DE2520204A1 - Ultrasonic copying of internal structures - applicable to solid, liquid or solid and liquid objects and allowing testing of pulse properties in copy medium - Google Patents
Ultrasonic copying of internal structures - applicable to solid, liquid or solid and liquid objects and allowing testing of pulse properties in copy mediumInfo
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Abstract
Description
Gerät und Verfahren zur Abbildung der inneren Struktur eines dreidimensionalen festen, flüssigen oder gemischt fest/flüssigen Gegenstandes durch Ultraschall. Device and method for mapping the internal structure of a three-dimensional solid, liquid or mixed solid / liquid object by ultrasound.
Die Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur Abbildung eines festen, flüssigen oder fest/flüssigen Gegenstandes, der eine Vielfachstreuung hinsichtlich der Ultraschallstrahlung bewirken kann, die beim Abbildungsverfahren verwendet wird und wobei der Wunsch besteht, daß diese nicht gestört oder zerstört wird, wie beispielsweise im Falle eines lebenden Gehirnes.The invention relates to an apparatus and a method for imaging a solid, liquid or solid / liquid object that has a multiple scatter in terms of which can cause ultrasonic radiation that is used in the imaging process and it is desired that it not be disturbed or destroyed, such as in the case of a living brain.
Gemaß dem Stand der Technik finden Holographie und Abtastprozesse in der Medizin und in der Industrie viele Anwendungsgebiete (Journal "IEEE Transactions on Sonios and Ultrasonicvn, Band SU-15, Nummer 3, Seiten 144 bis 146, 1972) und (Journal ~Journal of the Acoustical Society of America", Band 44, Nunmiber 5, Selten 1324 bis 1338, 1968). Wie man aus klassischen Abhandlungen (das Buch "Progress in Option", Band 3, Kapitel 1, Herausgeber: North-Holland, 1964) entnehmen kann, sind die bekannten Verfahren nicht dazu in der Lage, die innere Struktur eines Gegenstandes zu rekonstruieren, wenn die dabei verwendete Strahlung vielfach gestreut wird, bevor sie die Aufzeichnungsvorrichtung erreicht. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist die Anwendung von Ultraschallstrahlung für die Sichtbarmachung des lebenden Gehirns (Journal ~Journal of the Acoustical Society of America", Band 44, Nummer 5, Seiten 1339 bis 1345) durch unerwünschte Echoeffekte behindert und ebenso durch unvorhersehbare oder unberechenbare Hindernisse, wie beispielsweise durch den Schädelknochen. Wenn die WellenlEngeaus° reichend kurz gewählt wird, um kleine Gruppen von Neuronen und ähnlichen kleinen Strukturen aufzulösen, so werden diese Nebeneffekte vollkommen unbeherrschbar und darüberhinaus stellt die Absorption eine wesentliche Schwierigkeit dar.According to the prior art, there are holography and scanning processes many fields of application in medicine and industry (Journal "IEEE Transactions on Sonios and Ultrasonicvn, volume SU-15, number 3, pages 144 to 146, 1972) and (Journal ~ Journal of the Acoustical Society of America ", Volume 44, Nunmiber 5, Rare 1324 to 1338, 1968). How to get out of classical treatises (das Book "Progress in Option", Volume 3, Chapter 1, publisher: North-Holland, 1964) can be seen, the known methods are not able to do the internal Reconstruct structure of an object if the radiation used in it is scattered many times before it reaches the recording device. To the present The point in time is the application of ultrasound radiation for the visualization of the living brain (Journal ~ Journal of the Acoustical Society of America ", Volume 44, Number 5, pages 1339 to 1345) hindered by undesirable echo effects and likewise due to unpredictable or unpredictable obstacles, such as through the skull bone. If the wavelength is chosen to be sufficiently short to be small To dissolve groups of neurons and similar small structures, so will these Side effects completely uncontrollable and, moreover, the absorption represents a significant difficulty.
Die Erfindung schafft nun eine Einrichtung, um die innere Struktur eines Gegenstandes auf der Grundlage von Informationen zu rekonstruieren, die von Ultraschallimpulsen empfangen werden, die wiederholt durch den Gegenstand laufen und zwar selbst dann, wenn der Ultraschall innerhalb des Gegenstandes vielfach gestreut wird. Das Problem wird durch einen Vielstufenprozeß oder rekursiven Prozeß gelöst, wobei an frühere Stelle rekonstruierte Schichten in der Abbildung als "korrigierende optische Mittel" bei der Konstruktion einer gegebenen Schicht verwendet werden.The invention now provides a device for the internal structure reconstruct an object based on information obtained from Ultrasonic pulses are received which repeatedly travel through the object even if the ultrasound is scattered multiple times within the object will. The problem is solved by a multi-step process or a recursive process, with previously reconstructed slices in the figure as "corrective." optical means "can be used in the construction of a given layer.
Das Abbildungsmedium enthält eine homogene Pudermischung, deren Teilchen Mechanismen mit charakteristischer Abmessung darstellen, die kleiner sind als die Wellenlänge des verwendeten Ultraschalls und die die erforderliche Ultraschalldaten-Verarbeitung durchführen. Das Endergebnis besteht in einer Abbildung, die exakt die gleiche Absorptions- und Refaktions-Eigenschaften des Gegenstandes aufweist und die zusätzlich dort eine Verstärkung vornimmt, wo der Gegenstand eine Dämpfung aufweist bzw. bewirkt und zwar mit dem gleichen Faktor. Da die Abbildung geometrisch ein Spiegelbild des Gegenstandes relativ zur Ebene des LLtraschallimpulsgenerators ist, wird ein in dem Gegenstand reflektierter oder übertragener Impuls in dem Abbildungsmedium verstärke und zwar dort, wo er im Gegenstand eine Dämpfung erfahren hat und das Spiegelbild-Brechungsvermögen rekonstruiert dessen Wellenfrontgeometrie derart, daß der Impuls bei irgendeiner gegebenen Stelle in der Abbildung anlangt und zwar mit exakt der Spiegelbild-Amplitude und Geometrie, die der Impuls an der entsprechenden Spiegelbild-Stelle im Gegenstand hatte.The imaging medium contains a homogeneous powder mixture, the particles of which Represent mechanisms with characteristic dimensions that are smaller than the Wavelength of the ultrasound used and the required ultrasound data processing carry out. The end result is an image that has exactly the same absorption and has refraction properties of the object and additionally there a Reinforcement makes where the object has a damping or causes and with the same factor. Since the figure is geometrical a reflection of the object is relative to the plane of the ultrasonic pulse generator, a momentum reflected or transmitted in the object in the imaging medium reinforce where it has experienced a dampening in the object and that Mirror-image refraction reconstructs its wavefront geometry in such a way that that the impulse arrives at any given point in the figure, namely with exactly the mirror image amplitude and geometry that the pulse is at the corresponding Had mirror image spot in the object.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit einer Probeentnahme der Impulseigenschaften in dem Abbildungsmedium, ohne daß der Gegenstand beispielsweise durch Schwingung gestört wird.This makes it possible to take a sample of the pulse properties in the imaging medium without the object, for example, by vibration is disturbed.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das vielstufige Verfahren, wobei jede aufeinanderfolgende Schicht Li, die aus der Zone des Gegenstandes besteht, durch welche eine Wellenfront läuft und zwar zwischen den Zeitpunkten (iZ T und iz T (i ist eine ganze Zahl und a t ein gegebener Zeitintervall) in einer Spiegelbild-Schicht Ii in dem Abbildungsmedium 1 rekonstruiert wird und zwar mit Hilfe der in den Information.In the following the invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing. They show: Fig. 1 the multi-stage Method whereby each successive layer Li emerging from the zone of the object exists through which a wave front runs between the times (iZ T and iz T (i is an integer and a t is a given time interval) in one Mirror image layer Ii is reconstructed in the imaging medium 1 with Help the in the information.
Schichten I1,#.#,1i-1 gespeicherten / Die Schicht Lo stellt das gesamte homogene Material oder Flüssigkeit dar, die den Gegenstand umgibt und die als Schallkopplungsmedium verwendet wird, und 10 stellt die Spiegelbild-Zone von 1 relativ zur Ebene von G (der Generator) von Lo insoweit dar, soweit dies die akustische Impedanz und die Geometrie nahe der Fläche des Gegenstandes betrifft. Ausgenommen von P und 9 und der Steuerschaltung, die nur schematisch gezeigt sind, kann das Gerät zylindrisch und symmetrisch um die horizontale Mittellinie gelegen ausgebildet sein und es ist das Gerät nur rim Querschnitt gezeigt. Layers I1, #. #, 1i-1 saved / Layer Lo represents the entire homogeneous material or liquid which surrounds the object and which acts as a sound coupling medium is used, and 10 represents the mirror image zone of FIG. 1 relative to the plane of G (the generator) of Lo insofar as this is the acoustic impedance and the Concerns geometry close to the surface of the object. Except for P and 9 and the control circuit, which are only shown schematically, the device can be cylindrical and be formed symmetrically located about the horizontal center line and it is the device shown only in cross-section.
Fig. 2 die zwei Typen von Impuiswellenformen, die bei dem Verfahren verwendet werden, nämlich P und P' mit der richtigen Orientierung kurz vor der Einwirkung aufeinander bzw. Überlagerung, wobei P' sich nach rechts bewegt und P sich nach links bewegt. Die Überlagerung erfolgt bei L. Hier sind die unteren Indizes weggelassen, es werden jedoch die Impulse und die Schichten an späterer Stelle durch tiefgestellte Indices bei Hinweis auf einen Verfahrensschritt unterschieden. Figure 2 shows the two types of pulse waveforms used in the method can be used, namely P and P 'with the correct orientation just before the action on top of each other or overlay, with P 'moving to the right and P moving to the right moved left. The superposition takes place at L. Here the lower indices are omitted, however, the impulses and the layers are replaced later by subscripts A distinction is made between indices when there is a reference to a process step.
