超声波换能器

超声波无损检测技术工艺 第二章 超声换能器
§2.2 压电换能器
§2.2.4超声检测用压电换能器的种类,结构,设计与制作工艺的考虑因素
一.超声检测技术中常用压电换能器的种类
在超声检测技术中应用的压电换能器是多种多样的,但最广泛应用的是厚度振动型的压电换能器(俗称探头),它受激励而产生的超声波是纵波,然后可以利用超声波的折射特性,通过适当的方法实现波型转换,把纵波转换成其他所需要的波型用于检测.此外,根据激发超声波的工作频谱,可以把探头分为宽频带(窄脉冲)探头(可窄至一周半)和窄频带脉冲探头,前者主要用于要求具有较高分辨力的超声检测,而后者则主要用于如穿透法,谐振法,声振法等的超声检测.
在实际应用中,最常见的是根据探头的用途和结构特点来分类,大致上有:
1.普通直探头:由单块压电晶片兼并发射与接收功能而制成的探头,其晶片多为圆形薄片,还可分为液浸法检测用的和直接接触法用的探头
2.普通斜探头:由单块压电晶片兼并发射与接收功能,其晶片多为圆形,方形和矩形薄片.其上配有斜楔以改变晶片受激产生的纵波在界面上的入射角,利用超声波的折射特性产生波型转换,从而在检测介质中激发出所需要的波型.它主要用于直接接触法检测,根据所激发波型的不同,可以分为:
(1)横波探头:用于对工件内部及表面缺陷的横波检测,例如检测焊缝
(2)瑞利波（表面波）探头:用于对具有光洁表面的工件的表面缺陷检测,例如检测叶片表面裂纹
(3)板波(兰姆波)探头:用于薄板检测
(4)爬波探头:用于粗糙表面工件的近表面缺陷检测
(5)可变角探头:可调整纵波入射角以探索适当波型超声波的激发条件以及调整超声波在被检介质中的折射角度
此外还有如纵波斜探头及各种适应不同工件需要的专用探头.
3.组合双晶探头:由两块晶片分别发射和接收超声波,晶片形状有两块半圆形(分割式),两块方形或两块矩形等.探头上配有延迟块,用以小范围改变纵波入射角以调节超声波进入工件的状态,而且起到延迟阻塞时间,抑制近场干扰等作用,从而显著提高检测的近表面分辨力.两块晶片之间还配置了隔声层以阻隔入射界面上产生的直通波和屏蔽感应电场的干扰(即起到电声屏蔽的作用).按照产生的波型和结构形式,可以分为:
(1)组合双晶直探头:包括液浸法检测与直接接触法检测应用的探头,尤其以后者为常用.全部元件组合在一个整体之内,在工件中激励的是纵波-在被检介质中是以折射纵波进行检测的。

(2)组合双晶斜探头:用于直接接触法,全部元件(包括斜楔)组合在一个整体内,主要用于在工件中激励横波或瑞利波进行检测。

(3)骑马式组合双晶探头:两块晶片分别安置在一个马鞍形的座块两侧,在工件中激励纵波,同时也兼有横波与瑞利波成分,可进行综合波型检测,特别适合于小直径棒材的检测
4.聚焦探头:利用声透镜原理或直接烧结而成的曲面形压电晶片,使激励的超声波束能汇聚成细长(或扁长)形状,有利于声能高度集中,从而明显提高穿透性,指向性和分辨率以及信噪比。

