CN107305197B - 检查零件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检查零件的装置和方法。使用碳纳米管(CNT)将相位阵列中的多个微机电系统(MEMS)换能器耦接到柔性基板以用于共形超声扫描。每一个换能器包括悬臂、沉积在悬臂上的磁性材料和相对于磁性材料定位的螺线管。碳纳米管在悬臂上生长并且将换能器机械地耦接到柔性基板的一侧。柔性基板的另一侧被施加到被检查零件的表面，并且当螺线管被处理器通电时，换能器电连接到处理器以引起悬臂的运动。悬臂的运动导致碳纳米管的运动，从而将力施加到柔性基板，导致透过该零件的超声波。来自超声波的返回被处理器解释以产生零件的图像。

Description

检查零件的装置和方法
相关申请的交叉参考
本申请涉及以下共同未决和共同转让的申请：
于2014年10月10日提交的题为“多像素间距超分辨率”的美国专利申请NO.14/519839，案号60070/14-0944-US-NP，
该申请通过引用并入本文。
技术领域
本申请主要涉及超声波换能器(UT)领域，并且更具体地涉及用于共形超声扫描的使用碳纳米管(CNT)耦接到柔性基板的相位阵列中的微机电系统(MEMS)换能器。
背景技术
超声扫描通常用于生产零件的非破坏性检查。例如，超声扫描装置可以由使用超声波对零件成像的换能器的一维(1D)或二维(2D)阵列组成。
通常，超声扫描装置必须在零件的整个表面上来回移动，以便询查零件上不同的位置。然而，这样的装置最好在平坦的表面上工作，并且当试图扫描弯曲的表面，尤其是那些包含小半径的弯曲表面时可能有问题。
例如，如果超声波扫描装置不能紧贴着小半径安装，则超声扫描装置就不能沿着半径将其声波的能量(压力波)施加到零件，其不能接收到返回，并且不能测量孔隙率或检测裂缝。这个问题的出现是因为超声波扫描装置和包含小半径的零件之间的间隙填充有衰减信号的凝胶。
因此，需要能够实现用于成形零件研究的高分辨率、高对比度、非破坏性、超声扫描的改善的装置和方法。本发明满足这些需要。
发明内容
为了克服上述现有技术中的限制，并且克服在阅读和理解本申请时将会变得明显的其它限制，本申请公开了用于零件的超声检查的扫描装置，以及使用该装置和制造该装置的方法。
该扫描装置由以下组成：柔性基板，其中，柔性基板的第一侧被施加到零件的表面；以及通过一个或多个碳纳米管机械地耦接到柔性基板的与第一侧相对的第二侧的一个或多个MEMS换能器。MEMS换能器中的每一个由悬臂、沉积在悬臂上的磁性材料和相对于磁性材料定位以在通电时引起悬臂的偏转的螺线管组成。碳纳米管从悬臂生长，使得悬臂的偏转导致碳纳米管的运动，从而将力施加到柔性基板，并且产生透过该零件的超声波。
在一个实施例中，磁性材料包括磁性硬材料，并且将电流施加到螺线管，以产生与磁性材料的偶极子相一致或相抵抗(aligned with or against)的磁场，该磁场使悬臂弯曲到平面外，并且碳纳米管通过悬臂的偏转来移位，从而将力施加到柔性基板。
在另一个实施例中，磁性材料包括磁性软材料，并且将电流施加到螺线管，以产生使磁性材料极化的磁场，该磁场使悬臂弯曲到平面外，并且碳纳米管通过悬臂的偏转来移位，从而将力施加到柔性基板。
使用该装置的方法包括：将扫描装置置于零件的表面上，命令扫描装置操作MEMS换能器，其中，操作MEMS换能器以引起碳纳米管的运动，从将力施加到柔性基板以产生超声波；使用超声波扫描穿过零件的表面；并且捕获超声波的返回，其中，捕获的返回被处理成一个或多个零件的图像。
命令步骤包括将电流施加到螺线管以产生施加到悬臂上的磁性材料的磁场，其中，悬臂在偏转的正方向上或负方向上响应。命令步骤还包括基于捕获的返回的分析来命令MEMS换能器的悬臂的偏转的改变，或基于捕获的返回的分析来命令MEMS换能器的相位和频率的改变。
柔性基板在扫描步骤期间不沿着零件的表面横向地运动。