Fig. 3 Schnittdarstellungen der einzelnen Puderteilchen-Mechanismen, die verwendet werden, um Ultraschallimpulse und Wellen zu verarbeiten, wobei deren vier Arbeitszustände mit a, b, c und d bezeichnet sind. Es gibt zwei Typen von in Kapselform gehaltenen Teilchen, da sie jedoch nahezu in der Gestalt identisch sind, ist nur der erste Typ al gezeigt. 3 shows sectional views of the individual powder particle mechanisms, which are used to process ultrasonic pulses and waves, their four working states are labeled a, b, c and d. There are two types of in Capsule-shaped particles, but since they are almost identical in shape, only the first type is shown al.
Fig. 4 ein "Wellendiagramm", welches die Bewegungen von allen Impulsen zeigt, die dafür verwendet werden, die Absorption und Refraktions-Informationen aus dem Gegenstand zwischen den Zeitpunkten (i-1) 8T und (i+1) 4 T abzuleiten. Die Impulse Pi und #i' besitzen beispielsweise die Wellenformen P und P' von Figur 2. Fig. 4 is a "wave diagram" showing the movements of all pulses shows which are used for the absorption and refraction information derive from the object between the times (i-1) 8T and (i + 1) 4T. the For example, pulses Pi and #i 'have the waveforms P and P' of FIG.
Es sind zwei Typen eines Mediums 1 und R erforderlich, um die Ultraschallinformationsverarbeitung durchzuführen, die erforderlich ist, um das vielstufige Rekonstruktionsverfahren durchzuführen, wobei jedes Medium aus einer bestimmten einheitlichen Mischung von Pudern besteht. Die Puderteilchen sollen zunächst beschrieben werden und dann die Mischungen und die Verwendung.Two types of medium 1 and R are required for ultrasonic information processing perform that is required to perform the multi-step reconstruction process perform, each medium consisting of a certain uniform mixture of Powdering consists. The powder particles should first be described and then the Mixtures and Uses.
Der erste Teilchentyp der im folgenden als Typ al bezeichnet wird, wird in folgender Weise hergestellt: 1. In reinem Wasser werden Tröpfchen einer 1:1:1-Mischung einer bei Raumtemperatur schmelzenden klebrigen Substanz oder Klebstoffes (z. B. Parafilm "M", einem Erzeugnis der amerikanischen Can Co.) suspendiert, es wird in das Wasser ein Lösungsmittel für diese Substanz, welches mit Wasser nicht mischbar ist (z. B.The first type of particle, hereinafter referred to as type al, is produced in the following way: 1. Be in pure water Droplets of a 1: 1: 1 mixture of a sticky substance that melts at room temperature or adhesive (e.g. Parafilm "M", a product of the American Can Co.) suspended, it becomes a solvent for this substance, which in the water is not miscible with water (e.g.
Toluol) und feine magnetische Teilchen gegeben (z. B. Samarium-Kobaltteilchen mit vier MikronOurchmesser). Dies kann durch Schütteln oder Erregen nIL Ultraschall erfolgen, wenn die Tröpfchen schwer getrennt zu halten sind. Es ist besser, wenn wenigstens 100 magnetische Teilchen pro Tröpfchen vorhanden sind und die Tröpfchen sollten kleiner sein als ein Viertel der Wellenlänge des Ultraschalls, der bei dem Abbildungsverfahren verwendet wird.Toluene) and fine magnetic particles (e.g. samarium cobalt particles with four micron diameter). This can be done by shaking or energizing nIL ultrasound occur when the droplets are difficult to keep separate. It is better if there are at least 100 magnetic particles per droplet and the droplets should be less than a quarter of the wavelength of the ultrasound used by the Imaging process is used.
2. Die Tröpfchen werden in RTV (taumtemperaturvulkanisierend) Gummi eingekapselt. Die besten Ergebnisse lassen sich mit dem feinsten (nicht ausgehärteten) Latex erzielen, wobei die Latexteilchen einen kleineren Durchmesser als ein Mikron aufweisen. 2. The droplets are in RTV (room temperature vulcanizing) rubber encapsulated. The best results can be achieved with the finest (uncured) Achieve latex, the latex particles being smaller than a micron in diameter exhibit.
Das Verhältnis im Volumen von Latex zum Kolloid sollte ca. 1:5 sein und mehr als zweimal so stark katalytisch als normal, was erforderlich ist, um den Gummi in der Kolloid-Suspension zu vulkanisieren, wenn dieser die Tröpfchen überzieht 3. Trocknen der überzogenen Kügelchen, wobei Wasser als auch das interene Lösungsmittel entfernt werden, so daß die Klebemagnet-Mischung einen relativ dünnen Überzug auf der Innenseite der Schale bzw. Kapsel aus elastischem Material bildet. Sie können hinsichtlich der Größe durch genormte Schwimm- oder Sinktechniken sortiert werden. Der zweite Typ der Partikel, der im folgenden als nf bezeichnet wird, wird gemäß den Schritten 1, 2 und 3, wie zuvor aufgeführt, hergestellt und wird zusätzlich in folgender Weise behandelt: 4. Es werden die Teilchen des Typs al mit einer ca. 1:1-Paste aus Latex und den gleichen magnetischen Teilchen überzogen, katalysiert und erneut in Wasser suspendiert, bis zur Vulkanisierung. Die Dicke der Paste sollte das zweifache der elastischen Kapsel oder Schale sein.The ratio in volume of latex to colloid should be about 1: 5 and more than twice as catalytic as normal, which is necessary for the Vulcanize rubber in the colloid suspension as it coats the droplets 3. Dry the coated beads, using water as well as the internal solvent removed so that the adhesive magnet mixture has a relatively thin coating the inside of the shell or capsule made of elastic material. You can be sorted in terms of size using standardized swimming or sinking techniques. The second type of particle, hereinafter referred to as nf, is according to steps 1, 2 and 3, as listed above, and is additionally Treated in the following way: 4. The particles of the type al with an approx. 1: 1 paste made of latex and coated with the same magnetic particles, catalyzed and resuspended in water until vulcanization. The thickness of the paste should be be twice the elastic capsule or shell.
Es gibt sieben grundlegenden Operationen, die durch diese Typen von Puderteilchen durchgeführt werden, die im folgenden als Mikromechanismen hinsichtlich ihrer Verarbeitung von akustischen Impedanz-Informationen bezeichnet werden, zumal sie ein bestimmtes Medium in Mischungen darstellen, was an späterer Stelle beschrieben werden soll.There are seven basic operations carried out by these types of Powder particles are carried out, which are referred to below as micro-mechanisms their processing of acoustic impedance information is called, especially since they represent a particular medium in mixtures, which is described later shall be.
a) Die anfängliche Vorbereitung wird wie folgt durchgeführt: Die Mikromechanismen des Typs al bzw. des Typs nf werden einem ausreichend hohen Druck (bis 3 Atmosphären) ausgesetzt, der durch eine Übertragungsflüssigkeit zu diesen eingeführt wird, die später beschrieben werden soll, so daß deren Kapseln in flachgedrückt Kugeln zusammengepreßt werden (wie in Figur 3b gezeigt).a) The initial preparation is carried out as follows: The micro-mechanisms of type al or type nf are subjected to a sufficiently high pressure (up to 3 atmospheres) which is introduced to them by a transmission liquid which to be described later so that their capsules are compressed into flattened balls (as shown in Figure 3b).
Im zusammengepreßten Zustand werden die Mikromechanismen kurz oberhalb des Schmelzpunktes ihres internen Klebemittels erwärmt, während äußerlich ein Magnetfeld zur Einwirkung gebracht wird (mit Hilfe der Widmungen 1 und 2, Figur 1) bis die magnetischen Teilchen in dem Klebemittel sich unter Berührung aufreihen oder ausrichten und dadurch elektrisch leitende Pfade durch das Klebemittel mit sehr viel größerer LEnge abildet werden, als die Durchmesserlänge eines einainen Teilchens (es kann durch das HF-Feld, wie dies beschrieben werden soll, erwärmt werden). Es wird auf Erstarrungstemperatur abgekühlt und es wird dann der Druck auf den Atmosphärendruck abgesenkt. Die Kapseln werden dann in ihren jeweiligen zusammengedrückten Zuständen durch das Klebemittel gehalten, welches einen hohen druckempfindlichen Wiederstand aufweist und zwar aufgrund der empfindlichen Kontakte zwischen den magnetischen Teilchen (1, Figur 3, Teil c). Dieser Widerstand ist ziemlich hoch, da die elastischen Kapseln eine Spannung auf das Klebemittel ausüben, durch welche die meisten leitenden magnetischen Teilchen leicht voneinander getrennt werden. Die Mechanismen sind nun für eine Aktivierung bereit.In the compressed state, the micro-mechanisms are just above the melting point of their internal adhesive is heated while externally a magnetic field is brought to action (with the help of dedications 1 and 2, Figure 1) until the magnetic particles in the adhesive line up or align with contact and thereby electrically conductive paths through the adhesive with much larger Long can be mapped as the diameter length of a single particle (it can be heated by the RF field, as is to be described). It will be on The solidification temperature is cooled and the pressure is then reduced to atmospheric pressure lowered. The capsules are then in their respective compressed states held by the adhesive, which has a high pressure-sensitive resistance has due to the sensitive contacts between the magnetic Particles (1, Figure 3, Part c). This resistance is quite high because the elastic Capsules exert a tension on the adhesive, through which most conductive magnetic particles are easily separated from each other. The Mechanisms are now ready for activation.
b) Die Aktivierung besteht darin, daß man ein elektromagnetisches oszillierendes Feld mit einer Frequenz im Mikrovellenbereich anl-egt, dessen elektrischer Vektor in einer Linie alterniert, die nahezu parallel in Richtung des vorbereitenden Magnetfeldes verläuft, obwohl dies nicht kritisch ist. Das elektromagnetische Feld, welches im folgenden HF-Feld genannt wird, erwärmt den vorbereiteten Klebstoff auf eine Temperatur auf und zwar kurz unterhalb derjenigen, bei welcher die Klebstoffestigkeit abnimmt, wobei jedoch die Feldstärke empirisch ermittelt werden muß und zwar für eine gegebene Mischung, da dies eine sehr empfindliche, jedoch nicht schwierig vorzunehmende Einstellung ist.b) Activation consists in getting an electromagnetic oscillating field with a frequency in the microwave range, its electrical Vector alternates in a line that is almost parallel in the direction of the preparatory Magnetic field, although this is not critical. The electromagnetic field, which is referred to in the following as the HF field, heats up the prepared adhesive a temperature just below that at which the adhesive strength decreases, but the field strength must be determined empirically for a given mixture as this is a very delicate but not difficult one to make Setting is.
