から圧電組成物１３０内に至る深さを有している。溝１４０は、圧電素子の主素子を区画しており、溝１４１は、１主素子中に並列する三つの副素子を区画している。溝１４０、１４１は、いずれも、例えばダイシングソーによる溝切り加工によって形成されており、その幅は、例えば１５〜３０μｍｍｍである。
【００５６】
なお、上記主素子におけるピッチ（溝１４０の中心間距離）は、例えば０．１５〜０．３０ｍｍであり、上記副素子におけるピッチ（隣り合う溝（溝１４１または溝１４０）の中心間距離）は、例えば０．０５〜０．１５ｍｍである。
【００５７】
充填材１５０は、溝１４０、１４１に充填されている。また、充填材１５０は、圧電組成物１３０と音響整合層１６０との間にも介在しているが、図３ではその存在を強調しており、圧電組成物１３０と音響整合層１６０との間では、実際は両者を接着するための接着剤として機能する程度の厚さで存在している。
【００５８】
充填材１５０の材料の例には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリウレタン、天然ゴムおよびこれらの混合物が含まれる。上記エポキシ樹脂は、例えば、エポキシ樹脂のプレポリマーと、当該プレポリマー間に架橋ネットワークを形成するための硬化剤とを含有するプレポリマー組成物の硬化物として構成される。
【００５９】
上記プレポリマーの例には、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル（フェニレン、ビフェニレン骨格を含む）樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂などのフェノール樹脂が含まれる。
【００６０】
上記硬化剤の例には、アミン系硬化剤が含まれ、当該アミン系硬化剤の例には、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）〕エチル−ｓ−トリアジンなどのトリアジン化合物、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、および、トリエタノールアミンが含まれる。
【００６１】
充填材１５０は、弾性樹脂粒子をさらに含有していてもよい。当該弾性樹脂粒子は、充填材１５０の耐久性を高める観点から、その表面に反応性官能基を有することが好ましい。当該反応性官能基は、反応性官能基同士の反応性を有する基であってもよいし、エポキシ樹脂中の特定の分子構造に対する反応性を有する基であってもよい。当該弾性樹脂粒子の例には、変性シリコーンゴム粒子が含まれる。当該変性シリコーンゴム粒子の例には、シリコーンエラストマーの粒子と、当該粒子を覆う（例えばポリシロキサンなどの）シェルと、当該シェルの表面に配置されている反応性官能基とを有する粒子が含まれる。
【００６２】
上記プレポリマー組成物における当該弾性樹脂粒子の含有量は、プレポリマーおよび硬化剤の種類や、エポキシ樹脂の所期の体積弾性率などに応じて適宜に決められ、例えば変性シリコーンゴム粒子であれば、プレポリマーおよび硬化剤の総量に対して８〜３５質量％である。
【００６３】
充填材１５０は、例えば、上記プレポリマー、硬化剤および弾性樹脂粒子を含有する市販品の樹脂組成物から作製することが可能である。当該市販品の例には、ＡＬＢＩＤＵＲ  ＥＰ２２４０ＡおよびＡＬＢＩＤＵＲ  ＥＰ５３４０（いずれもエボニク社製）が含まれる。
【００６４】
音響整合層１６０は、圧電組成物１３０と後述の音響レンズ１７０との音響特性を整合させるための層である。音響整合層１６０は、圧電組成物１３０と音響レンズ１７０との概ね中間の音響インピーダンスＺａ（×１０６ｋｇ／（ｍ２秒））を有し、圧電組成物１３０の上記被検体側（表面側）に、例えば、前述の他方の電極を介して配置される。
【００６５】
