DE1942195C3

DE1942195C3 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Ultraschallhologramms

Info

Publication number: DE1942195C3
Application number: DE1942195A
Authority: DE
Inventors: Byron Byrne Richland Wash. Brenden; New Canaan Conn. Jones Henry S.
Original assignee: Holotron Corp
Current assignee: Holotron Corp
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-03-05
Publication date: 1978-08-03
Also published as: SE383933B; SE373956B; BE729462A; SE390768B; DE1942149A1; NL6903393A; DE1942425A1; FR2003363A1; GB1263371A; DE1942195B2; GB1263093A; DE1911234A1; JPS519297B1; DE1911231A1; NL166393C; NL166393B; DE1942195A1

Description

Die Erfindung betrifft cine Vc richtung zur Erzeugung eines Ultraschallholognmms gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. r.

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung sind innerhalb eines wassergefüllten Behälters im Abstand voneinander zwei zur Wasseroberfläche hin Ultraschall ausstrahlende Quarzkristalle angeordnet Im Abstrahlbereich eines jeden Quarzkristalls ist jeweils eine akustische Linse angeordnet. Die dadurch erhaltenen, zur Wasseroberfläche hin divergierenden Ultraschallbündel überlappen sich an der Wasseroberfläche wenigstens teilweise. Zwischen der akustischen Linse und der Wasseroberfläche des einen Schallbündels ist 4'. der zu untersuchende Gegenstand angeordnet, der das Bündel räumlich moduliert, so daß im Überlappungsbereich der Schallbündel durch Interferenz ein Ultraschallhologramm analog zur Lichtholographie gebildet wird, das bei optischer Betrachtung Materialfehler im w Gegenstand erkennen läßt (Appl. Phys. Letters, 9,1966, Seite 328-329).

Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die akustischen Linsen ausschließlich dazu verwendet, die vom Ultraschallsender abgegebene Schallenergie in ein -,, divergierendes Schallbündel zu der den Flächendetektor bildenden Wasseroberfläche zu richten. Eine Abbildung der Ultraschallquellen an der Wasseroberfläche wird mit diesen akustischen Linsen nicht erreicht. Die Vorrichtung hat somit den Nachteil, daß die wi Bildqualität, d.h. die Qualität des Ultraschallhologramms an der Detektorfläche gegenüber äußeren Störungen sehr empfindlich ist.

Es ist weiterhin bekannt, eine akustische Linse zwischen dem Gegenstand und dem Flächendetektor h^r> anzuordnen, um das durch den Gegenstand hindurchtretende Ultraschallbündel auf der Detektorfläche abzubilden, um somit ein besseres Bild von im Gegenstand eventuell vorhandenen Fehlern zu erhalten (»Sonics«, Hueter und Bolt, John Wiley & Sons, 1955, Seiten 265 und 353).

Mit dieser bekannten Anordnung läßt sich zwar das Bild von im Gegenstand vorhandenen Fehlern verbessern, die Empfindlichkeit des Ultraschallhologrammbildes gegenüber äußeren Störungen wird jedoch nicht reduziert

Aus der Lichtholographie ist schließlich bek&ant, mit optischen Mitteln, wie Linsen u. dgl, einen Gegenstand in eine Hologrammebene abzubilden (Appl. Phys. Letters, 9,1966, Seiten 337 bis 339).

Obwohl sich viele Maßnahmen der Lichtholographie analog auf die Ultreschallholographie übertragen lassen, besteht jedoch ein die Übertragung dieser Maßnahme oft beeinträchtigender Unterschied darin, daß bei der Lichtholographie der abzubildende Gegenstand von den Lichtstrahlen nicht durchdrungen wird, wie dies an einem mit Ultraschall beaufschlagten Gegenstand der Fall ist Im übrigen muß bei Fokussierbildanordnungen für nicht transparente Gegenstände die Beleuchtung des Objektes von der Seite des Lichthologramms her erfolgen (Proc of the IEEE, 1967, Seiten 79,80).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, aaß sich mit ihr Störungen im holographischen Interferenzmuster, die durch die Inhomogenitäten der Wellenfront des Bezugsstrahls verursacht sind, beseitigt werden können.

Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß das mit ihr erzeugte Bild räumlich fixiert bleibt und nicht zittert, wenn an der Detektoroberfläche Störungen oder Bewegungen aus der Umgebung auftreten. Die Bildqualität ist somit weniger empfindlich gegenüber Fehlern des Hologramms, d. h. die Auflösung des Bildes wird nicht mehr durch die des Hoiogramms, sondern durch die der Linse begrenzt

Die Unteransprüche 2 und 3 sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Anhand der beiliegenden Zeichnung, die schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zeigt, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 22 ein flacher Ultraschallwandler 24 zur Erzeugung eines Gegenstandsschallbündels 30 und ein weiterer flacher Wandler 26 zur Erzeugung eines Bezugschallbündels 28 so angeordnet, daß die Schallbündel einander an der die Detektorfläche bildenden Flüssigkeitsoberfläche 32 dtcken und durch Interferenz ein Ultraschallhologramm bilden.

In dem Gegenstandsschallbündel 30 ist ein Gegenstand 34 mit einem Materiaifehler 36 angeordnet. Das Gegenstandsschallbündel 30 geht durch den Gegenstand 34 hindurch. Im Strahlengang des Gegenstandsschallbündels 30 ist eine akustische Linse 50 angeordnet, mittels der auf der Flüssigkeitsoberfläche 32 ein Ultraschallbild des Gegenstandes 34 mit dem Fehler 36 erzeugt wird.

Zwischen der Flüssigkeitsoberfläche 32 und dem Ultraschallwandler 26 ist eine weitere akustische Linse 92 angeordnet. Die Brennweite der Linse 92 sowie ihre Anordnung bezüglich des Wandlers 26 und der Oberfläche 32 sind so gewählt, daß der Wandler 26 auf der Oberfläche 32 abgebildet wird. Das durch die

interferierenden Gegenstandsschallbunde! 30 und Bezugsschallbundel 94 gebildete Ultraschallhologramm an der Flüssigkeitsoberfläche 32 ermöglicht ein einwandfreies Erkennen des Fehlers 36 im Gegenstand 34, auch wenn die Oberfläche 32 durch äußere Störungen bewegt wird.
Die akustische Linse 92 kann auch so angeordnet werden, daß das Bild des Wandlers 36 an der Oberfläche 32 größer als der Wandler 26 selbst ist, wodurch Randstörungen des Wandlers 26 ausgeschaltet werden können. Außerdem ist die Verwendung eines Wandlers 26 möglich, der kleiner ist als ein Wandler in einer Anordnung ohne eine im Bezugsschallbündel angeordnete akustische Linse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Ultraschallhologramms mit einem ersten Ultraschallwandler, "> dessen den Gegenstandsstrahl bildendes Schallbündel auf einen Gegenstand, der das Bündel räumlich moduliert, und von dort auf einen flächenhaften Detektor gerichtet ist, und mit einem zweiten Ultraschallwandler, dessen den Bezugsstrahl bilden- ><> des Schallbündel durch eine erste akustische Linse auf den Dektor gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere akustische Linse (50) zwischen dem Gegenstand (34) und der Detektorfläche (32) angeordnet ist und den Gegenstand (34) '*> oder irgendeine Fläche (36) innerhalb des Gegenstandes (34) auf die Detektorfläche (32) abbildet und daß die erste akustische Linse (92) im Bezugsstrahl (28,94) so zwischen dem zweiten Ultraschallwandler (26) und der Detektorfläche (32) angeordnet ist, daß die Fläche des Wandlers (26) auf der Detektorfläche (32) fokussiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorfläche (32) durch die Oberfläche einer Flüssigkeit gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Ultraschallwandler (24 bzw. 26) ein flacher Wandler ist.

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