Bei dieser Stufe der Aktivierung erscheinen die Mikromechanismen des Typs al bzw. nf, wie in Figur 3, Teil c, wobei die magnetischen Teilchen 2 ausgerichtet sind.At this stage of activation, the micro-mechanisms of the appear Type al or nf, as in Figure 3, part c, with the magnetic particles 2 aligned are.
c) Noch unter dem Einfluß bzw. Aktivierung des genannten HF-Feldes wird, wenn ein Schallwellen-Spitzenwert (Druckmaximum) durch einen gegebenen Mikromechanismus hindurchgelangt, durch den leichten Überdruck daß leitende Teilchen bzw. die leitenden Teilchen 2 in besseren elektrischen Kontakt gedrückt, so daß dadurch der Widerstandswert in dem Klebemittel beträchtlich vermindert wird. Das HF-Feld erwärmt dann das Klebemittel sehr schnell weiter auf und zwar über den Schmelz-oder ErwKchungspunkt und die Kapsel 3 des Mikromechanismus dehnt sich aus, da die Bindungen, welche diese in ihrem zus ammenge drückten Zustand halten, aufgehoben bzw. unterbrochen werden. Beim Typ aI erfolgt diese Ausdehnung so plötzlich, daß sie innerhalb einer Viertelperiode der Schalischwingung stattfindet; daher können diese Mikromechanismen den Druck des Mediums in ihrer Nachbarschaft während dieser Periode erhöhen und es wird der hindurchlaufende Schall in einer Weise verstärkt, wie dies in gewissem Ausmaß analog bei einer erzwungenen Emission bei einem Laser der Fall ist: der leichte Überdruck aufgrund eines Schallwellenscheitelwertes bewirkt, daß ein Mechanismus örtlich den Druck sehr viel mehr erhöht und ebenso in Phase erhöht. Die Maßzahl der Ausdehnung einer Gesamtheit von Mikroorganismen Ist derart, daß die Druckerhöhung proportional zum erzwungenen Überdruck ist. Die Expansion des Typs nf bracht nicht so plötzlich erfolgen und hängt unterschiedlich von der Frequenz des anregenden Schalls vom Typ al in folgender Weise ab: d) Während sich der Typ al ohne die Notwendigkeit eines äußerlich angelegten konstanten Magnetfeldes ausdehnt, ist ein solches Feld für den Typ nf momentan erforderlich, um die Partikel in dessen Überzug (nicht in der Kapsel des Typs al) zu magnetisieren. Eine Magnetisierung der Typ nf-Kapsel vermindert etwas den Resonanz-Dämpfungsfaktor (erhöht ftQfl der Resonanz) auf einen solchen Wert für eine komprimierte und aktivierte (wie beim Zustand b) Kapsel, daß das Klebemittel über die Schmelztemperatur aufgrund der kleinen Kompressionen (Intensität 1-100 W/cm2) von hindurchgelangenden Ultraschallwellen, die bei dem noch zu beschreibenden Abbildungsprozeß verwendet werden und durch das aktivierende HF-Feld gebracht wird. Es besteht noch keine vollständige Klarheit hinsichtlich der Theorie, auf welche Weise dieser Effekt eintritt. Auf jeden Fall nimmt die Wahrscheinl--ichkeit, daß sich der Typ nf von seinem aktivierten Zustand bei Vorhandensein von Ultraschall ausdehnt durch eine leichte Erhöhlung der Frequenz dieses Ultraschalls über einen festen Wert f0 invers ab, wobei dieser Wert durch den Generator G bestimmt wird und proportional mit der Anregungsamplidute zunimmt und zwar ( Widiung 1, Figur 1) bei sowohl einem Anlegen eines stärkeren Magnetfeldes (500-lOOOGauss) als auch des zuvor erwähnten HF-Feldes0 Ist der Typ nf einmal ausgedient, so kann er durch die bei anderen Stufen verwendeten Kompressionen nicht mehr in den Zustand b zurückkehren (bis zu 3 Atmosphären) mit Ausnahme auf g welches folgt und zwar offensichtlich aufgrund dessen dickerer Kapsel und der Aussteifung der Kapsel entlang der Bindungspunkte (und größter Abbiegung) durch den gehärteten Klebstoff.c) Still under the influence or activation of the mentioned RF field is when a sound wave peak (pressure maximum) is caused by a given micro-mechanism through the slight overpressure that conductive particles or the conductive Particles 2 pressed into better electrical contact, so that thereby the resistance value in the adhesive is considerably reduced. The RF field then heats the adhesive continues to rise very quickly, above the melting or awakening point and the capsule 3 of the micromechanism expands because the bonds that these in their add hold the amount pressed, cancel or interrupt it. With type aI this expansion occurs so suddenly that it occurs within a quarter of the Shell vibration takes place; therefore, these micro-mechanisms can reduce the pressure of the Medium in your neighborhood during this period and it becomes the one passing through Sound amplified in a way that is to some extent analogous to a forced one Emission is the case with a laser: the slight overpressure due to a sound wave peak value causes a mechanism locally increases the pressure much more and also increased in phase. The measure of the extent of a set of microorganisms Is such that the pressure increase is proportional to the forced overpressure. the Type nf expansion does not occur as suddenly and depends differently on the frequency of the stimulating sound of the type al in the following way: d) During type al without the need for an externally applied constant magnetic field expands, such a field is currently required for type nf in order to contain the particles to magnetize in its coating (not in the capsule of type al). A magnetization the type nf capsule slightly reduces the resonance damping factor (increases ftQfl der Resonance) to such a value for a compressed and activated (as with Condition b) capsule that the adhesive is above the melting temperature due to the small Compressions (intensity 1-100 W / cm2) of ultrasonic waves passing through, which are used in the mapping process to be described and through the activating RF field is brought. There is not yet complete clarity regarding the theory of how this effect occurs. Definitely takes the likelihood that type nf has moved from its activated state in the presence of ultrasound expands by a slight increase in frequency this ultrasound over a fixed value f0 inversely, this value through the generator G is determined and increases proportionally with the excitation amplitude namely (dedication 1, FIG. 1) when a stronger magnetic field is applied (500-lOOOGauss) as well as the previously mentioned HF field0 Once the type nf is obsolete, so he can no longer in return to state b (up to 3 atmospheres) with the exception of g which follows obviously due to its thicker capsule and the stiffening of the Capsule along the bond points (and largest bend) through the hardened adhesive.
Daher lassen sich einmal ausgedehnte Kapseln nicht ausreichend zusammendrücken, um die Klebebindungen wieder herzustellen.Therefore, once expanded, capsules cannot be used sufficiently squeeze, to restore the adhesive bonds.
e) Unter einem HF-Feld mit etwas höherer Intensität (die empirisch bestimmt werden muß) und ohne das konstante Magnetfeld dehnt sich der Typ nf vom Zustand b nicht aus. Unter den gleichen Bedingungen dehnen sich jedoch alle Mikromechanismen des Typs al aus, die sich einmal ausgedehnt hatten und wieder zusammengepnfit wurden. Einmal ausgedehnte Kapseln werden als ~aufzeichnend"betrachtet. Der Zustand e wird dazu verwendet, um durch den Typ al ohne Aufzeichnung von entweder al oder nf zu dämpfen. Das Absorptionsvermögen eines Mediums hängt von der Dichte des ausgedehnten Typs al ab, wie dies an späterer Stelle noch erläutert werden wird.e) Under an RF field with a slightly higher intensity (the empirical must be determined) and without the constant magnetic field, type nf expands from State b not off. However, under the same conditions, all micro-mechanisms stretch al-type that had expanded once and then squeezed back together. Capsules once expanded are considered "recording". State e becomes used to pass through the type al without recording either al or nf dampen. The absorption capacity of a medium depends on the density of the expanded one Type al from, as will be explained later.
f) Wenn die Mikromechanismen des Typs al wieder zusammengepreßt wurden, wobei die an früherer Stelle gebrochenen Bindungen wieder hergestellt werden tca. 2 Atmosphären ist normal) und mit dem starken HF-Feld momentan wie beim Zustand e reaktiviert sind und auf den konstanten Wert zurückgekeht sind, der etwas niedriger liegt als der bei e verwendete, so erteilen sie dem in ihnen enç haltenem Medium einen (eigenen) Verstärkungsfaktor pro Einheit der Laufzeit für eine nachfolgende Ultraschallwelle an irgendeinem gegebenen Punkt, was mit "VerstErkungskapazität" bezeichnet wird, die proportional zu dem Bruchteil ist, der durch irgendeinen früher aufgezeichneten Ultraschall nicht ausgedehnt wurde, wie durch c. Dies gilt über einen angemessenen dynamischen Bereich von linearem Mikromechanismus-Ansprechverhalten (unter 100 W/cm2 Intensität). Eine Verstärkung wird bei diesem Zustand nur durch die Kapseln des Typs al erreicht, die noch nicht aufgezeichnet wurden (ausgedehnt durch eine durchlaufende Ultraschallwelle, wie bei c), da das niedrigere H'8-Feld nur den nicht Aufgezeichneten erlaubt, sich auszudehnen. Der Zweck des niedrigeren Magnetfeldes besteht darin, die magnetischen Teilchen in dem Klebemittel ausgerichtet zu halten und zwar selbst dann, wenn es bei dem Verstärkungsprozeß, wie bei c,gebrochen wird. Die Mikromechanismen können daher in den Nichtaufzeichnungszustand b unter dem HF-Feld rekomprimiert werden (die orientierten Teilchen in dem Klebemittel haben noch elektrischen Kontakt, wenn gebrochene Bindungen wieder hergestellt sind, und das HF-Feld kann das Klebemittel dann erneut schmelzen und reparieren). Das Magnetfeld ist so schwach, daß es kaum einen Einfluß auf die Resonanz der Kapseln des Typs nf wie in d hat (weniger als 200 Gauss).f) When the micro-mechanisms of the type al have been compressed again, the bonds that were broken at an earlier point are restored tca. 2 atmospheres is normal) and with the strong HF field momentarily as in the state e are reactivated and returned to the constant value, which is slightly lower is than that used in e, they give the medium contained in them enç a (own) gain factor per unit of the running time for a subsequent one Ultrasonic wave at any given point, which is called "amplification capacity" which is proportional to the fraction passed by any earlier recorded ultrasound was not extended as indicated by c. This is true over a reasonable dynamic range of micromechanical linear response (less than 100 W / cm2 intensity). A reinforcement is only made in this state reached the capsules of type al which have not yet been recorded (expanded by a passing ultrasonic wave, as in c), since the lower H'8 field allowing only the unrecorded to expand. The purpose of the lower Magnetic field is to align the magnetic particles in the adhesive to hold even if it is broken during the reinforcement process, as in c will. The micro-mechanisms can therefore be in the non-recording state b under the RF field be recompressed (the oriented particles in the adhesive still have electrical Contact when broken bonds are re-established and the RF field can then melt and repair the adhesive again). The magnetic field is so weak that it has hardly any influence on the resonance of the capsules of the type nf as in d (less than 200 gauss).