音響整合層１６０は、単層でも積層でもよいが、音響特性の調整の観点から、音響インピーダンスが異なる複数の層の積層体であることが好ましく、例えば２層以上、より好ましくは４層以上である。音響整合層１６０の厚さは、λ／４であることが好ましい。λは、超音波の波長である。音響整合層１６０は、例えば、種々の材料で構成することが可能である。音響整合層１６０のＺａは、音響レンズに向けて音響レンズのＺａに、段階的または連続的により近づくように設定されていることが好ましく、例えば、当該材料に添加する添加剤の種類および含有量によって調整することが可能である。
【００６６】
上記材料の例には、アルミニウム、アルミニウム合金（例えばＡｌ−Ｍｇ合金）、マグネシウム合金、マコールガラス、ガラス、溶融石英、コッパーグラファイトおよび樹脂が含まれる。当該樹脂の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ナイロン６やナイロン６６などのナイロン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂およびウレタン樹脂が含まれる。上記添加剤の例には、亜鉛華、酸化チタン、シリカやアルミナ、ベンガラ、フェライト、酸化タングステン、酸化イットリビウム、硫酸バリウム、タングステン、モリブデン、ガラス繊維およびシリコーン粒子が含まれる。
【００６７】
音響整合層１６０のＺａを調整する観点から、例えば、音響整合層１６０の表面部は、エポキシ樹脂で構成されているとともにシリコーン粒子を含有していることが好ましい。後述するように、音響レンズ１７０の材料であるシリコーンを音響整合層１６０の基材中に分散して存在させると、音響整合層１６０のＺａを音響レンズ１７０のそれに近づけることが可能である。
【００６８】
なお、音響整合層１６０の各層は、例えば、当該技術分野で通常使用される接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）で接着されている。
【００６９】
音響レンズ１７０は、例えば、被検体と音響整合層１６０との中間のＺａを有する軟質の高分子材料により構成される。当該高分子材料の例には、シリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ポリウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、および、エチレンとプロピレンとを共重合させてなるエチレン−プロピレン共重合体ゴム、が含まれる。中でも、上記高分子材料は、シリコーン系ゴムおよびブタジエン系ゴムからなることが好ましい。
【００７０】
上記シリコーン系ゴムの例には、シリコーンゴムおよびフッ素シリコーンゴムが含まれる。特に、音響レンズの特性の観点からは、シリコーンゴムが好ましい。当該シリコーンゴムとは、Ｓｉ−Ｏ結合からなる分子骨格を有し、そのＳｉ原子に複数の有機基が主結合したオルガノポリシロキサンをいい、通常は、その主成分はメチルポリシロキサンで、その全体の有機基のうち９０％以上がメチル基である。上記シリコーンゴムは、上記メチルポリシロキサンのメチル基の少なくとも一部が、水素原子、フェニル基、ビニル基またはアリル基も置き換わっていてもよい。
【００７１】
上記シリコーンゴムは、例えば、高重合度のオルガノポリシロキサンに過酸化ベンゾイルなどの硬化剤（加硫剤）を混練し、加熱加硫し硬化させることにより得ることができる。音響レンズ１７０における音速の調整や密度の調整などの目的に応じ、シリカやナイロン粉末などの有機または無機の充填剤や、硫黄や酸化亜鉛などの加硫助剤などがさらに添加されてもよい。
【００７２】
上記ブタジエン系ゴムの例には、ブタジエンのホモポリマーであるブタジエンゴム、および、ブタジエンを主体としこれに少量のスチロールまたはアクリロニトリルが共重合した共重合ゴム、が含まれる。特に、音響レンズの特性の観点から、ブタジエンゴムであることが好ましい。ブタジエンゴムとは、共役二重結合を有するブタジエンの重合により得られる合成ゴムをいう。ブタジエンゴムは、共役二重結合を有するブタジエンが１，４位で、または１，２位で、単独で重合することにより得ることができる。ブタジエンゴムは、さらに、硫黄などにより加硫させてもよい。