聚焦探头的种类很多,主要有:
(1)接触法聚焦直探头
(2)液浸法聚焦直探头
(3)接触法聚焦斜探头
(4)接触法组合双晶聚焦斜探头
(5)接触法可变角聚焦斜探头
(6)阵列聚焦探头
......等等
此外,根据聚焦声束的形状,又可将聚焦探头分为点聚焦,线聚焦,以及特殊的长焦柱等类型.
5.其他特殊(专用)探头:随着工业生产的发展,为适应各种不同工件的检测需要,还发展了许多特种探头,它们各自有其特殊的应用场合,如:
(1)超声测厚探头:包括常温,中温,高温状态下使用的,接触法或液浸法使用的,不同分辨率的各种测厚探头
(2)轮式超声探头:可用于自动或半自动的钢板检测等
(3)检测铁路钢轨的超声探头
(4)检测工件内孔的超声探头:深入工件孔内进行检测
(5)从轴类、螺栓等端面进行检测的小角度纵波斜入射探头
(6)用于高温条件下检测的超声探头
(7)冲击波探头:产生冲击波进行检测
(8)用于特殊部位的反射镜式探头:利用声反射镜改变超声束的投射方向
(9)电磁超声探头
(10)混凝土检测用探头
(11)窄脉冲(高阻尼)探头:可获得特别高的分辨力
(12)与计算机配合的相控阵探头或动态聚焦阵列探头
(13)可变焦距的阵列探头
......等等。

随着科学技术水平的不断提高,为适应工业生产应用需求的超声探头品种还将日益增多,例如国外已出现将前置放大器组合到探头内以提高检测信号的输出能量,用于长距离检测,以及适应数字化检测需要等,而且也必然还会有更多更好的专用或特殊应用的超声探头出现.
二.常见的超声检测换能器
1.普通直探头:普通直探头俗称平探头或平直探头，其基本结构如图
2.20所示.
(1)压电晶片:压电晶片的功能是发射与接收超声波,它是以厚度
振动模式振动,激发出纵波.在设计探头时,除了考虑选择适当的
压电材料外,还要考虑到压电晶片的尺寸与下述因素有关:
谐振频率:在谐振状态下可以获得最大的输出功率,主要由压电
晶片的厚度来确定,这可以根据压电材料的频率常数(或声速),
预定的中心频率来计算.但是,还必须考虑到压电晶片与吸收块
(阻尼块),保护膜粘贴在一起后,由于阻尼的原因而会使原定的
谐振频率降低,在超声探头生产厂的经验数字是提高0.3左右的
预置晶片厚度,例如5MHz的探头晶片选用6.5MHz的晶片厚度
(大约值).
图2.20 普通直探头基本结构示意图指向性:通常选择晶片的直径或边长为传声介质中超声波波长的5-8倍以获得较好的指向性,在一定波长条件下,晶片直径越大,指向性越好,其近似关系有:
θ0=70(λ/D) 或θ=arcsin1.22(λ/D) (圆形晶片,D-直径)
θ0=57(λ/D) (方形晶片,D-边长)
以及:θ-3dB=29(λ/D) (圆形晶片), θ-3dB=25(λ/D) (方形晶片) θ-6dB=arcsin0.51(λ/D) (圆形晶片)
式中:θ0为超声长的半扩散角(指向角,零扩散角),λ为传声介质中超声波的波长,D为晶片直径或边长,θ-3dB为偏离声轴的某点声压,比声轴线上相应点的声压低3dB时的半扩散角,θ-6dB为偏离声轴的某点声压,比声轴线上相应点的声压低6dB时的半扩散角,见图2.21。

图2.21 压电晶片指向性与近场示意图近场长度(声压分布不均匀区):这是因为压电晶片激发出的超声波在传声介质中开始传播的一段距离内,声压的分布是不均匀的,有多个极大值和极小值出现,达到一定距离时,声压呈现最后一个最大值,以后即按一定的指数规律单调下降,我们把声轴线上最后一个声压极大值之前的一段范围称为近场区,该近场区的长度有以下关系式: N=(D2-λ2)/4λ
这是根据连续波理论得出的理论公式,而实际上应用的脉冲波的N值约为该理论值的0.7倍.但是我们仍然可以看出,近场长度与晶片直径和涉及的波长有关.
应当注意的是:在压电换能器上,压电晶片是粘贴有吸收块和保护膜的,特别是为了抑制径向振动干扰,在压电晶片的边缘也会灌注有吸收材料,因此压电晶片在作厚度振动时,其有效振动面积的直径是小于晶片名义直径的,称为有效晶片直径,对普通直探头来说,有效晶片直径约为晶片名义直径的0.97倍.
近场长度示意图见图2.21。