g) D-ie Mikromechanismen des Typs al besitzen sowohl zeitweilige als auch permanente Auslöschfähigkeit, während der Typ nf nur durch den Schritt a dauerhaft gelöscht werden kann. Der Typ aI wird zeitweilig dadurch gelöscht, indem man den äußeren Druck auf einen Bruchteil einer Atmosphäre reduziert, so daß alle Mikromechanismen dieses Typs in ihre Kugelformen expandieren (Figur 3, Teil d). Ohne ein Magnetfeld haben sich jedoch die Bindungen geschwächt, so daß eine Rekompression verbindet, das stärkere HF-Feld von e und f reexpandiert diese Kapseln des Typs al, die einmal expandiert haben. Eine permanente Löschung erreicht man gemäß a. Die oben genannbn Informationen, die in den Mikromechanismen gespeichert sind, können in Form einer Eneren akustischen Impedanz des Mediums 1 wieder abgerufen werden (Absorptionsfähigkeit, VerstErkunpkapazität und Ausbreitungsgeschwindigkeit oder BrechungsvermOgen), um die Ultraschallwellen, die noch an späterer Stelle zu beschreiben sind, zu verarbeiten, wobei diese Impedanz entweder unmittelbar nach der Aufzeichnung oder nach der zeitweiligen Aus löschung und Wiederabru£,wie gemäß Schritt f verfügbar ist. Die Mikromechanismen versehen 1 mit einer Impedanz (oder das Medium, in welchem sie enthalten sind), was von deren Zustand in einem flüssigen Bewegungsmedium für die Mikromechanismus-Mischung, aus welcher das Medium zusammengesetzt ist, abhängig ist. Die akustische Impedanz dieses flüssigen Bewegungslnediums oder "Fahrzeugs" ist so ausgewählt, daß sie derjenigen der zusammengedrückten Mikromechanismen des Typs al angepaßt sind bzw. entsprechen und ebenso derjenigen des zusammengedrückten Typs nf. Wenn sich die Kapseln des Typs al in dem ausgedehnten Zustand (d, Figur 3) befinden, erteilen sie dem Medium eine Absorptionsfähigkeit proportional zu deren Zahl, die pro Volumeneinheit ausgedehnt ist, da sie eine sehr viel höhere Dichte besitzen, wenn sie zusammengedrückt sind als wenn sie expandiert sind und daher Ultraschall streuen, wenn sie expandiert sind und zwar aufgrund des Unterschiedes zwischen ihrem Brechungsvermögen und demjenigen der Flüssigkeit.g) The micro-mechanisms of the type al have both temporary and also permanent extinguishability, while type nf is only permanent through step a can be deleted. The type aI is temporarily deleted by using the external pressure reduced to a fraction of an atmosphere, so that all micro-mechanisms of this type expand into their spherical shapes (Figure 3, part d). Without a magnetic field however, the bonds have weakened, so that a recompression connects the stronger RF field of e and f re-expands these capsules of type al, the one time have expanded. Permanent deletion can be achieved according to a. The above mentioned Information that is stored in the micro-mechanisms can be in the form of a The acoustic impedance of the medium 1 can be called up again (absorption capacity, Amplification capacity and propagation speed or refractive power) to to process the ultrasonic waves, which are to be described later, this impedance either immediately after the recording or after the temporary From deletion and redemption, as available in step f. The micromechanisms provided 1 with an impedance (or the medium in which they are contained), what of their state in a liquid movement medium for the micromechanism mixture, from which the medium is composed depends. The acoustic impedance this fluid motion medium or "vehicle" is chosen to be that of of the compressed micro-mechanisms of the type al are adapted or correspond and also of those of the compressed type nf. If the type a1 capsules are in the expanded state (d, Figure 3) they give the medium an absorption capacity proportional to their number per unit volume is extended because they have a much higher density when compressed are as if they are expanded and therefore scatter ultrasound as they expand are due to the difference between their refractive power and that the liquid.
Der Typ nf besitzt einen Elastizitäts-Massenmodul (pulk modulus), der gleich ist demjenigen der Flüssigkeit, wenn er zusammengedrückt ist, wobei keine Geschwindigkeitsänderung bewirkt wird; während im expandierten Zustand dessen Modul bei Vorhandensein des niedrigen Magnetfeldes sehr viel größer ist,(wie f) wodurch eine Abnahme der Geschwindigkeit des Ultraschalls in der Nachbarschaft der Mikromechanismm proportional zur Zahl der pro Volumeneinheit expandierten Mikromechanismrnbewirkt wird. Eine nahezu Proportionalität wird typisch über einen dynamischen Bereich bis zu ca. 100 W/cm2 oder bis ca. 1/10 der Gesamtheit expandiert ist, beibehalten. Da die so expandierte Zahl umgekehrt proportional zur Frequenzerhöhung, wie bei d ist, besitzt das Medium an jedem Punkt eine Ausbreitungsgeschwindigkeit, die proportional ist zu dieser aufgezeichneten Frequenzerhöhung geteilt durch die Aufzeichnungsamplitude. Es sei hervorgehoben daß die Betriebsschall-Intensitätswerte und Betriebs-Feldstärken bis auf eine gegebene Menge bzw. Wert eingestellt werden müssen.Type nf has a mass modulus of elasticity (pulk modulus), which is equal to that of the liquid when compressed, with none Change in speed is effected; while in the expanded state its module in the presence of the low magnetic field is very much larger (like f) whereby a decrease in the speed of the ultrasound in the vicinity of the micromechanismm proportional to the number of micromechanisms expanded per unit volume will. An almost proportionality is typical over a dynamic range up to to approx. 100 W / cm2 or until approx. 1/10 of the total has expanded. There the number expanded in this way is inversely proportional to the frequency increase, as is the case with d, the medium has a propagation speed at every point that is proportional is to this recorded frequency increase divided by the recording amplitude. It should be emphasized that the operational sound intensity values and operational field strengths must be set to a given amount or value.
Sind die Stärken der aktivierenden Felder auf diese Weise eingestellt und befinden sich die Mikromechanismen in dem rekomprimierten, reaktivierten Zustand, wie oben angegeben, so besitzen die Mikromechanismen, die ursprünglich mit dem Aufzeichnungsprozeß expandieren, eine größere Neigung proportional zur Intensität einer nachfolgenden Ultraschallwelle zu expandieren als solche, die beim Aufzeichnen nicht expandiert sind, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß die wiederhergestellten Klebemittelbindungen schwächer sind als die ursprünglich vorgenommenen Bindungen. Für das HF-Feld von f hängt die Verstärkung pro Laufzeiteinheit, welche die nachfolgende Welle hat, proportional von der Intensität der aufgezeichneten Welle an jedem der Punkte des Mediums ab. Die Erklärung wurde bereits unter Schritt c gegeben, auf weiche Weise die Verstärkung in einer nicht aufgezeichneten Gesamtheit von Mikromechanismen des Typs al stattfindet. Hier ist bei der aufgezeichneten Intensität-Information und in dem wiederkomprimierten, reaktivierten Zustand, d. h. bei wieder ab gerufenen Informationen die Wahrscheinlichkeit der Expansion proportional zum Produkt zu dem erzwungenen Überdruck der Welle und der aufgezeichneten Intensität. Mit anderen Worten kann die aufgezeichnete Intensität proportional zur Verstärkungskapazität sein, wie dies in der US-Patentanmeldung USSN 473 812 der Fall ist.Are the strengths of the activating fields set in this way? and are the micro-mechanisms in the recompressed, reactivated state, As stated above, the micro-mechanisms originally involved with the recording process expand, a greater inclination proportional to the intensity of a subsequent one Ultrasonic wave expand as one that does not expand when recorded are, which is likely due to the fact that the restored Adhesive bonds are weaker than the bonds originally made. For the RF field of f, the gain per time-of-flight unit depends, Which the following wave has, proportional to the intensity of the recorded Wave at each of the points on the medium. The explanation has already been given under step given c, the gain in an unrecorded ensemble takes place by micro-mechanisms of the type al. Here is the recorded intensity information and in the recompressed, reactivated state, i. H. when called up again Information the probability of expansion proportional to the product to which forced overpressure of the wave and the recorded intensity. With others Words, the recorded intensity can be proportional to the amplification capacity as is the case in U.S. Patent Application USSN 473 812.