【００７３】
シリコーン系ゴムおよびブタジエン系ゴムからなる音響レンズ１７０は、例えば、シリコーン系ゴムとブタジエン系ゴムとを混合し、加硫硬化させることにより生成することが可能である。たとえば、音響レンズ１７０は、シリコーンゴムとブタジエンゴムとを適宜割合で混練ロールにより混合し、過酸化ベンゾイルなどの加硫剤を添加して加熱加硫して架橋（硬化）させることにより、得ることができる。
【００７４】
上記の場合、加硫助剤として、酸化亜鉛をさらに添加することが好ましい。酸化亜鉛は、音響レンズ１７０のレンズ特性を実質的に損なわずに加硫を促進し、加硫時間を短縮することできる。他に、着色剤や音響レンズの特性を損なわない範囲内で他の添加剤を添加してもよい。シリコーン系ゴムとブタジエン系ゴムとの混合割合は、適宜設定することができる。たとえば、音響レンズ１７０のＺａは、被検体のそれに近似するとともに、音響レンズ１７０内における音速が被検体のそれよりも小さく、音響レンズ１７０のＺａの減衰がより少なくなるように設定されていることが好ましい。このような観点から、シリコーン系ゴムとブタジエン系ゴムとの混合割合は、１：１が好ましい。
【００７５】
接着剤層１８０は、シリコーン系接着剤の層である。前述したように、音響レンズ１７０は、シリコーン系ゴムを含むことが多い。このため、当該シリコーン系接着剤によって接着剤層１８０を構成することは、音響整合層１６０と音響レンズ１７０との接着性を高める観点から好適である。なお、接着剤層１８０も、図３ではその存在を強調しており、実際は音響整合層１６０と音響レンズ１７０とを接着するための接着剤として機能する程度の厚さで存在している。
【００７６】
上記シリコーン系接着剤とは、シリコーンを基材に含む硬化性の化合物または組成物である。当該シリコーン系接着剤は、音響整合層１６０および音響レンズ１７０の両方に対する親和性を高めるための添加剤や、音響整合層１６０と音響レンズ１７０との両者の音響特性を整合させるための添加剤などの種々の添加剤をさらに含有していてもよい。
【００７７】
上記シリコーン系接着剤は、室温で硬化する液状ゴム（ＲＴＶゴム）でもよいし、加熱によって硬化させる液状ゴムであってもよい。また、上記シリコーン系接着剤は、一液型であってもよいし、二液型であってもよい。上記シリコーン系接着剤の例には、ＫＥ−４４１、ＫＥ−４４５、ＫＥ−４７１Ｗ、ＫＥ−１６００、ＫＥ−１６０４、ＫＥ−１８８４、ＫＥ−１８８５、ＫＥ−１８８６、ＫＥ−４８９５、ＫＥ−４８９６、ＫＥ−４８９７、およびＫＥ−４８９８（いずれも信越化学工業株式会社製）や、ＴＮ３００５、ＴＮ３３０５、ＴＮ３７０５、ＴＳＥ３９７６−Ｂ、ＥＣＳ０６００、およびＥＣＳ０６０１（いずれもモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）などが含まれる。
【００７８】
音響整合層１６０に対する音響レンズ１７０の接着力は、超音波トランスデューサー１００の用途に応じて決められ、例えば、超音波診断装置用の超音波トランスデューサー１００であれば、当該接着力は０．５Ｎ／ｃｍ２以上であることが好ましい。そして、当該接着力を発現させる観点から、接着剤層１８０の厚さは、例えば、０．５μｍ以上であることが好ましく、超音波トランスデューサー１００が所期の音響特性を発現する観点から、接着剤層１８０が所期の接着力を発現する範囲において、薄いほど好ましい。
【００７９】
接着剤層１８０の密度は、接着剤層１８０での超音波の反射を抑制する観点から、１ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。接着剤層１８０の密度は、例えば、アルキメデス法によって求めることが可能であり、例えば、上記シリコーン系接着剤の種類や、当該シリコーン系接着剤へのフィラーの混合、当該フィラーの含有量などによって調整することが可能である。
【００８０】