在实际制作压电换能器时,可以直接购买已经商品化的压电晶片,若需要改变压电晶片的尺寸规格时,对单晶材料可使用金刚石刀具(如玻璃刀)进行切割,对于压电陶瓷材料还可以使用锋利的钢刀进行切割.若要修磨厚度时,可使用研磨膏在平台上进行修磨(例如长度计量器具检修用的平台),要特别注意修磨面的平整均匀,否则激发出的超声波的波形与波束会发生畸变.此外,修磨过的压电晶片一般都需要重新涂复电极.
压电晶片的处理工艺主要涉及以下四个方面:
[1]压电晶片上电极的涂复:
压电晶体是电介质,需要在与厚度方向垂直的两端面涂复电极才能施加电场,用以激发超声振动.涂复的电极层要求薄而均匀,与压电晶片粘结牢固,电极面要平整光滑,而且上下两个电极面要保持平行.
涂敷电极的方法可采用烧渗银法,沉铜法以及化学沉银法,真空镀膜法,用导电胶粘贴金属箔等等.下面仅介绍前面两个比较简单的普通方法:
烧渗银法:用无水乙醇江压电晶片擦洗干净并干燥后,将配好的银浆涂于晶片两个端面上(不能短路),经烤干(可用红外线灯辐照),再放入烘箱中以100℃/小时的速度升温至600℃左右,保温半小时,然后自然降温(随炉冷却).一次涂层厚度不够时,可重复进行第二次涂敷(但要注意:电极层太厚将会影响晶片原有的谐振频率,太薄则影响结合强度和焊接电极引线).
银浆配方:
氧化银(Ag2O)--重量比为50份或重量100克 氧化铋(Bi2O3)--重量比为0.5份或重量1克
硼酸铅[Pb(BO2)2H2OPbO・3B2O3]--重量比为2.5份或重量5克 松香松节油(重量比3:7)--重量比为36份或重量72克
松节油--重量比为6份或重量12克 蓖麻子油--重量比为6份或重量10克
银浆配制方法:把额定的松香松节油用水浴法以缓慢加热使其融化(注意易燃),把以上各原料按配方称好放入,置于球磨罐(钢,瓷或玻璃器皿)中研磨120小时进行细化并搅拌均匀,磨毕装入瓶中密闭保存,用前应搅拌均匀.沉铜法:把清洗干净的晶片放入氢氟酸(HF)中腐蚀1分钟,取出并用水冲净,放入10%氯化锡溶液中浸润两分钟,取出并用流水冲净,然后放入2%硝酸银溶液中浸润两分钟,取出并在100℃左右烘干,再放入沉铜液中沉铜15分钟,取出用流水冲净,最后采用电镀法加厚,再抛光即成.
沉铜液为原液1000:(5-7)促进剂搅拌均匀混和后使用,原液配方为:
硫酸铜(CuSO4・7H2O)--150克 氢氧化钠(NaOH)--300克 丙三醇(甘油)--0.24克 水--1升
将硫酸铜先溶入500毫升水中,加热使充分溶化,冷却至室温,加入甘油搅拌即成甘油铜,将氢氧化钠溶于500毫升水中,在30-40℃下把甘油铜与氢氧化钠溶液混和均孕(注意防止沉淀).
促进剂为浓度36%的甲醛溶液.
采用沉铜法在晶片上得到铜电极(晶片边缘要刮除铜层以免短路),铜的比重较大,这种电极对晶片谐振频率的影响要比银电极为大.
当采用烧渗银法涂复电极时,由于其过程中有加热工序,对已经极化处理的压电晶片也会产生去极化效果,故采用这种方法涂敷电极的压电晶片需重新进行极化处理.下面以锆钛酸铅(PZT)晶片的极化处理为例:
极化温度:将晶片放入硅油中加热到140℃左右 极化电压:每毫米晶片厚度采用2-3千伏的直流电压
极化时间:在上述条件下保持10分钟,然后撤去电压并降温
或者在120-150℃下使用直流3-5KV/mm晶片厚度持续20-60分钟,然后撤去电压并降温.
沉铜法的过程中也有热烘干工序,故必要时也应考虑重新对晶片进行极化处理.