Das Abbildungsmedium 1 (Figur 1) besteht somit aus einer 1:1-Mischung von Mikromechanismen des Typs al und nf in einer Transportflüssigkeit, welche den Impedanzen des zusammengedrückten Typs al und zusammengedrückten Typs nf angepaßt ist, so daß ein nicht belegtes bzw. aufgezeichnetes Abbildungsmedium eine Absorptionsfähigkeit hat, größer als die maximale erwartete Absorptionsfähigkeit in dem abzubildenden Gegenstands so daß es innerhalb des Bereiches des Instrumentes liegt. Sehr große zusammengedrückte Absorptionsfähigkeiten des Typs al können dadurch erzielt werden, indem nan dünne Kapseln herstellt und indem man hohe Drücke für die Aufbereitung bzw. Vorbereitung und Wiederzusammendrückung verwendet und indem man deren Zusammendrückungs-Durchmesser in den Bereich einer Viertel Wellenlänge des beim Abbilden verwendeten Ultraschalls legt. Kleiner Durchmesser führen zu kleinerer Streuungsleistung oder Fähigkeit, jedoch zu einer größeren Auflösung.The imaging medium 1 (FIG. 1) thus consists of a 1: 1 mixture of micromechanisms of the type al and nf in a transport liquid, which the Impedances of the compressed type al and compressed type nf matched is, so that an unrecorded imaging medium has an absorptivity has, greater than the maximum expected absorbency in the one being imaged Object so that it is within the range of the instrument. Very big collapsed absorbencies of the type al can be achieved by by producing thin capsules and by using high pressures for processing respectively preparation and recompression and by changing their compression diameter in the range of a quarter of the wavelength of the ultrasound used in imaging lays. Smaller diameters lead to less scattering power or the ability to however, to a greater resolution.
Es läßt sich erkennen, daß 1 die Eigenschaften besitzt, die in der US-Patentanmeldung Nr. 473 812, mit Ausnahme der Funktion 5 beschrieben ist.It can be seen that 1 has the properties that are in the U.S. Patent Application No. 473,812 except for function 5 is described.
Das Medium R (Figur 1) besteht vollständig aus Mikromechanismen des Typs al in einer Bewegungsflüssigkeit und besitzt identische Eigenschaften mit den Medien R" und R', wie sie in der genannten US-Patentanmeldung 473 812 beschrieben sind. Insbesondere ist das Medium R dazu imstande, die Ausbreitungsrichtung irgendeines Impulses oder einer Ultraschallwelle umzukehren, der bzw. die durch das Medium hindurchläuft und zwar zu dem genauen Zeitpunkt, wenn es durch ein äußerlich angelegtes Feld "aktiviert" Zrd, in dem vorliegenden Fall durch ein HF-Feld mit ausreichender Stärke, so daß das Klebemittel der Mikromechanismen des Typs al, wobei dessen magnetische Teilchen, wie beim Aufbereitungsschritt a ausgerichtet sind, eine Temperatur erreicht, die unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes liegt, die durch Erwärmen durch das HF-Feld, wie bei dem Aktivierungsschritt b aufrechterhalten wird.The medium R (Figure 1) consists entirely of micro-mechanisms of the Type al in a movement fluid and has identical properties with the Media R "and R 'as described in the referenced US patent application 473,812 are. In particular, the medium R is able to determine the direction of propagation of any To reverse a pulse or ultrasonic wave passing through the medium at the exact point in time when it is "activated" by an externally applied field Zrd, in the present case by an RF field with sufficient strength so that the adhesive of the micro-mechanisms of the type al, with its magnetic particles, are aligned as in the preparation step a, reaches a temperature that is immediately below the melting point, which is caused by heating by the HF field, as maintained in activation step b.
Es sei hervorgehoben, daß sowohl eine vorwärts gerichte und eine rückwärts gerichtete oder "konJugierte'8 Welle von der einfallenden kann Welle dadurch erzeugt werden/und zwar aufgrund der Ausdehnung der Kapseln des Typs al in gleicher Richtung, wobei jedoch die vorwärts laufende Welle, die in der gleichen Richtung, wie die einfallende Welle wandert, in dem Dämpfungsmedien (D, wie in Figur 1) absorbiert wird und daher hinsichtlich einer Interferenz bei der Verarbeitung der rückkehrenden Welle ausgeschaltet bzw.It should be emphasized that there is both a forward and a backward direction Directed or "conjugated" wave from the incident wave can be generated thereby due to the expansion of the type al capsules in the same direction, however, the forward wave moving in the same direction as the incident wave migrates, absorbed in the damping media (D, as in Figure 1) and therefore in terms of interference in the processing of the returning Wave switched off or
entfernt wird. Die Dämpfungsmedien sind in der Ultraschalltechnologie genormt.Will get removed. The damping media are in the ultrasonic technology standardized.
verwendet wird Bei einer Ausführungsform, gemäß welcher Ultraschall von 1,5 MHz/ werden die folgenden Parameter optisch ermittelt, sie sind jedoch hier nur als Beispiel erwähnt und als Richtlinie für den Konstrukteur und stellen keine Einschränkung des Gegenstandes der Erfindung dar: die Mikromechanismen beider Typen besaßen einen Durchmesser von 80 Mikrons mit 4 Mikron Sa-Co magnetischen Teilchen in ihrem Parafilm-Klebemittel. Deren Kapseln besaßen eine Dicke von 3-4 Mikrons im Falle des Typs al und 4-8 Mikrons im Falle des Typs nf. Die Bewegungsflüssigkeit, die für beide Medien 1 und R verwendet wurde, bestand aus Propylen-Glycol, wobei die Dichte für eine akustische Durchlässigkeit der Medien durch Hinzufügen kleiner Mengen nicht ausgehärteter Latex-Teilchen eingestellt wurde, die auch in den Kapseln der Mikromechanismen mit dem Durchmesser 1-3 Mikrons verwendet wurden. Jedoch führen auch eine große Vielzahl von anderen relativ neutralen Chemlkalien, mehr oder weniger mit einem Füllmaterial ausgestattet> zu dem gewünschten Ergebnis. Beispielsweise wurde Mineralöl mit Glas "Microballoons" (ein Produkt von Emerson & Cumming, Inc.) mit einem Durchmesser von 2-4 Mikrons eingestellt. Das EF- oder MikrowellenheizgerEt bestand aus einem Magnetron, welches zwisohlen Wellenleitern eingeschaltet war, die zu den Medien 1 und R mit Hilfe eine§g-R-Schalters führten und welches -auf drei kMHz arbeitete, Der T-R-Schalter wurde bei den erforderlichen Zehntel von Mikrosekunden-Schaltzeiten durch eine Zeitsteuerungsschaltung mit Hilfe der zwei Vorionisationselektroden der T-R-Rohre gesteuert <in den jeweiligen Ausgangsleitungen des T-Uberganges). In one embodiment, according to which ultrasound is used from 1.5 MHz / the following parameters are determined optically, but they are here only mentioned as an example and as a guideline for the designer and do not provide any Limitation of the subject matter of the invention: the micromechanisms of both types 80 microns in diameter with 4 micron Sa-Co magnetic particles in their Parafilm adhesive. Their capsules were 3-4 microns thick in the case of the type al and 4-8 microns in the case of the type nf. which was used for both media 1 and R consisted of propylene glycol, where the Density for acoustic permeability of the media by adding small amounts uncured latex particles that were also set in the capsules of the Micromechanisms 1-3 microns in diameter were used. However lead also a great variety of other relatively neutral chemicals, more or less equipped with a filling material> to the desired result. For example mineral oil with glass "Microballoons" (a product of Emerson & Cumming, Inc.) with a diameter of 2-4 microns. The EF or microwave heater consisted of a magnetron, which was switched on between waveguides, which led to media 1 and R with the help of a §g-R switch and which -to three kMHz worked, the T-R switch was at the required tenths of microsecond switching times by a timing circuit using the two preionization electrodes of T-R pipes controlled <in the respective output lines of the T-junction).
Die geringeren Schwankungen der Mikrowellenintensität für das Medium 1 wurden dadurch erreicht, indem man die Versorgungsspannung des Magnetrons geändert hat. Die Intensität des Konjugators R war ausreichend hoch, so daß eine einheitliche Triggerung durch das Medium trotz der Tatsache erzielt wurde, daß der halbkugelförmige Hohlraum nicht ideal zum Erzielen einer einheitlichen IntensitEtsvereilung geeignet ist (es wurde festgestellt, daß exakte Werte für die Messung nicht erforderlich sind). Die Intensitäten für 1 wurden so eingestellt, daß gemessen werden konnte, daß die Aktivierung innerhalb ca. einer Mikrosekunde der Anlegung stattfindet. Die magnetische Feldstärke muße zeitweilig bis auf 700 Gauss hochsteigen, wie dies durch die Wicklungen <1) aus hohlen Silberrohren erzielt wird, wobei beide Seiten innen und außen wassergekühlt sind und wobei diese innerhalb einer Mikrosekunde durch Kapazitätsentladung eingeschaltet und durch eine rückläufige Entladung ausgeschaltet wurden und zwar unter Zuhilfenahme genormter Techniken und Stromversorgung. Der Gegenstand bestand aus einem biologischen Präparats welches in Mineralöl eingetaucht war (beispielsweise ein Rattenkopf in Figur 1, O), Dieser wurde effektiv von der RF durch einen detallbeschichteten Mylar-Film auf der Innenseite von R und durch Metallüberzüge von G am Ende abgeschirmt, wobei diese beiden Elektroden eine niedrige Impedanz für übertragenen Ultraschall aufweisen.The smaller fluctuations in microwave intensity for the medium 1 were achieved by changing the supply voltage to the magnetron Has. The intensity of the conjugator R was sufficiently high that a uniform Triggering by the medium was achieved despite the fact that the hemispherical Cavity not ideally suited for achieving uniform intensity distribution is (it was found that exact values are not required for the measurement are). The intensities for 1 were set so that it could be measured that activation takes place within about a microsecond of application. the magnetic field strength must temporarily rise up to 700 Gauss, as this is done by the windings <1) is made from hollow silver tubes with both sides inside and are water-cooled outside and these through within a microsecond Capacity discharge switched on and switched off by a retrograde discharge with the help of standardized techniques and power supply. Of the The object consisted of a biological preparation which was immersed in mineral oil was (for example a rat head in Figure 1, O), This one was effectively from the RF through a detailed Mylar film on the inside shielded by R and by metal coatings by G at the end, these two electrodes have a low impedance to transmitted ultrasound.