在一个实施例中，MEMS换能器形成相位阵列。在可替换的实施例中，MEMS换能器在相同的频率和相位下操作，或MEMS换能器在相同的频率和不同的相位下操作，或MEMS换能器在不同的频率和相同的相位下操作，或MEMS换能器在不同的频率和不同的相位下操作。MEMS换能器在多个频率下操作以从超声波产生零件的多个分辨率图像。
制造该装置的方法包括：制造一个或多个MEMS换能器，其中，MEMS中的每一个由悬臂、沉积在悬臂上的磁性材料和相对于磁性材料定位的螺线管组成；从MEMS换能器中的每一个的悬臂生长一个或多个碳纳米管；获得柔性基板，其中，柔性基板的第一侧是随后被施加到零件的表面的柔性基板的一侧；以及使用碳纳米管将MEMS换能器机械地耦接到柔性基板的与第一侧相对的第二侧。
在一个实施例中，制造的方法进一步包括：将用于碳纳米管的一个或多个生长催化剂颗粒沉积到悬臂上，在从悬臂生长碳纳米管之前，使用掩模以防止在不希望的区域中的沉积。通过控制从悬臂生长的碳纳米管的面密度(areal density)来调节碳纳米管的弹性模量。
在一个实施例中，制造方法进一步包括将顶层添加到连接MEMS换能器的MEMS换能器中的每一个。
在另一个实施例中，制造的方法进一步包括将材料从MEMS换能器之间去除，以使MEMS换能器隔离。
在又一个实施例中，制造的方法进一步包括在MEMS换能器之间添加材料，以机械地连接MEMS换能器的悬臂。
附图说明
现在参考附图，其中，在全文中相同的参考标号表示相同的零件。
图1A、图1B和图1C是根据一个实施例的扫描装置的示意图。
图1D、图1E和图1F示出扫描装置是如何由以阵列形式布置的多个换能器组成，并且通过单独地和整体地控制换能器将该阵列作为相位阵列来操作。
图2是示出根据一个实施例的扫描装置的操作的流程图。
图3是示出根据一个实施例的扫描装置的制造的流程图。
图4是示出根据一个实施例的换能器的制造的流程图。
具体实施方式
在优选的实施例的以下描述中，参考形成本说明一部分的附图，并且附图以图示的方式示出可实践本发明的特定实施例。应当理解，在不脱离本申请的范围的情况下可以利用其它实施例并且可以对结构作改变。
概述
相位阵列中的多个MEMS换能器通过碳纳米管被耦接到柔性基板以用于生产零件的共形超声扫描。柔性基板可被放置在零件的表面上，并且柔性基板下的零件上的每个位置由换能器精确地扫描和成像而不移动柔性基板或换能器。换能器的相位阵列可在各种频率下操作，使得可收集零件的多个分辨率图像并且将其组合成超分辨率图像。
设备结构和操作
图1A是根据一个实施例的扫描装置100的示意图，在该示图中，一个或多个超声波换能器102通过一个或多个碳纳米管106耦接到柔性基板104。
每一个换能器102包括一侧(例如，顶部)上涂覆有磁性材料的悬臂108，其中，悬臂108通过相对于(例如，上方)磁性材料110定位的螺线管112的操作来偏转或移动。
图1A示出悬臂108和磁性材料110处于静止状态的换能器102，而图1B示出悬臂108a和磁性材料110a向上偏转的换能器102，并且图1C示出悬臂108b和磁性材料110b向下偏转的换能器102。
碳纳米管106在悬臂108的与涂覆有磁性材料110的悬臂108的一侧相对的另一侧(例如，下方)上生长。随着生长，碳纳米管106的相对端耦接到柔性基板104。
柔性基板104是特氟隆膜，但是可以是不同的材料。当碳纳米管106被压靠着柔性基板时，碳纳米管106变得与柔性基板104紧密耦接。
扫描装置100的操作描述如下。柔性基板104的第一侧被施加到或放置在被检查的零件116的表面114上，该表面可以是平坦的或弯曲的表面114。每一个换能器102通过碳纳米管106耦接到柔性基板的与第一侧相对的第二侧。在一个实施例中，在操作期间柔性基板104不沿着零件116的表面114横向地移动。