在极化处理时采用的是直流电压,故被极化的晶片有正负极,有些商品化的压电晶片上有特殊标记注明.在目前情况下,这种极性的存在与换能器在交变信号电压作用下的工作状态有何关系尚不清楚,一般在制作换能器时对正负极引线方法是没有什么要求的,但是对于大功率低频换能器,则有时会提出要求,因为其表现在灵敏度上有不同,可能与极化后晶体排列状态相关.有些换能器制造厂是将晶片极化处理时的负极用于接地,正极用于连接发射信号电压,他们认为,若正负极反接时,对换能器的灵敏度有一定影响,并且有可能在交变电压作用下会有一定的去极化趋势而影响晶片的老化时间(即寿命缩短),但是这些观点尚无明确的试验分析结论证实.
[2]压电晶片电极引线的焊接:
压电晶片安置在换能器壳体中,通常将晶片底面接地线,晶片上面接发射电路.
电极引线通常使用直径Φ0.2mm左右的细铜线,使用小功率(20W左右)的内热式电烙铁较好,将烙铁头磨成尖圆锥形以减少晶片在焊接时的受热面积,也便于焊成尽可能小的焊接点,以免影响晶片的谐振状态.焊接引线前,应先用无水乙醇将晶片上焊接电极引线的部位清洗干净并干燥,使用松香为焊剂(一般的焊膏含有腐蚀性成分),首先把引线头部用细砂纸(如金相砂纸)打光并吃锡,然后进行焊接.焊接速度要尽可能快并注意散热(当然必须焊牢),以免因热效应的影响造成晶片上局部去极化或者使电极面受到破坏.焊点应尽量小但要牢固,不能虚焊,上下两焊点的焊接面积与体积最好近似一致.焊后再用无水乙醇清洗晶片上多余的焊剂.注意焊后两极不能有短路,焊点位置最好紧靠晶片边沿.焊点的大小与位置对晶片的谐振状态及发射声场形状会否发生畸变有很大的影响,必须予以高度重视.图2.22示出常见的几种焊点位置.
图2.22 压电晶片电极引线焊点位置示意图为了减少热效应影响,通常可以采用特制的低温焊锡,其熔点在80℃左右,其中的配方一例为:
锡--重量比为16或9.5%,铋--重量比为38或45.3%,铅--重量比为39或45.2%,镉--重量比为7
把上述配好的各金属放入刚玉坩埚中加热熔化在一起,然后冷却即成.
[3]压电晶片与保护膜,吸收(阻尼)块,声透镜,斜楔等的粘接方法
a)使用502快速粘胶粘接
b)使用下述配方的粘接剂:
618环氧树脂--100克 + 二乙烯乙胺--8克 + 邻苯二甲酸二丁酯--10克
或者: 环氧树脂--100克 + 邻苯二甲酸二丁酯--10克 + 三乙醇胺--6克 + 间苯二胺--15克
c)当接地极采用金属环或金属箔时,晶片与金属环或金属箔的粘接需要使用特殊的导电胶进行粘接(含金属粉末的胶粘剂)
粘接时应注意粘接面间不能有空气隙存在,粘合面要平整均匀,而且粘合层应越薄越好.
还应当说明的是:目前,为制作换能器而对压电晶片所做的上述处理,已经多数由专业化工厂进行,一般工厂制作换能器时则直接购买商品化的晶片,对于商品化晶片质量的鉴别主要可以采用下述方式:
a)用频率特性测试仪或频谱仪等测试晶片的固有谐振频率
b)把晶片焊上电极引线后直接接入探伤仪,并将晶片耦合在平面试块上,观察探伤仪示波屏上出现试块底面反射回波次数的多少(在一定灵敏度下),底波次数越多,杂波越少,将意味着该晶片的灵敏度越高--这是一种相对比较的方法.
(2)保护膜
保护膜的功能是避免晶片与工件直接接触而磨损晶片,同时也保护晶片不被碰伤,还作为中间介质以改善透声性能.对用于液浸法检测的探头还可保护晶片不受液体(水)的影响,包括电极间的绝缘性,以及有的单晶材料遇水会发生潮解变质.
[1]选择保护膜材料的考虑因素:主要有耐磨性(硬度),耐冲击能力(强度),对超声能量的衰减大小以及与晶片和传声介质的声阻抗匹配（透声率）。