Das Verfahren, die Ultraschallimpedanz-Informationen, die an früherer Stelle erwähnt wurden, mit Hilfe der Medien 1 und R zu verarbeiten besteht aus einem vielstufigen Rekursivprozeß.The procedure, the ultrasonic impedance information that was passed on earlier Place mentioned, using the media 1 and R consists of one process multi-step recursive process.
Um den Rekursivprozeß zu starten, wird zu Beginn die Abbildungsschicht 10 (Figur 1) als derjenige Teil des Abbildungsmediums 1 definiert, der die Spiegelbildgestalt zu derjenigen von Lo besitzt, also dem Flüssigkeitsbad, in dem der Gegenstand O enthalten ist (Figur 13 relativ zur Ebene des Generators (G in Figur 1) als Spiegelebene. 10 besitzt auch die spiegelbildliche akustische Impedanz, die homogen ist, da noch nichts in dem Aufzeichnungsmedium in dieser Stufe aufgezeichnet wurde. Bei der i-ten Wiederholung des folgenden Rekursivprozesses des aus vielen Schritten bestehenden Rekonstruktionsverfahrens sei bei dem Beginn der i-ten Widerholung angenommen, daß die Bildschichten 11, .,.* 1i-1 an früher Stelle vorbereitet wurden und zwar durch die Durchführung der vorangegangenen i-1 Wiederholungen (daher der Ausdruck "rekursiv"). Das Grundprinzip dieser Rekursion besteht darin, die vorangegangenen i-1 Schichten als ~Korrekturoptiken" und Verstärker mit einem Verstärkungsfaktor bei jeder Schicht zu verwenden, der gleich ist des Absorptionsvermögens (DEmpfungsfaktor pro Laufzeiteinheit bei einer Welle) an der Spiegelbildstelle des Gegenstandes relativ zum Generator als Spiegel, so daß dadurch die i-te Testwelle von der Gegenstandsschicht Li zur spiegelbildlichen Abbildschicht Ii gebracht wird und zwar mit der Wellenfrontgeometrie und Amplitude, die sie als Spiegelbild in Li hatte. Es folgt somit, daß die vollständige Rekonstruktion geometrisch das Spiegelbild des Gegenstandes darstellt. Es soll nun gezeigt werden, auf welche Weise das Medium 1 die spiegelbildliche akustische Impedanz des Gegenstandes ebenfalls rekonstruiert, Beim ersten Schritt des Prozesses wird Ro geldscht, wenn es in Lo durch PO und P'O (Lo ist homogen) erzeugt wird, es wird jedoch To in I1 als Geschwindigkeitsinformation aufgezeichnet ( die Frequenzverschiebung von To ergibt sich aufgrund der Eindringung in L1 und PO).To start the recursive process, the mapping layer 10 (Figure 1) is defined as that part of the imaging medium 1 which has the mirror image shape to that of Lo, i.e. the bath of liquid in which the object O is included (Figure 13 relative to the plane of the generator (G in Figure 1) as a mirror plane. 10 also has the mirror image acoustic impedance, which is homogeneous, there still nothing was recorded in the recording medium at this stage. At the i-th Repeat the following recursive process of the multi-step process Reconstruction method, at the beginning of the i-th repetition, it is assumed that the image layers 11,.,. * 1i-1 were prepared earlier by performing the previous i-1 iterations (hence the term "recursive"). The basic principle of this recursion is to use the previous i-1 layers as "correction optics" and amplifiers with a gain factor for each layer to be used, which is equal to the absorption capacity (D attenuation factor per unit of transit time in the case of a wave) at the mirror image point of the object relative to the generator as a mirror, so that thereby the i-th test wave from the object layer Li to the mirror-image image layer Ii is brought with the wavefront geometry and amplitude, which it had as a reflection in Li. It thus follows that the complete Reconstruction geometrically represents the mirror image of the object. It should now it is shown how the medium 1 has the mirror image acoustic impedance of the object also reconstructed, At the first step of the The process is ro cashed if it is generated in Lo by PO and P'O (Lo is homogeneous) but To is recorded in I1 as speed information (the Frequency shift of To results from the penetration in L1 and PO).
Die nachfolgenden Schritte bestehen aus den Stufen der(i+1)-ten Iteration der Rekursion: Zuerst wird ein Impuls Pi (mit der Wellenform wie P, Figur 2) in G erzeugt (Figuren 1 und 4) und wandert durch den Gegenstand O (die zusammengesetzten Schichten L1> L2>... in Figur 1) in das Umkehrmedium R, in welchem die Ausbreitungsgeschwindigkeit genau und momentan an allen Stellen von R umgedreht wird und zwar nach Aktivierung von R durch das HF-Feld des Schrittes b, wie an frühere Stelle erwähnt. Diese ~Umkehr" wird richtiger als "KonJugation" bezeichnet und soll im folgenden auch so bezeichnet werden. Eine konjugierte Welle besitzt die Eigenschaft, daß sie unmittelbar auf den Moment der Konjugation genau ihren Weg zurUcklEuft, den sie bis zu diesem Punkt zurückgelegt hat und zwar nicht als ob sie reflektiert worden wären sondern ohne daß ihre Wellenform umgedreht wird; das bedeutet, daß die Vorderfront des Wellenzuges zur hinteren Front wird und die hintere Front die vordere Front wird, wenn die entgegengesetzte Richtung eingeschlagen wird. Der Impuls Pi kehrt daher nach der KonJugation eventuell an der Gegenstandsschicht Li zurück und zwar mit der gleichen Wellenfront-Geometrie, die er beim Hindurchtreten durch Li in der Vorwärtsrichtung gehabt hat, wobei er nunmehr jedoch in der entgegengesetzten bzw.The following steps consist of the stages of the (i + 1) -th iteration of recursion: first, a pulse Pi (with the waveform like P, Figure 2) in G generates (Figures 1 and 4) and travels through the object O (the compound Layers L1> L2> ... in Figure 1) in the reversal medium R, in which the propagation speed is turned exactly and momentarily at all points of R after activation from R through the RF field of step b, as mentioned earlier. This ~ reversal " is more correctly referred to as "conjugation" and will also be referred to as such in the following will. A conjugate wave has the property that it is immediately on the moment the conjugation goes back exactly the way it did to this point and not as if they had been reflected, but without that their waveform is reversed; that means that the front of the wave train becomes the rear front and the rear front becomes the front front if the opposite Direction is taken. The momentum Pi therefore possibly returns after the conjugation back on the object layer Li with the same wavefront geometry, which he had when passing through Li in the forward direction, where he but now in the opposite or
Rückwärtsrichtung zum Generator zurückwandert. Aufgrund der starken HF-Feldaktivierung verhält sich R in einer Gesamt- oder Nichtweise hinsichtlich der Expansion der angeregten Mikromechanismen des Typs al und es werden Schwankungen der Amplitude aufgrund der Absorption in O ausgeglättet, es wird jedoch die Frequenzinformation nicht verzerrt. Zweitens wird in G, P'i zu einem solchen Zeitpunkt (Figur 4) erzeugt, daß dieser mit dem nach Li zurückkommenden Impuls Pi zusammenwirkt. Die Absorptionsfähigkeit bei der Schicht Li wird durch die Intensitäten von P'i bei Li und bei Li 1 oder äquivalent durch die Intensität von Pti bei Li und der Intensität von P'i-1 bei Li 1 bestimmt (da P'i und P'i- 1 hinsichtlich der Intensität bei Li 1 übereinstimmen). Wie sich aus der Definition der Absorptionsfähigkeit a als J(t+dt) = J(t)e adt erkennen läßt> beträgt die Annäherungsformel für die Absorptionsfähigkeit ai bei Li: ai # ##i-1 - Ji)/(Ji~1 AT) wobei A T die Laufzeit durch Li ist (in Wirklichkeit für alle Schichten gleich). Noch bei der Schicht der Überschneidung Li erzeugen die Impulse Pi und P'i dort die Impulse Ri und Ti und drittens durch eine nichtlineare Überlagerung in Li vom "Dopplertyp" (an der Stelle 14 in Figur 4): die Frequenz von P'i> wenn dieser durch Pi sich in das "übertragene" Ti bewegt, welches sich in gleicher Richtung bewegte wird durch die in Bewegung befindliche Front des "Flut" Impulses Pi mit sehr viel größerer Amplitude,erhöht, während gleichzeitig die Amplitude von Pi durch einen reflektierten Teil von P'i erhöht wird und zwar aufgrund des nichtlinearen Effektes der erhöhten Dichte in der Front von Pi. Es ergibt sich, daß die erhöhte Amplitude von Ri über Pi bei Li proportional ist zur Amplitude von P'i bei Li (die Amplitude eines Flutimpulses ähnlich P in Figur 2 nimmt nicht merklich bei seiner Ausbreitung ab) und daß die Geschwindigkeit vi des Ultraschalls der Frequenz f0 in der Schicht Li gegeben ist durch: vi = C(f1-fo)/(AfO) wobei fi die aufgrund von Pi mit der Amplitude A erhöhte Frequenz ist und wobei C eine ?roportionalitätskonstante ist, die von den Abmaßen oder den Einheiten abhängt und in gewissem Ausmaß auch von fi abhängt, wobei jedoch für kleine Auslenkungen von fi relativ zu fi-fo (kleiner als 10 %) diese Formel eine ausreichend gute Annäherung für den Zweck der Rekonstruktion liefert. Viertens läuft Ti weiter durch den Gegenstand zu R, wo dieser Impuls konjugiert wird und dann seine Bahn zurückäuft und zwar durch den Gegenstand, G, Io, I1,..., Ii 1 zur Abbildungsschicht Ii (Figur 1, siehe auch Figur 4). Bei Ii besitzt Ti eine Wellenfrontgeometrie, die das Spiegelbild derjenigen darstellt, welche dieser Impuls in Li hatte, da jede Bildschicht IJ ( : l...i) durch vorausgehende Iterationen mit diesen Schritten konstruiert wurde, so daß man ein spiegelbildliches Brechungsvermögen (Geschwindigkeit) von entsprechenden Gegenstandsschichten L relaj tiv zur Ebene von G als Spiegel erhält und da die Schichten Ij geometrisch die Spiegelbilder von den Schichten Lj ( : l...i) sind. Somit gelangt/am anfang vonder Schicht I (noch nicht rekonstruiert)~ wobei die Frequenz f höher ist als die Grund-und zwar frequenz fOJproportional zur Ausbreitungsgeschwindigkeit an den Spiegelbildpunkten von Li. Fünften wird die Schicht zu diesem Zeitpunkt (15, Figur 4) durch hohe HF- und Magnetfelder wie bei d derart aktiviert, daß die Frequenzerhöhung, die unter d erwähnt wurde und hier fi-fo entspricht, durch die Mikromechanismen des Typs nf in Li+1 aufgezeichnet wird und diese Information an späterer Stelle als innere Ausbreitungsgeschwindigkeit wieder abgerufen werden kann, die an jeder Stelle gleich ist mit derwenigen des Spiegelbildpunktes in Li+1 (wobei zu bemerken ist, daß eine bestimmte Fehlergröße eingeführt werden muß). Bei dieser Stufe muß erwähnt werden, daß die Voraussetzungen für die Rekursion gilt, daß Ri in Ii in Ausdrücken der Verstärkungskapazitrat proportional zum Spiegelbild-Absorptionsvermögen in Li und in Ausdrücken des Absorptionsvermögens in Ii proportional zu #i-i beim Stand des Wiederabrufens (e) aufgezeichnet wurde.Backwards towards the generator. Because of the strong RF field activation behaves in relation to R in an all or not manner the expansion of the excited micro-mechanisms of the type al and there will be fluctuations the amplitude is smoothed out due to the absorption in O, but the frequency information becomes not distorted. Second, in G, P'i is generated at