处理器(未示出)将电流施加到螺线管112，其产生被标记为118的磁场，该磁场被施加到悬臂108上的磁性材料110。这引起使悬臂弯曲到平面外(上或下)的磁力，其中，图1A示出平面内(例如，静止的)的悬臂108和磁性材料110，图1B示出平面外(例如，沿着运动弧120a向上弯曲)的悬臂108a和磁性材料110a，并且图1C示出平面外(例如，沿着运动弧120b向下弯曲)的悬臂108b和磁性材料110b。
附接到悬臂108的下侧的碳纳米管106通过悬臂108和磁性材料110的运动而向上和/或向下(例如，拉伸和/或压缩)运动，其在耦接到碳纳米管106的另一端的柔性基板104上施加(express)力(拉和/或推)，以产生被标记为122的超声波，该超声波是压力波，其从换能器102扩展并且穿透零件116。
类似地，从超声波122接收返回或反射124，其在柔性基板104上施加力(拉和/或推)，以引起碳纳米管的向上和/或向下运动，导致悬臂108向上和/或向下运动。磁场118中磁性材料110对应的运动在螺线管中引起电流，然后电流被传送到处理器用于处理。具体地，处理器可根据从如下面更加详细描述的换能器102接收的信号产生图像。
要注意，在可替换的实施例中，磁性材料110由硬或软磁性材料组成。当磁性材料110由硬磁性材料组成时，其具有偶极子，并且由螺线管12产生的与磁性材料110的偶极子相一致或相抵抗的磁场使悬臂108向上或向下弯曲。当磁性材料110由软磁性材料组成时，其是诸如铁的磁性软微粒的集合，其被螺线管112产生的磁场磁性极化，并且经受将它们吸引到螺线管112的力，使得被施加到螺线管112的电流使悬臂108朝向螺线管112弯曲，并且当螺线管112的电流被去除时，悬臂108松弛。
图1D、图1E和图1F示出扫描装置100是如何由以2D阵列布置的多个换能器102组成的，并且通过单独地或整体地控制换能器102将该2D阵列作为相位阵列来操作。
在图1D的示例中，换能器102的2D阵列在柔性基板上被布置成矩阵。矩阵形式的换能器102在第一行中被标记为T11、T12、T13，…，T1N；在第二行中被标记为T21，…，T2N；在第M行中被标记为TM1，…，TMN。因此，全填充矩阵将包括M×N个换能器102，尽管在图1D中仅示出了M×N个换能器中的一个子集。
在图1E的示例中，柔性基板104的第一侧被施加到或被放置在被检查零件116的表面114上，该表面114是平坦表面114。换能器102通过碳纳米管106耦接到柔性基板104的与第一侧相对的第二侧。在该示例中，换能器102通过电缆126电连接到处理器128，处理器128通过单独地或整体地控制换能器102来命令扫描装置100。在可替换的实施例中，换能器102被无线地连接到处理器128。
在图1F的示例中，柔性基板104的第一侧被施加到或被放置在被检查零件116的表面114上，该表面114是弯曲的表面114。耦接到柔性基板104的与第一侧相对的第二侧的换能器102通过电缆126被电力的连接到处理器128，处理器128通过单独地或整体地控制换能器102来命令扫描装置100。
在一个实施例中，处理器128同时寻址所有的换能器102。在另一个实施例中，处理器128单个地或以某种序列寻址单独的换能器102或换能器102的子集。
在一个实施例中，处理器128在同样的频率和/或同样的或不同的相位下操作换能器102。在另一个实施例中，处理器128在不同的频率和/或相同的或不同的相位下操作换能器102。
在所有实施例中，处理器128将正电压或负电压施加到用于每一个换能器102的螺线管112，并且每一个悬臂108在偏转的正方向或负方向上响应。螺线管112的频率相关阻抗(frequency-dependent impedance)将这些信号平滑为悬臂108的可控(相位和振幅)偏转，其导致碳纳米管110的运动，并且将力施加到柔性基板104。
在一个实施例中，每一个换能器通过处理器128操作的频率是相同的，但是相位不同，其中，处理器128将“相位图像”传送到换能器102的阵列，其中，相位图像的每一个“像素”表示强加到阵列中的每一个换能器102上的相位。结果是，多个换能器102被作为相位阵列来操作。