保护膜作为中间介质,其声阻抗与晶片和传声介质的声阻抗要匹配以改善透声性能,它的理论匹配公式(最佳条件)为:
Z保=(Z晶Z介)1/2 (这是以连续波为条件时的情况,脉冲波的情况参考该条件)
式中:Z保为保护膜声阻抗,Z晶为晶片声阻抗,Z介为传声介质(工件或液浸法时使用的液体,例如水)声阻抗.
常见的保护膜材料有硬膜和软膜两大类,硬膜主要是刚玉(氧化铝),钢,陶瓷,碳化钨,以及有机玻璃,尼龙,丙烯酸树脂,环氧树脂,含硅砂塑料等等,软膜主要是塑料薄膜,橡胶膜等,通常在软膜与晶片之间还会充填油液,有利于与粗糙表面的吻合,不过,使用软保护膜的换能器其灵敏度通常会低于使用硬保护膜的换能器,而硬膜是与晶片直接粘贴在一起的.要注意加上保护膜后(特别是硬膜),将使晶片的谐振频率降低.
[2]保护膜厚度的确定:除了考虑显而易见的耐磨性(影响探头的使用寿命)外,很重要的因素是其透声率问题.在图2.23中,设第一介质的声阻抗为Z1,第二介质的声阻抗为Z2,第三介质的声阻抗为Z3,第二介质的厚度为t,第一和三介质为半无限介质,声波垂直于界面透射,则透过声波的声强I3与入射声波的声强I1之比是透过系数T,因此有:
(这里是按脉冲波考虑的)式中:k为第二介质中的波数,k=2πf/C2,C2为第二介质中的声速,f为频率
当:
a)Z1≠Z3时,如果t=λ2/4或λ2/4的奇数倍,则:T=4Z1Z3Z22/(Z1Z3+Z22)2图2.23 声波经三层介质垂直透
射
令Z2=(Z1Z3)1/2 (最佳条件),可得T=1,即第一介质中的声能全部透入第三介质。