接着剤層１８０は、音響整合層１６０のＺａと音響レンズ１７０のＺａとの間のＺａを有することが、超音波トランスデューサー１００の音響特性の観点から好ましい。接着剤層１８０の材料の一部または全部に、音響整合層１６０のＺａまたは音響レンズ１７０のＺａと同じ音響インピーダンスを有する材料を用いることによって、音響整合層１６０のＺａまたは音響レンズ１７０のＺａと接着剤層１８０のＺａとのギャップを小さくすることが可能である。
【００８１】
接着剤層１８０のＺａは、音響整合層１６０のＺａと音響レンズ１７０のＺａとの間になくてもよい。たとえば、音響整合層１６０のＺａは、２．０ＭＲａｙｌ以下であってよく、音響レンズ１７０のＺａは、１．３〜１．５ＭＲａｙｌであってよく、接着剤層１８０のＺａは、１．２８ＭＲａｙｌ以下であってもよい。なお、音響整合層１６０のＺａは、音響整合層１６０の上記表面部（音響整合層１６０における接着剤層１８０との界面を形成する表面またはそれを含む部分）のＺａである。
【００８２】
また、音響整合層１６０のＺａと、接着剤層１８０のＺａとの差の絶対値は、０．６ＭＲａｙｌ以上であってよく、音響レンズ１７０のＺａと、接着剤層１８０のＺａとの差の絶対値は、０．１ＭＲａｙｌ以上であってよい。
【００８３】
さらに、接着剤層１８０における音速は、１０００ｍ／秒以下であってもよい。接着剤層１８０における音速は、例えば、別途作製したテストピース中を伝わる音の、当該テストピースを通過した時間を測定し、当該時間から算出することが可能であり、例えば、上記シリコーン系接着剤の種類や、当該シリコーン系接着剤へのフィラーの混合、当該フィラーの含有量などによって調整することが可能である。
【００８４】
音響整合層１６０、音響レンズ１７０および接着剤層１８０のそれぞれのＺａは、２５℃における、音響整合層１６０、音響レンズ１７０または接着剤層１８０での超音波の音速と、音響整合層１６０、音響レンズ１７０または接着剤層１８０の密度とから、下記の式から求められる。下記式中、Ｚａは、音響インピーダンス（ＭＲａｙｌ）を表し、ρは、当該部材、層の密度（×１０３ｋｇ／ｍ３）を表し、Ｃは、音速（×１０３ｍ／秒）を表す。上記超音波の音速は、例えば、超音波工業株式会社製のシングアラウンド式音速測定装置を用いて、ＪＩＳＺ２３５３：２００３に従い測定される。
Ｚａ＝ρＣ
【００８５】
なお、超音波トランスデューサー１００は、超音波トランスデューサー１００における音響レンズ１７０以外の部分を封止する保護層を含んでいてもよい。当該保護層は、例えば、超音波トランスデューサー１００における音響整合層１６０およびそれよりも圧電組成物１３０側の構成を一体的に覆う層であり、これらの構成への物理的または化学的な刺激から上記の構成を保護するための層である。上記保護層は、物理的および化学的な安定性を有する材料で構成されていることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂やポリパラキシリレンなどの、物理的および化学的に比較的安定な樹脂で構成され得る。当該保護層は、例えば、前述したパリレンコーティングにより作製される。
【００８６】
上記保護層の厚さは、その所期の機能を発現するとともに、超音波トランスデューサー１００における所期の音響特性を発現可能な範囲で、適宜に決めることができる。当該保護層の厚さは、例えば、２〜４μｍである。当該厚さであれば、保護層の音響インピーダンスが、音響整合層１６０および音響レンズ１７０のそれよりも高かったとしても、超音波トランスデューサー１００の所期の音響特性を十分に発現させることが可能である。
【００８７】
超音波トランスデューサー１００が上記保護層を有する場合では、音響レンズ１７０は、上記保護層に接着剤層１８０を介して接着される。この場合、接着剤層１８０の厚さと上記保護層の厚さとの総和が、超音波トランスデューサー１００の所期の音響特性を実現する観点から、可能な限りで十分に薄いことが好ましい。
【００８８】
超音波撮像装置２００では、制御部２０５が入力部２０４からの信号を受信し、生体などの被検体に対して超音波（第１超音波信号）を送信させる信号を送信部２０６に出力するとともに、当該第１超音波信号に基づく被検体内から来た超音波（第２超音波信号）に応じた電気信号を受信部２０７に受信させる。