使用换能器102的相位阵列具有许多益处。例如，处理器128可调节每一个换能器102相对于其相邻换能器102的相位，这使得处理器128能够选择特定的位置以用于施加到被研究零件116的超声波122的相长干涉。这大大增加了此位置处的净振幅，减少了功率的需要。此外，相长干涉出现的位置，可通过修改换能器102的相对相位来改变，使得可从阵列的一侧到另一侧对被研究零件116进行扫描而不移动换能器102。
此外，换能器102的相位阵列不需要限制到特定的频率。每一个悬臂108具有特征频率，但是如果悬臂108的共振不是实现振幅信号所必需的，然后换能器102可在任何合适的频率下或甚至在多个频率下被驱动，这在超声波测试中一般发生在0.5-5.0MHz的范围内。
零件116中的超声波122的衰减和从零件116的空隙、裂缝或其它特征反射的超声波122的返回124的信噪比(SNR)均取决于频率。通过换能器102的阵列检测之后且通过处理器128处理之后，这导致频率相关的空间分辨率。
例如，处理器128可使用于2014年10月10日提交的题为“多像素间距超分辨率”的美国专利申请NO.14/519839，案号60070/14-0944-US-NP中所述的系统来形成超分辨率图像，该专利申请在上面作为参考并且通过引入并入本文。
具体地，如果一系列返回124在不同的分辨率下被收集，并且引起返回124的特征不改变(对使用超声波122研究的大多数零件116是很好的假设)，则多个返回124可通过处理器128组合以形成超分辨率图像。这可以实现，因为零件116在空间上(以给定的频率)被扫描而不移动换能器102，这意味着零件116可在不同的频率下重复扫描而不具有空间不确定性。
设备操作
图2是根据一个实施例的示出扫描装置的操作的流程图。
框200表示将扫描装置放置在被扫描的零件表面上的步骤。具体地，柔性基板的第一侧被施加到或被放置在被扫描的零件的表面上，该表面可以是平坦的表面或弯曲的表面。在一个实施例中，在操作期间，柔性基板不沿着零件的表面横向地运动。
如上面所提到的，换能器通过碳纳米管被机械地耦接到柔性基板的与第一侧相对的第二侧。这些换能器被电连接到处理器，该处理器单独地或整体地控制换能器。
框202表示命令扫描装置操作换能器的步骤，其中，换能器被操作为对螺线管通电从而使悬臂相对于被扫描的和被检查的零件的表面偏转。在该步骤中，处理器寻址换能器并且将正电压或负电压施加到每一个换能器的螺线管。施加到螺线管的电流产生施加到悬臂上的磁性材料的磁场，并且每一个悬臂分别基于正电压或负电压在偏转的正方向上或负方向上响应。
框204表示使用由碳纳米管的运动产生的超声波扫描零件的步骤，这将力施加到柔性基板。在该步骤中，附接到悬臂下侧的碳纳米管通过悬臂的运动向上和/或向下运动，这将力施加到柔性基板，并且从而产生透过该零件的超声波。
框206表示从零件的表面捕获和收集超声波的返回或反射的步骤，其中，捕获的返回在换能器中产生信号，这些信号被处理成一个或多个零件的图像。在该步骤中，返回在柔性基板上施加力，引起碳纳米管的向上和/或向下运动，导致悬臂的向上和/或向下的运动。磁性材料在磁场中的对应的运动在螺线管中引起电流，然后电流作为正电压或负电压被传递到处理器以用于处理。
框208表示在处理器中从换能器接收的信号来产生图像的步骤。在该步骤中，处理器还基于捕获的返回的分析来命令偏转的改变，包括基于捕获的返回的分析来命令相位和频率的改变。
设备制造
图3是根据一个实施例的示出扫描装置制造的流程图。
框300表示在硅晶片上制造超声波的阵列的步骤，包括每一个换能器中的悬臂、磁性材料和螺线管的制造。这在以下图4中更加详细的进行描述。
框302表示将碳纳米管生长催化剂颗粒沉积到悬臂上，使用掩模以防止在悬臂的不希望的区域中的沉积。这也在以下图4中更加详细的进行描述。