b)Z1=Z3
时,有:
令Z1=Z2=Z3,则有T=1,或者令t=λ2/2或λ2/2的整数倍,则T=1,或者令kt《1,则T→1,亦即使中间介质层尽可能地薄
对于第三种情况可分析如下:
当Z1=Z3,而Z2》Z1时,[(Z2/Z1)+(Z1/Z2)]2≈(Z2/Z1)2
,由于kt《1,则coskt≈1,sinkt≈kt,因此:
若要T→1,则 Z2kt/2Z1必为一微小量(即kt→0),令:r p=Z2kt/2Z1,而且要求r p
→0,则:
r p即声压反射率
又:t=(2r p Z1/kZ2)=(r p C2/πf)(Z1/Z2)=(r pλ2/π)(Z1/Z2),C2为中间介质层中的声速.因此,在要求一定透声程度(此时r p也必然为一定)时,中间介质层厚度t与频率成反比而与(Z1/Z2)成正比,若中间介质层的声阻抗比周围介质的声阻抗大的越多,显然厚度t应当越薄.
当Z1=Z3,而Z2《Z1时,[(Z2/Z1)+(Z1/Z2)]2≈(Z1/Z2)2
,由于kt《1,同样coskt≈1,sinkt≈kt,因此:
r p=(Z1/2Z2)・kt=(πtZ1/λ2Z2)《1 t=r pλ2Z2/πZ1
同理,若中间介质层的声阻抗比周围介质声阻抗小得多,则其厚度也必然应当越薄.
由此可见,在充分兼顾强度,耐磨性和声阻抗匹配的情况下,保护膜越薄越好(同样可以证明在Z1≠Z3的情况下,也是kt越小则T越大).据中科院声学所的研究认为,在脉冲波的情况下,甚至达到λ/8为好.
[3]保护膜与晶片的粘接好坏会直接影响发射声场的指向性和均匀性,如果存在局部脱粘,保护膜本身两面不平行,保护膜破裂,局部磨损等现象时,将使发射的超声波束发生畸变(弯曲变形),导致换能器灵敏度降低,分辨率恶化等等,这样的换能器就应该报废.因此,对保护膜本身要求两面严格平行和平整,而且要求与晶片的粘接层要薄而均匀并且粘接牢固,其间不能存在空气隙或杂质.
通常用粘接剂把保护膜与晶片粘合后应在一定的均匀压力下放置24小时,再在60-80℃下烘干4小时左右(注意温度过高会引起晶片去极化).
晶片粘接上保护膜后,由于整体质量加大,会降低晶片的固有谐振频率,但是同时也抑制了晶片的径向振动,降低径向机电耦合系数,在这方面有着重要的作用.
在实际应用中,当探头上的刚玉(氧化铝)保护膜破损而又必须要考虑修复使用时,可采用下述的去胶剂把残留的保护膜去除:
二氯甲烷 85.3%吡啶 2%丙酮 5%磷酸 0.5%
石蜡 1.2%乙酸 1%甲酸 2%
按上述配方(其中有毒害品,使用时应注意安全)配制去胶剂,或采用其他适当的去胶剂,用棉纱或棉花沾湿置于晶片上破损的保护膜处浸润2-3小时,原胶层将能脱落下来,然后进一步将晶片表面清洗干净后,即可重新粘贴上新的保护膜.
液浸探头多采用环氧树脂,丙烯酸树脂等作保护膜,也可以不用保护膜而直接裸露晶片(必须是不会潮解的压电材料,以及保证不会造成两电极间短路),从而简化了声阻抗匹配问题.
(3)吸收(阻尼)块
吸收块主要有以下三个方面的功能:
[1]作为支持(支承)晶片的背衬材料
[2]吸收晶片向背面发射的声波和抑制杂波
[3]吸收(阻尼)晶片的振动能量,缩短晶片的振铃时间(自由振荡或所谓的"余振","尾振"),使晶片被发射脉冲激励后能很快停止下来,起到降低机械Q值(Qm)的作用,以保证波形不失真和分辨率的要求.
超声检测仪对压电换能器施以高频电脉冲(电振荡信号),将激励晶片振动而产生超声波,当施加的电振荡信号停止后,由于晶片存在的惯性作用,晶片还要维持一段时间的振动才能逐渐恢复静止状态,这种情况对超声检测是不利的,因为实际检测中要求晶片振动后能立即恢复静止状态以接收回波信号,或者迎接下一个激励脉冲的到来,晶片的继续振荡将阻塞回波信号的接收或下一个激励脉冲的激发,结果降低了分辨率,增大了检测盲区.在接收状态下,晶片的这种继续振荡也导致波形失真.在超声检测中,为了获得较高的分辨率和减小检测盲区及波形畸变,一般都希望发射的超声脉冲在满足功率要求的情况下尽可能地短,要获得这样的窄脉冲,除了激励源电路产生电脉冲的宽度要尽可能窄以外,还要从探头结构上考虑,即采取加大阻尼的办法,当阻尼不充分时,探头因为出现振铃现象或处于宽脉冲(窄频带)的工作状态,从而导致低劣的分辨率和增大了检测盲区(即界面下的模糊区域),而且还可能出现因为材料,耦合剂引起的波的干涉造成干扰,影响超声脉冲的形状等等.
还有一个方面,就是晶片做厚度振动时,是向前后两个方向同时发射超声波能量的,向前发射是我们所需要的,而向后发射的声能被晶片背衬支承物反射回到晶片时就会造成干扰,所以也要通过吸收块来加以抑制.
综上所述,要克服和改善这些缺欠,主要是在晶片背面加上高阻尼的吸收介质--吸收块,当吸收块的声阻抗等于晶片的声阻抗,并且其超声衰减系数越大,则效果最好.因为在这样的条件下,晶片背面发射的超声波不会在晶片与吸收块界面上就产生反射,而是顺利进入吸收块并将其能量吸收掉.
应当指出:加入吸收块的效果固然能使脉冲变窄,提高检测分辨率,减小检测盲区,减少波形畸变,但它是以降低机械Q值,降低辐射功率,牺牲检测灵敏度为代价的,在设计制作探头时要根据实际需要综合考虑.
吸收块的设计与制作,其关键是成分的配比及制作工艺,它对探头性能的好坏有着重要影响。