such a point in time (Figure 4), that this interacts with the impulse Pi returning to Li. The absorbency at the layer Li is determined by the intensities of P'i for Li and Li 1 or equivalent determined by the intensity of Pti for Li and the intensity of P'i-1 for Li 1 (since P'i and P'i- 1 are the same in terms of intensity at Li 1). How yourself from the definition of the absorption capacity a as J (t + dt) = J (t) e adt can be seen> the approximation formula for the absorption capacity ai for Li is: ai # ## i-1 - Ji) / (Ji ~ 1 AT) where A T is the transit time through Li (in reality for all layers same). The pulses Pi and generate even at the layer of the intersection Li P'i there the impulses Ri and Ti and thirdly through a non-linear superposition in Li of the "Doppler type" (at position 14 in Figure 4): the frequency of P'i> if this moves through Pi into the "transmitted" Ti, which moves in the same direction is moved by the moving front of the "flood" impulse Pi with much larger amplitude, while at the same time increasing the amplitude of pi by a reflected part of P'i is increased due to the non-linear Effect of the increased density in the front of Pi. It turns out that the increased The amplitude of Ri over Pi at Li is proportional to the amplitude of P'i at Li (the Amplitude of a flood pulse similar to P in Figure 2 does not noticeably increase in its Propagation from) and that the speed vi of the ultrasound of frequency f0 in the layer Li is given by: vi = C (f1-fo) / (AfO) where fi is due to Pi with the amplitude A is increased frequency and where C is a proportionality constant which depends on the dimensions or the units and to some extent also depends on fi, but for small deflections of fi relative to fi-fo (smaller than 10%) this formula is a sufficiently good approximation for the purpose of the reconstruction supplies. Fourth Ti continues through the object to R, where this impulse is conjugated and then runs its path back through the Object, G, Io, I1, ..., Ii 1 to the imaging layer Ii (Figure 1, see also Figure 4). At Ii, Ti has a wavefront geometry that is the mirror image of those represents which this impulse had in Li, since each image layer IJ (: l ... i) through previous iterations using these steps was constructed so that one mirror image refractive power (speed) of corresponding object layers L is a mirror relative to the plane of G and the layers Ij are geometrical the mirror images of the layers Lj (: l ... i) are. Thus comes / at the beginning from layer I (not yet reconstructed) ~ where the frequency f is higher than the basic frequency fOJ proportional to the speed of propagation at the Mirror image points of Li. Fifth, the layer at this point in time (15, Fig 4) activated by high RF and magnetic fields as at d in such a way that the frequency increase, which was mentioned under d and here corresponds to fi-fo, through the micro-mechanisms of type nf is recorded in Li + 1 and this information later as the internal velocity of propagation that can be retrieved at each Place is the same as the few of the mirror image point in Li + 1 (note is that a certain error size must be introduced). At this stage must it should be mentioned that the prerequisites for the recursion hold that Ri in Ii in Expressing the gain capacity proportional to the mirror image absorptivity in Li and in terms of the absorption capacity in Ii proportional to # i-i at Status of retrieval (e) was recorded.
Sechstens wird 1 erneut zusammengedrückt und durch ein momentanes hohes HF-Feld, wie bei e reaktiviert, entsprechend der Typ al Expansion und dann niedrigeren HF- und Magnetfeldern ausgesetzt, wobei der Typ al zu f zurückgeführt wird (16, Figur 4). Siebtens wird der Impuls Ri+1 erzeugt (möglicherweise vor dem Schritt 6) und zwar in Li+1 und wandert durch den Gegenstand (Figuren 1 und 4) zu 1 zurück und zwar nach dem Schritt 7, wo er dann durch die Schichten Il...Ii unter dem niedrigen magnetischen Feld und dem niedrigen HF-Felds wie bei f verstärkt wird, wobei die Verstärkung das Spiegelbildder des Bchafls Lj...L1ist und wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit/ebenfalls das Spiegelbild ist zu derjenigen in Li...Ll, wie bereits erläutert wurde und wobei die / Dämpfung proprtional zu J1 ist, wie dies noch erläutern werden soll; demnach langt Ri+i bei 1i +1 mit der Spiegel bildwellenform und Wellenformgeometrie an, welche dieser Impuls in Li hatte und zusätzlich mit der Intensität proportional zu seiner spiegelbildlichen Intensität in L1+1 geteilt durch die spiegelbildliche Intensität von Ri in Li; nämlich proportional zu JllJJi Diese Proportionalitätskonstante soll an späterer Stelle erläutert werden. Demnach gelangt Ri+1 bei Ii+1 mit der spiegelbildlichen Intensität an, die proportional zum Verhältnis von Ji+l zu Ji ist. Die zuvor erwähnte Konstante wird auch durch empirische Bestimmung einer geeigneten Aktivierungs-HF-Feldintensität eingestellt (was von der charge des Typs al abhängig ist, welche in sehr unvorhersagbarer Weise, jedoch homogenen Weise verwendet wird), so daß Ri+1 einen Bruchteil der Gesamtheitsdichte der Mikromechanismen des Typs al in 1i+1 gleich eins minus dem Verhältnis (Ji+1/Ji) der Intensitäten zusammengepreßt läßt; mit anderen Worten expandiert er einen Teil, der gleich ist mit (Ji+1/Ji). Es läßt sich mit Hilfe der elementaren Algebra zeigend daß der nicht expandierte Bruchteil (nicht aufgezeichnet) proportional ist zum Absorptionsvermögen ai in der Schicht Li entsprechend der oben angegebenen Formel für ai. Es sei erwähnt> daß der bei dieser Stufe nicht aufgezeichnete Bruchteil genau derjenige ist, der zum Verstärken von Ti+1 bei einer späteren Stufe erforderlich ist, wenn beim Zustand f angekommen wurde (nicht expandierte Mikromechanismen sind empfindlicher gegenüber einer Aktivierung durch ein geringes HF-Feld als expandierte, wie bereits dargelegt wurde, so daß nur die nicht"Aufgezeichneten" expandieren und dadurch bei dieser Stufe eine Verstärkung bewirken; die ~äu#fgezeichneten"bleiben zusammengedrückt und zapfen daher nicht wie in der vorlegenden Stufe). Da darüberhinaus Ri+1 durch I1+l hindurchwandert, wird das HF-Feld von c momentan angelegt, ohne Magnetfeldt so daß nur die Mikromechanismen des Typs al aktiviert werden, um die Intensität aufzuzeichnen, jedoch Ri+1 sich mit der spiegelbildlichen Geschwindigkeit zu derjenigen bewegt, die er in Li+1 hatte, da diese Information durch Ti in 1i+1 an früherer Stelle gespeichert wurde und bei (15) wieder abgerufen wurde. Zum Zeitpunkt (i+1) A T wird jegliche Aktivierung abgestellt, so daß Ri+1 in 1 jenseits von Ii in einer Tiefe vi+1 - T aufzeichnen kann, was einfach als Dicke von Li+i erkannt werden kann und damit als Dicke von 1i+1 bei einem gegebenen Punkt. Hier läßt sich erkennen, daß die Längen von Ri, Ti, R1+1 und Ti+i nicht speziell kritisch sind, da die Zeitsteuerung der Aktivierungen die Dicken bestimmt, jedoch die Impulslängen nicht sehr viel länger sein sollten als die minimale Schichtdicke, um eine vielfache "Belichtung" zu vermeiden. An dieser Stelle (17, Figur 4) wurde Li+1 vollständig aufgezeichnet. Um dem Ausführenden bei dem zuvor geschilderten Rekursivprozeß zu helfen, sollen anhand des geschilderten Beispiels bestimmte Punkte erläutert werden und zwar unter Verwendung von 1,5 MHz Ultraschall, wobei jedoch die Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist.Sixth, 1 is squeezed again and by a momentary high RF field, as reactivated at e, according to the type al expansion and then exposed to lower RF and magnetic fields, with type al being traced back to f becomes (16, Figure 4). Seventh, the impulse Ri + 1 is generated (possibly before the Step 6) in Li + 1 and migrates through the object (Figures 1 and 4) 1 back after step 7, where he then through the layers Il ... Ii under the low magnetic field and the low RF field as at f is amplified, the amplification being the mirror image of that of the Bchafls Lj ... L1 and where the speed of propagation / is also the mirror image of that in Li ... Ll, as already explained and where the / attenuation is proportional to J1 is how this will be explained; accordingly Ri + i reaches 1i +1 with the Mirror image waveform and waveform geometry which this pulse had in Li and additionally with the intensity proportional to its mirror image intensity in L1 + 1 divided by the mirror image intensity of Ri in Li; namely proportional zu JllJJi This proportionality constant will be explained later. Accordingly, Ri + 1 arrives at Ii + 1 with the mirror-image intensity, which is proportional to the ratio of Ji + l to Ji. The aforementioned constant is also given by empirical determination of a suitable activation RF field intensity set (which depends on the batch of type al, which in a very unpredictable way, but is used homogeneously) so that Ri + 1 is a fraction of the total density of the micro-mechanisms of the type al in 1i + 1 equal to one minus the ratio (Ji + 1 / Ji) which leaves intensities compressed; in other words it expands a part, which is equal to (Ji + 1 / Ji). It can be shown with the help of elementary algebra that the unexpanded fraction (not recorded) is proportional to the absorbency ai in the layer Li according to the formula given above for ai. It should be mentioned> that the fraction not recorded at this stage is exactly that which is required to reinforce Ti + 1 at a later stage, if at the state f has arrived (unexpanded micro-mechanisms are more sensitive to activation by a low RF field as expanded, as already explained so that only those not "recorded" expand and thus with this one Stage a reinforcement; the ~ outlined "remain pressed together and therefore do not tap as in the referring stage). Since, in addition, Ri + 1 through I1 + l wanders through, the RF field of c is momentarily applied without a magnetic field so that only the micro-mechanisms of the type al are activated to record the intensity, however, Ri + 1 moves with the mirror image speed to that which he had in Li + 1, since this information was stored in 1i + 1 at an earlier point by Ti and was retrieved at (15). At time (i + 1) A T becomes any Activation turned off so that Ri + 1 in 1 beyond Ii at a depth vi + 1 - T can record what can simply be recognized as the thickness of Li + i and hence as Thickness of 1i + 1 at a given point. Here you can see that the lengths of Ri, Ti, R1 + 1 and Ti + i are not particularly critical as the timing of the Activations determine the thicknesses, but the pulse lengths are not very much longer should be than the minimum layer thickness in order to avoid multiple "exposure". At this point (17, FIG. 4), Li + 1 was completely recorded. To the performer to help with the recursive process outlined above should be based on the outlined For example, certain points will be explained using 1.5 MHz Ultrasound, but the invention is not limited to this example.