框304表示将刚性的、可溶解的或其它可移动的顶层(诸如温度限制粘合剂顶层)作为支撑结构添加到换能器的阵列的步骤。
框306表示选择性地将硅从换能器之间去除以机械地隔离换能器中的每一个的步骤。
框308表示选择性地将硅树脂或其它柔性材料添加到换能器之间以机械地连接换能器中的每一个的步骤。
框310表示使用碳气相沉积以从每一个换能器的悬臂上的生长催化颗粒生长碳纳米管的步骤。
框312表示获得柔性基板的步骤。
框314表示将换能器的阵列机械地耦接到柔性基板(例如，当它是平坦的时)的步骤，其中，悬臂上的碳纳米管在与柔性基板的表面垂直的方向上接触柔性基板。在该步骤中，碳纳米管是通过靠着柔性基板的表面压缩和松弛一定数量的循环(一般包括数千次循环)调节的。
框316表示去除换能器之间的顶层的步骤，使得扫描装置的结构仅由柔性基板、碳纳米管和换能器组成。
框318表示对换能器中的每一个都添加或附接电子连接的步骤。
框320表示对换能器中的每一个都添加或附接任何需要的电子器件的步骤。
框322表示选择性地将柔性顶层添加到换能器之间以作为支撑结构的步骤，使得扫描装置的结构是由基板、碳纳米管、换能器和柔性顶层组成。
图3仅是将导致扫描装置的制造处理的一个实例。然而，具有不同步骤的不同处理还可被用于制造本文所述的扫描装置。
碳纳米管的制造通常与基板、悬臂、间隔件、螺线管和封装组件的MEMS制造是兼容的，这在以下图4中进行描述。这些组件的MEMS制造能够耐受某些温度，在这些温度下，碳纳米管可通过化学气相沉积(CVD)生长。此外，在MEMS制造期间，碳纳米管生长催化颗粒可沉积在悬臂的下侧。
尽管任何材料可用于该目的，但是碳纳米管比其它材料具有许多优点。例如，碳纳米管均具有靠着柔性基板表面终止的一端，其中，每一个碳纳米管的一定长度弯曲以位于表面上。这在接触碳纳米管的每一个和表面之间产生了很强的粘合作用。因此，垂直对准的碳纳米管中的每一个都粘合到柔性基板，而无需任何粘合剂，且和基板上的特征没有特别的位置对准或对齐。具体地，不需要柔性基板与从悬臂延伸的碳纳米管的完美对准，如果使用诸如橡胶柱的另一种材料来连接悬臂和柔性基板，这可能是必要的。
另一个优点是，可通过控制从每一个悬臂延伸的碳纳米管的面密度来调节碳纳米管的弹性模量。这允许碳纳米管与下层的柔性基板模量匹配，这将有助于在机械运动中产生物理共振，其有助于减少驱动螺线管要求的功率。
另一个优点是，碳纳米管的不同部分可同时或多或少地弯曲，所以在偏转期间悬臂角度的变化不会在碳纳米管上引起扭矩，扭矩可引起碳纳米管的机械故障。
这些以及其它益处可导致纳米管在悬臂的下侧生长，以将悬臂机械地耦接到柔性基板以用于相位阵列超声扫描，以便将悬臂的振动传送到被扫描零件。此外，因为每一个MEMS换能器本质上很小并且不需要很强地机械地耦接到其相邻的换能器，所以换能器阵列可被构造在柔性基板上以形成用于共形超声扫描的相位阵列。
换能器制造
图4是根据一个实施例的示出换能器制造的流程图。
框400表示硅晶片的初始处理的步骤。例如，初始处理包括通过溅射的Cr电极的沉积和图案化、HfO2膜沉积和图案化以及通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的SiO2膜沉积和图案化。
框402表示沉积碳纳米管生长催化颗粒的步骤。诸如小域的Fe、Ti或Co的碳纳米管生长催化颗粒被沉积到对应于悬臂上的期望生长碳纳米管位置的区域内。
框404表示沉积和图案化用于悬臂的膜的步骤。悬臂包括PECVD a-Si:H膜沉积和图案化。
框406表示沉积用于磁性材料的膜的步骤。磁性材料包括在悬臂的顶部上的一层磁性颗粒(诸如FeCo或SmCo5的硬磁体或诸如Fe的软磁体)的沉积。
如果期望在同样的制造处理期间在悬臂的上方制造螺线管，则然后执行以下步骤。
框408表示沉积和图案化用于螺线管的膜的步骤。螺线管包括PECVD SiO2膜沉积和利用与框304中使用的相同的图案/掩模的图案化，以及溅射Cu膜沉积和图案化，其形成螺线管及其导线。