吸收块主要由散射微粒（如钨粉、铈钨粉、胶木粉、聚硫橡胶粉、二氧化铅粉、二硫化钼粉等）和声吸收材料（起到粘结、固定和声吸收作用，如环氧树脂），此外,作为制作工艺上的考虑,还适当加入增塑剂（如邻苯二甲酸二丁酯）和固化剂(如乙二胺,二乙烯三胺)等等组成。

吸收块的密度越大，声衰减越大，阻尼吸收作用越强，而吸收块的声阻抗越接近晶片的声阻抗则透声率越好，从而可以起到良好的吸收作用。

吸收块的成分组成主要有以下几种方式:
a)钨粉+环氧树脂
b)钨粉+二氧化铅粉(注意有毒)+环氧树脂
c)钨粉+聚硫橡胶粉+环氧树脂
d)二氧化铅粉(注意有毒)+聚硫橡胶粉+环氧树脂
e)胶木粉+环氧树脂
f)环氧树脂+红色氧化铅粉(PbO,注意有毒,200-400目化学分析纯):红色氧化铅的粘滞衰减吸收声能力很强,而且与环氧树脂在一起构成的声阻抗与有机玻璃差不多,有利于制作声陷阱,在制作背衬时常采用分层制作,第一层贴近晶片为钨粉,上面第二层则用氧化铅).
...等等.
这些配方的实质是散射微粒+声能吸收材料(粘滞系数较大的材料),吸收块整体的声阻抗则与声速,密度及固化程度等有关.在这些组成中,钨粉,胶木粉等主要起散射质点的作用,环氧树脂起到粘结,固定和声吸收作用,而二氧化铅,橡胶粉等则综合了散射质点与声吸收的作用.散射质点的粒度一般要求越细越好,因为散射质点越小,声波散射越均匀,散射声波的路径越长越复杂,从而有利于声吸收,可以大大减少对晶片的散射杂波干扰。

下面给出部分吸收块的配方示例(除注明外均是重量比):
a)钨粉 2-4,环氧树脂 1,无水乙二胺 0.07,邻苯二甲酸二丁酯 0.15
b)钨粉 35克,环氧树脂 10克,二乙烯三胺 0.5-1克,邻苯二甲酸二丁酯 1克
还可再加入微量聚硫橡胶粉.
制作时先将环氧树脂加热熔化,加入上述配料(除固化剂外)后充分搅拌均匀(注意不要将空气卷入形成气泡),再滴入固化剂(乙二胺或二乙烯三胺),快速搅拌均匀(不能有气泡产生),然后即可用于灌制吸收块(预先制好吸收块模具).
c)环氧树脂 1,工业钨粉 0.5-0.7,邻苯二甲酸二丁酯 0.1-0.3,乙二胺 0.07-0.08
d)橡胶粉 60%,钨粉 30%,环氧树脂 10%,再加入适量的邻苯二甲酸二丁酯和乙二胺
e)HP856树脂 100%,钨粉 5-15%,橡胶粉 6%,再加入适量的增塑剂和固化剂,用该配方灌制的吸收块固化后应能使上层为树脂,中层为橡胶粉,底层为钨粉时效果最好,这可以采用离心机处理得到.
f)钨粉 63%,环氧树脂 32%,邻苯二甲酸二丁酯 3%,无水乙二胺 2%,在小坩埚内先将环氧树脂和邻苯二甲酸二丁酯搅拌均匀,再加入钨粉搅拌,最后加无水乙二胺调配均匀后灌入探头壳体内晶片背面,注意不要流到晶片正面造成污染.
g)环氧树脂 3克,二硫化钼(起分层隔绝作用) 2.5克,邻苯二甲酸二丁酯 0.45克,乙二胺 0.24克
h)钨粉 35克,环氧树脂 10克,二乙烯三胺 0.5克,邻苯二甲酸二丁酯 1克。