【００８９】
超音波探触子２０２の超音波トランスデューサーには、超音波トランスデューサー１００が使用されている。圧電組成物１３０から超音波が送信されると、当該超音波は、音響整合層１６０、接着剤層１８０および音響レンズ１７０を伝わり、人体などの被検体に送られる。そして、当該被検体内で反射し、音響レンズ１７０、接着剤層１８０および音響整合層１６０を伝わり、圧電組成物１３０に受信される。たとえば、受信された超音波は、その振幅および周波数帯域に応じた電気信号に、圧電組成物１３０によって変換される。圧電組成物１３０は、上記圧電体で構成されていることから、高い圧電定数を有し、圧電特性に優れているので、広帯域の超音波測定においても、鋭い主ピークとして超音波成分の検出が可能となる。
【００９０】
受信部２０７で受信した電気信号は、画像処理部２０８に送られて当該電気信号に応じた画像信号に処理される。当該画像信号は、表示部２０９に送られて、当該画像信号に応じた画像が表示部２０９に表示される。表示部２０９は、また、入力部２０４から入力された、制御部２０５を介して送られる情報に基づき、当該情報に応じた画像および操作（文字の表示、表示された画像の移動や拡大など）も表示する。
【００９１】
超音波撮像装置２００では、前述したように、広帯域の超音波測定においても、鋭い主ピークとして超音波成分の電気信号が検出される。このため、超音波撮像装置２００は、ＰＴＺなどの公知の圧電組成物を含む従来の超音波撮像装置に比べて、より高い空間分解能を得ることができ、よって、より精密かつ信頼性がより高い測定結果を得ることができる。
【００９２】
超音波撮像装置２００は、医療用の超音波診断装置に適用される。超音波撮像装置２００は、この他にも、魚群探知機（ソナー）や非破壊検査用の探傷機などの、超音波による探査結果を画像や数値などで表示する装置に適用され得る。
【００９３】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る圧電体は、下記式で表される。下記式中、ＤはＥｕまたはＹｂを表し、ＴはＣｒまたはＣｕを表し、ＸはＧａまたはＳｎを表す。よって、上記圧電体は、その結晶構造が単斜晶であることによってもたらされる公知のＰＴＺの圧電特性および有機ポリマー圧電体の圧電特性のいずれと比べても十分に優れた圧電特性を有する。
（式）ＤＴＸ３
【００９４】
また、本実施の形態に係る圧電組成物は、上記圧電体を２０質量％以上含む。よって、上記圧電組成物は、公知の上記圧電体と同等かそれ以上の圧電特性を有する。
【００９５】
また、本実施の形態に係る上記圧電体の製造方法は、上記式の構成元素の単体を溶融状態で反応させる工程を含む。あるいは、本実施の形態に係る上記圧電体の製造方法は、上記式の構成元素の単体および化合物の一方または両方を原料として化学気相堆積法または物理気相堆積法で成膜する工程を含む。よって、上記製造方法は、いずれも、上記の公知の圧電体に比べて十分に優れた圧電特性を有する圧電体を提供することができる。
【００９６】
また、本実施の形態に係る超音波トランスデューサーは、上記圧電体組成物を有し、本実施の形態に係る超音波撮像装置は、上記超音波トランスデューサーを有する。よって、上記圧電体の優れた圧電特性によってもたらされる、優れた感度を有する超音波トランスデューサーおよび超音波撮像装置が提供される。
【実施例】
【００９７】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００９８】
［実施例１］
Ｙｂ（１ｍグラム原子）、Ｃｕ（１．３ｍグラム原子）、およびＧａ（１２ｍグラム原子）の混合物をアルミナるつぼに入れ、溶融シリカ管の中で１０−３ｔｏｒｒ（０．１３３Ｐａ）の減圧下、２４時間静置した。当該真空度を維持したまま当該溶融シリカ管を封管し、以下の温度スケジュールに従い、反応させた。
【００９９】