框410表示沉积和图案化用于螺线管的支撑件和支座(standoff)的膜的步骤，其中支撑件是螺线管上方的层，并且支座将支撑件连接到悬臂。用于螺线管的支撑件和支座包括PECVD a-Si:H膜沉积以为螺线管建立支座，并且为螺线管建立支撑件。在该示例中，螺线管支撑件覆盖整个表面并且不需要图案化。
要注意，框404和410可以是颠倒的顺序，导致膜的顺序颠倒。
框412表示蚀刻悬臂下的材料的步骤。
框412表示选择性地蚀刻悬臂和螺线管之间的材料，以及选择性地蚀刻换能器之间的材料中的一些或全部的步骤。在该步骤中，换能器之间一些材料的蚀刻导致从硅片产生的网格上的换能器阵列。
图4仅是制造处理的一个实例，其将会导致包括准备用于碳纳米管生长的悬臂的MEMS换能器。然而，具有不同步骤的不同的处理可用于制造本文所述的MEMS换能器。
可替换方案
为了说明和描述的目的已对上述的不同实施例进行了描述，并且不旨在穷举于或限制于所公开的形式的实施例。对于本领域的技术人员，许多修改和变化将是明显的。
具体地，超声换能器、碳纳米管和柔性基板可以包括与本文所公开的结构和材料不同的结构和材料。此外，不同的处理和步骤可以用于制造和操作扫描装置和换能器。最后，可以以与本文所公开的阵列不同的阵列来布置换能器阵列。
因此，综上所述，此处提供根据的本发明的第一方面：
A1.一种用于检查零件的装置，包括：
(a)柔性基板104，其中，柔性基板的第一侧被施加到零件116的表面114；以及
(b)一个或多个微机电系统(MEMS)换能器102，通过一个或多个碳纳米管106机械地耦接到柔性基板104的与第一侧相对的第二侧；
(c)其中，MEMS换能器102中的每一个由悬臂108、沉积在所述悬臂108上的磁性材料110和相对于磁性材料110定位以在通电时引起悬臂108偏转的螺线管112组成；
(d)其中，碳纳米管106从悬臂108生长，使得悬臂108的偏转导致碳纳米管106的运动，从而将力施加到柔性基板104，以产生透过零件116的超声波122；以及
(e)其中，MEMS换能器102中的一个或多个被操作为产生超声波122，并且从超声波122接收返回124，并且返回124被解释以用于检查零件116。
A2.还提供了段落A1所述的装置，其中，磁性材料110包括磁性硬材料，并且电流被施加到螺线管112，以产生与磁性材料110的偶极子相一致或相抵抗的磁场118，磁场118使悬臂108弯曲到平面外，并且碳纳米管106通过悬臂108的偏转来移位，从而将力施加到柔性基板104。
A3.还提供了段落A1所述的装置，其中，磁性材料110包括磁性软材料110，并且电流被施加到所螺线管112，以产生使磁性材料110极化的磁场118，磁场118使悬臂108弯曲到平面外，并且碳纳米管106通过悬臂108的偏转来移位，从而将力施加到柔性基板104。
根据本发明的另一方面，提供了：
B1.一种用于检查零件的方法，包括：
(a)将扫描装置100定位在零件116的表面114上，其中，扫描装置100由施加到表面114的柔性基板104和通过一个或多个碳纳米管(CNT)106机械地耦接到柔性基板104的一个或多个微机电系统(MEMS)换能器102组成；
(b)命令扫描装置100操作MEMS换能器102，其中，MEMS换能器102被操作为引起碳纳米管的运动，从而将力施加到柔性基板104以产生超声波122；
(c)使用超声波122扫描穿过零件116的表面114；以及
(d)从零件116的表面114捕获超声波122的返回124。
B2.还提供了段落B1所述的方法，其中MEMS换能器102中的每一个由悬臂108、沉积在悬臂108上的磁性材料110和相对于磁性材料110定位以在通电时引起悬臂108偏转的螺线管112组成，并且碳纳米管106从悬臂108生长，使得悬臂108的偏转导致碳纳米管106的运动。
B3.还提供了段落1所述的方法，其中，命令步骤包括命令悬臂108的偏转的正方向或负方向。
B4.还提供了段落B3所述的方法，其中，命令步骤包括将电流施加到螺线管112以产生磁场118，磁场118被施加到悬臂108上的磁性材料110，其中，悬臂108在偏转的正方向上或负方向上响应。
B5.还提供了段落B3所述的方法，其中，命令步骤包括基于捕获的返回124的分析来命令MEMS换能器102的悬臂108的偏转的改变。
B6.还提供了段落B1所述的方法，其中，命令步骤包括基于捕获的返回124的分析来命令MEMS换能器102的相位或频率的改变。
B7.还提供了段落B1所述的方法，其中，定位步骤包括使柔性基板104符合表面114。
B8.还提供了段落B1所述的方法，其中，柔性基板104在扫描步骤期间不沿着零件116的表面114横向地运动。
B9.还提供了段落B1所述的方法，其中，MEMS换能器102形成相位阵列。
B10.还提供了段落B1所述的方法，进一步包括在相同的频率和相位下操作MEMS换能器102。
B11.还提供了段落B1所述的方法，进一步包括在相同的频率和不同的相位下操作MEMS换能器102
B12.还提供了段落B1所述的方法，进一步包括在不同的频率和相同的相位下操作MEMS换能器102。
B13.还提供了段落B1所述的方法，进一步包括在不同的频率和不同的相位下操作MEMS换能器102。
B14.还提供了段落B1所述的方法，进一步包括在多个频率下操作MEMS换能器，以便从超声波122产生零件116的多分辨率图像。
B15.还提供了段落B1所述的方法，进一步包括将捕获的返回124处理成零件116的一个或多个图像。
根据本发明的另一方面，提供：
C1.一种制造用于检查零件的扫描装置的方法，包括：
(a)制造一个或多个微机电系统(MEMS)换能器102，其中，MEMS换能器中的每一个由悬臂108、沉积在悬臂108上的磁性材料110和相对于磁性材料110定位的螺线管112组成；
(b)从MEMS换能器102中的每一个的悬臂108生长一个或多个碳纳米管(CNT)106；
(c)获取柔性基板104，其中，柔性基板104的第一侧是随后将施加到零件116的表面114的柔性基板104的一侧；以及
(d)使用碳纳米管106机械地将MEMS换能器102耦接到柔性基板104的与第一侧相对的第二侧。
C2.还提供了段落C1所述的方法，其中，当柔性基板104的第一侧被施加到零件116的表面114时，MEMS换能器102的螺线管112被通电以引起MEMS换能器102的悬臂108的偏转，MEMS换能器102的悬臂108的偏转导致碳纳米管106的运动，这将力施加到柔性基板104以产生透过零件116的超声波122，并且来自超声波122的返回124被解释以用于检查零件116。
C3.还提供了段落C1所述的方法，其中，通过控制从悬臂108生长的碳纳米管106的面密度来调节碳纳米管106的弹性模量。
C4.还提供了段落C1所述的方法，进一步包括将用于碳纳米管106的一个或多个生长催化颗粒沉积到悬臂108上，在从悬臂108生长碳纳米管106之前，使用掩模以防止在不希望的区域中的沉积。
C5.还提供了段落C1所述的方法，进一步包括将顶层添加到连接MEMS换能器的102的MEMS换能器102中的每一个。
C6.还提供了段落C1所述的方法，进一步包括将材料从MEMS换能器102之间去除，以隔离MEMS换能器102。
C7.还提供了段落C1所述的方法，进一步包括在MEMS换能器102之间添加材料，以机械地连接MEMS换能器102的悬臂108。
目的是，本发明的范围不是由具体实施例限制，而是由所附的权利要求限制。

Claims (14)

1.一种用于检查零件的装置，包括：
(a)柔性基板，其中，所述柔性基板的第一侧被施加到零件的表面；以及
(b)一个或多个微机电系统换能器，通过一个或多个碳纳米管机械地耦接到所述柔性基板的与所述第一侧相对的第二侧；