まず、１０時間かけて室温から１２７９Ｋまで上記溶融シリカ管を加熱し、次いで当該溶融シリカ管の温度を１２７９Ｋに１０時間保持し、次いで２時間かけて１２７９Ｋから１１７６Ｋに冷却し、次いで１１７６Ｋに１２０時間保持し、次いで９８時間かけて１１７６Ｋから２９８Ｋに冷却した。
【０１００】
その後、アルミナるつぼ中の反応生成物を回収し、６４０Ｋにて遠心分離し、４ｍｏｌ／Ｌのヨウ素ＤＭＦ溶液中で２４時間超音波洗浄し、熱ＤＭＦ洗浄、熱水洗浄、アセトン・ジエチルエーテル洗浄をし、こうして溶融法（Ｍ）によって純度９９％のＹｂＣｕＧａ３の粉体を６０％の収率で得た。ＣＣＤ−Ｘ線回折装置で上記ＹｂＣｕＧａ３の結晶学的パラメータを分析した結果、当該ＹｂＣｕＧａ３の結晶構造は、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。
【０１０１】
当該粉体を遊星ボールミルで粉砕し、粒径１００μｍ以下の粒子を鉄製の鋳型に充填し、５６０℃、２ＭＰａにて焼結して、厚み４０μｍの板状体を得た。この板状体に４６０℃にて２ｋＶの静電界を印加し、圧電体１を得た。圧電体１の圧電定数ｄ３３は、１４ｎＣ／Ｎであった。
【０１０２】
［実施例２］
Ｅｕ（１ｍグラム原子）、Ｃｒ（１．６ｍグラム原子）、およびＳｎ（４．６ｍグラム原子）の各金属の粉体混合物を３ＭＰａ、４００℃にて圧縮成型し、ペレットを得た。このペレットと炭素棒を電極とし、アルゴンガス気流中、１ｋＶにてアーク放電させ、生成した蒸気を、予め白金下部電極を成膜したシリコン基板に堆積させ、こうしてアーク放電法（ＡＤ）によって厚み１μｍのＥｕＣｒＳｎ３の薄膜を得た。ＣＣＤ−Ｘ線回折装置で上記ＥｕＣｒＳｎ３の結晶学的パラメータを分析した結果、当該ＥｕＣｒＳｎ３の結晶構造は、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。
【０１０３】
当該薄膜に白金上部電極を施し、４００℃にて１００Ｖの静電界を印加し、圧電体２を得た。圧電体２の圧電定数ｄ３３は、９ｎＣ／Ｎであった。
【０１０４】
［実施例３］
Ｅｕ（１ｍグラム原子）、Ｃｕ（１．８ｍグラム原子）、およびＧａ（３．４ｍグラム原子）の各金属の粉体混合物を２ＭＰａ、３５０℃にて圧縮成型し、ペレットを得た。このペレットをターゲットとし、１０−６ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４Ｐａ）の減圧下、レーザーディソープション法（ＬＤ）により、予め白金下部電極を成膜したシリコン基板に厚み２００ｎｍのＥｕＣｕＧａ３の薄膜を得た。ＣＣＤ−Ｘ線回折装置で上記ＥｕＣｕＧａ３の結晶学的パラメータを分析した結果、当該ＥｕＣｕＧａ３の結晶構造は、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。
【０１０５】
当該薄膜に白金上部電極を施し、５００℃にて１０Ｖの静電界を印加し、圧電体３を得た。圧電体３の圧電定数ｄ３１は、９６０ｐｍ／Ｖであった。
【０１０６】
［実施例４］
原料をＹｂ、ＣｒおよびＧａに代えた以外は実施例１と同様にして、ＹｂＣｒＧａ３の厚み４５μｍの板状の圧電体４を得た。上記ＹｂＣｒＧａ３の結晶構造も、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。圧電体４の圧電定数ｄ３３は、１６ｎＣ／Ｎであった。
【０１０７】
［実施例５］
原料をＥｕ、ＣｒおよびＧａに代えた以外は実施例３と同様にして、ＥｕＣｒＧａ３の厚み１００ｎｍの薄膜状の圧電体５を得た。上記ＥｕＣｒＧａ３の結晶構造も、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。圧電体５の圧電定数ｄ３１は、６００ｐｍ／Ｖであった。
【０１０８】
［実施例６］
原料をＹｂ、ＣｕおよびＳｎに代えた以外は実施例３と同様にして、ＹｂＣｕＳｎ３の厚み２００ｎｍの薄膜状の圧電体６を得た。上記ＹｂＣｕＳｎ３の結晶構造も、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。圧電体６の圧電定数ｄ３１は、８９０ｐｍ／Ｖであった。