(c)其中，所述微机电系统换能器中的每一个由悬臂、沉积在所述悬臂上的磁性材料和相对于所述磁性材料定位以在通电时引起所述悬臂偏转的螺线管组成；
(d)其中，所述碳纳米管从所述悬臂生长，使得所述悬臂的偏转导致所述碳纳米管的运动，从而将力施加到所述柔性基板，以产生透过所述零件的超声波；以及
(e)其中，所述微机电系统换能器中的一个或多个被操作为产生所述超声波，并且从所述超声波接收返回，并且所述返回被解释以用于检查所述零件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述磁性材料包括磁性硬材料，并且电流被施加到所述螺线管，以产生与所述磁性材料的偶极子相一致或相抵抗的磁场，所述磁场使所述悬臂弯曲到平面外，并且所述碳纳米管通过所述悬臂的偏转来移位，从而将力施加到所述柔性基板。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述磁性材料包括磁性软材料，并且电流被施加到所述螺线管，以产生使所述磁性材料极化的磁场，所述磁场使所述悬臂弯曲到平面外，并且所述碳纳米管通过所述悬臂的偏转来移位，从而将力施加到所述柔性基板。
4.一种用于检查零件的方法，包括：
(a)将扫描装置放置在零件的表面上，其中，所述扫描装置由施加到所述表面的柔性基板和通过一个或多个碳纳米管机械地耦接到所述柔性基板的一个或多个微机电系统换能器组成；
(b)命令所述扫描装置操作所述微机电系统换能器，其中，所述微机电系统换能器被操作为引起所述碳纳米管的运动，从而将力施加到所述柔性基板以产生超声波；
(c)使用所述超声波扫描穿过所述零件的所述表面；以及
(d)从所述零件的所述表面捕获所述超声波的返回，
其中，所述微机电系统换能器中的每一个由悬臂、沉积在所述悬臂上的磁性材料和相对于所述磁性材料定位以在通电时引起所述悬臂偏转的螺线管组成，并且所述碳纳米管从所述悬臂生长，使得所述悬臂的偏转导致所述碳纳米管的运动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，命令步骤包括命令所述悬臂的偏转的正方向或负方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述命令步骤包括将电流施加到所述螺线管以产生磁场，所述磁场被施加到所述悬臂上的所述磁性材料，其中，所述悬臂在所述偏转的正方向上或负方向上响应。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述命令步骤包括基于对所捕获的返回的分析来命令所述微机电系统换能器的所述悬臂的所述偏转的改变。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，命令步骤包括基于对所捕获的返回的分析来命令所述微机电系统换能器的相位或频率的改变。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，放置步骤包括使所述柔性基板符合所述表面。
10.根据权利要求4所述的方法，其中，所述柔性基板在扫描步骤期间不沿着所述零件的所述表面横向地运动。
11.根据权利要求4所述的方法，其中，所述微机电系统换能器形成相位阵列。
12.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在相同的频率和相位下操作所述微机电系统换能器。
13.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在相同的频率和不同的相位下操作所述微机电系统换能器。
14.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在不同的频率和相同的相位下操作所述微机电系统换能器。
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