【０１０９】
［実施例７］
原料をＹｂ、ＣｒおよびＳｎに代えた以外は実施例３と同様にして、ＹｂＣｒＳｎ３の厚み０．８μｍの薄膜状の圧電体７を得た。上記ＹｂＣｒＳｎ３の結晶構造も、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。圧電体７の圧電定数ｄ３１は、１．２ｎｍ／Ｖであった。
【０１１０】
［実施例８］
原料をＥｕ、ＣｕおよびＳｎに代えた以外は実施例２と同様にして、ＥｕＣｕＳｎ３の厚み４μｍの薄膜状の圧電体８を得た。上記ＥｕＣｕＳｎ３の結晶構造も、Ｃ２／ｍの空間群から成る単斜晶の単結晶であった。圧電体８の圧電定数ｄ３３は、２１ｎＣ／Ｎであった。
【０１１１】
［比較例１］
厚み１４０μｍの板状のＰＺＴ圧電体Ｃ１として、株式会社富士セラミックスから入手したＣ−６材質を用意した。当該ＰＺＴの結晶構造は、正方晶と菱面体晶とその相境界における単斜晶とを含む単結晶であった。圧電体Ｃ１の圧電定数は、ｄ３１で−２１０ｐｍ／Ｖであり、ｄ３３で４７２ｐＣ／Ｎであった。
【０１１２】
［自発分極量の計算］
圧電体１〜８およびＣ１のそれぞれについて、上記ＣＣＤＸ線回折装置により得られた結晶構造などの結晶学的データを初期状態としてモデリングし、第一原理計算（Ｖｉｅｎｎａ  Ａｂ  ｉｎｉｔｉｏ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｐａｃｋａｇｅ（ＶＡＳＰ））を用いて電圧印加による分極状態における双極子モーメントＤＭ（Ｃ／ｍ２）を、自発分極量の目安として求めた。
【０１１３】
圧電体１〜８およびＣ１の組成、調製法、厚み、結晶系  圧電定数および双極子モーメントＤＭを表１に示す。ＤＭの数値は、上記第一原理計算（ＶＡＳＰ）による計算値である。
【０１１４】
【表１】
0006424736.tif 000002
【０１１５】
表１から明らかなように、圧電体１〜８の圧電定数ｄ３３またはｄ３１およびＶＡＳＰで求めた双極子モーメントは、いずれも、圧電体Ｃ１のそれらに比べて十分に高い。これは、圧電体１〜８の組成を一般式ＤＴＸ３で表したときのＤ原子の分極時における偏位量が増大し、分極による双極子モーメントが著しく増大したため、と考えられる。当該双極子モーメントの増大は、一般に他の構造上の要因、例えば、格子の相転移、ひずみ、配向などによっても引き起こされ得る。しかしながら、当該要因は、圧電体１〜８のＸ線回折からでは観測されていない。よって、当該要因が圧電体１〜８の双極子モーメントの増大の原因から除外されるべきであることが明らかであり、その結果、上記Ｄ原子偏位がその主原因であることが裏付けられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明によれば、公知の圧電体に比べて顕著な圧電特性を有する新規の圧電体が提供される。したがって、本発明によれば、超音波撮像装置のみならず、圧電体を用いる技術分野のさらなる発展が期待される。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  超音波トランスデューサー
１１０  バッキング層
１２０  フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１３０  圧電組成物
１４０、１４１  溝
１５０  充填材
１６０  音響整合層
１７０  音響レンズ
１８０  接着剤層
２００  超音波撮像装置
２０１  装置本体
２０２  超音波探触子
２０３  ケーブル
２０４  入力部
２０５  制御部
２０６  送信部
２０７  受信部
２０８  画像処理部
２０９  表示部
２１０  ホルダ
２１１  コネクタ
【図１】
0006424736.tif 000003
【図２】
0006424736.tif 000004
【図３】
0006424736.tif 000005