Zuerst kann ein breiter Bereich von Schaltintensität verwendet werden, was von der Opazität (Übertragungsfähigkeit) des Gegenstandes abhängig ist, der bei dem Prozeß abgebildet werden soll.First, a wide range of switching intensities can be used, which depends on the opacity (transferability) of the object that is to be mapped in the process.
Für biologische Präparate, die meist weiche Gewebe enthalten und zwar bei relativ geringer Knochendicke, werden Intensitäten für P1 typisch gewählt zwischen 10 und 100 W/cm2 (für lebende Gewebe ist 10 W/cm ca. die maximale nicht zerstörende Intensität).For biological preparations that mostly contain soft tissue, namely in the case of a relatively small bone thickness, intensities for P1 are typically chosen between 10 and 100 W / cm2 (for living tissue, 10 W / cm is approx. The maximum non-destructive Intensity).
Die Intensität von P sollte wenigstens zehnmal so groß sein und zwar über den Daumen gepeiltund soweit festgestellt werden konnte, zerstört auch ein 100 W/cm2 ~Flut"-Impuls der Form P nicht lebende Gewebe. Die Erfindung beschäftigt sich JedochEit einer nicht destruktiven Testmethode und kann auch möglicherweise bei niedrigeren Frequenzen bei seismographischen Strukturbestimmungen Verwendung finden aber auch bei vielen anderen Anwendungsgebieten, wobei große Abschnitte von festen zu flüssigen Teilen in dem Gegenstand auftreten. In derartigen Fällen sollten die Flutimpulse Pj SO groß wie möglich sein in bevorzugter Weise sehr viel größer als ein Faktor von 10 über P'i hinsichtlich der Intensität liegen, wie sie beispielsweise durch platzierte Ladungen für Mantelstrukturbestimmungen erzeugt werden können oder durch scharfe Schläge durch einen elektrisch getriebenen Hammer beim Testen von Metall oder von Kunststoffteilen. Für die biologische Abbildung wurde gefunden, daß die Schichten bis zu 1>5 bis 2 Wellenlängen des verwendeten Schalls dünn sein können oder ca. 1mm bei 1,5 MHz und dassVerzerrungsfehler in der Abbildung zwischen 15 und 20 Schichten am schlechtesten wahrnehmbar sind, wenn die Proben stark vielfach sbeuen, wie beispielsweise bei vielen Knochen, Flüssigkeitstaschen und Behältern. Oberhalb 20 Schichten werden örtliche Beziehungen immer noch gut erhalten und insgesamt wird eine gute topologische Integrität beibehalten, d. h. beispielsweise, daß bei der Transformation vom Gegenstand zur Abbildung bei 30 bis 50 Schichten keine Diskontinuitäten auftreten. Da auch noch die Auflösung im wesentlichen die gleiche ist, stellt dies einen einschneidenden Fortschritt gegenüber holographischen Einrichtungen dar, die verwendbar sind für eine oder maximal zwei teilweise reflektierende Schichten und wobei bei mehr Schichten nichts mehr bestimmt werden kann. Es sei jedoch erwähnt, daß holographische Mittel anstelle von R als Konjugator verwendet werden können, eine direkte Eigenschaft der holographischen Rekonstruktion. Die Möglichkeit, holographische Mittel zu verwenden, um dickere Schichten zu rekonstruieren und zwar anstelle der Testimpulse P und P'> wurde theroretisch betrachtet und es läßt sich zeigen, daß neben der Tatsache, daß dies sehr viel komplizierter ist, als der Gegenstand der Erfindung, eine sehr viel größere EmpfinZ lichkeit gegenüber leichten Bewegungen (thermische Drift, Vibrationen usw.) der Hologramme und des Abbilds und des Gegenstandes (Bewegungen des letzteren im Falle von biologischen Präparaten stellen ein wirklichen Problem dar und zwar aufgrund des Herzschlages, pulsierender Blutströmung> Muskelkontraktionen gegeben ist etc.)/. Hinsichtlich R, dem metallüberzogenen Mylar, wie es bei gewickelten Kapazitäten beispielsweise verwendet wird, hat sich als für die Fläche 4 des Wellenleiters um R als sehr gut erwiesen. Es läßt Ultraschall von 1,5 MHz mit sehr--geringer Re fle-x ion hindurch. Eine Reflexion aufgrund einer piezoelektrischen Scheibe als G kann bedeutend sein, insbesondere dort, wo die Intensität von P' für die Bearbeitung durch die Mikromechanismen ein Minimum beträgt. Daher wurde ein relativ durchlässiger oder durchscheinender Wandler aus vielen Schichten von metallüberzogenem Mylar konstruiert, wobei abwechsinde Schichten mit der (höheren) Spannungsquelle verbunden wurden, die ähnlich wie Kapazitäts-Mikrophone in Phase bei Wellenlängentrennung arbeizen, was jedoch für den Gegenstand der Erfindung nicht bedeutungsvoll ist. Eine gute Druckregelvorrichtung für 3 in Figur 1 wurde in der zu ersehenden Weise konstruiert, wobei eine Solenoid-Betätigungsvorrichtung an einen Schall absorbierenden Druckkolben (5) angeschlossen wurde, der eine Membran darstellt, die eine Seite einer Kammer abschließt, welche hydraulisch mit der Kammer verbunden ist, welche das Medium 1 enthält. Dieser hatte eine Ansprechzeit von 1,2 Millisekunden, so daß die Zeitsteuerungsschaltung, die noch beschrieben werden soll, einen rekursiven Schutt alle 2 Millisekunden durchführen kann. Bessere Druckwandler bis ca. 5 Mikrosekunden würden die Möglichkeit schaffen, eine Abbildung von 20 Schichten in 100 Mikrosekunden zu konstruieren und zwar für 1,5 MHz Schall. Es wurde ein Relais verwendet, um den höheren Strom des Solenoids zu steuern.The intensity of P should be at least ten times as great Aimed at the thumb and, as far as could be determined, also destroyed one 100 W / cm2 ~ flood "pulse of the form P non-living tissue. The invention deals with it However, it is a non-destructive testing method and possibly can Use at lower frequencies for seismographic structure determinations but can also be found in many other areas of application, with large sections of solid to liquid parts occur in the object. In such Cases, the flood pulses Pj should be SO large as possible in a preferred manner are much greater than a factor of 10 above P'i in terms of intensity, for example, by placing charges to determine the structure of the shell can be generated or by sharp blows from an electrically driven one Hammer when testing metal or plastic parts. For biological imaging it was found that the layers up to 1> 5 to 2 wavelengths of the used Sound can be thin or about 1mm at 1.5 MHz and that distortion errors in the Figure between 15 and 20 layers are hardest to perceive when the Specimens bruise very often, for example in the case of many bones, pockets of fluid and containers. Above 20 shifts, local relationships will still be good and overall good topological integrity is maintained; H. for example that in the transformation from the object to the image at 30 to 50 layers no discontinuities occur. There is also the essential part of the resolution is the same, this represents a radical advance over holographic Establishments that can be used for one or a maximum of two partially reflective Layers and with more layers nothing can be determined. Be it however mentions that holographic agent is used instead of R as a conjugator can be a direct property of holographic reconstruction. the Possibility of using holographic means to reconstruct thicker layers and that instead of the test pulses P and P '> was considered theoretically and it can be shown that besides the fact that this is much more complicated, as the subject of the invention, a much greater sensitivity to it slight movements (thermal drift, vibrations, etc.) of the holograms and des Image and object (movements of the latter in the case of biological Preparations are a real problem because of the heartbeat, pulsating blood flow> muscle contractions is given etc.) /. Regarding R, the metal clad mylar, as it is with wound capacitors for example, has been found to be used for surface 4 of the waveguide R proved to be very good. It lets ultrasound of 1.5 MHz with very - low Re fle-x ion through. A reflection due to a piezoelectric disc as G can be significant, especially where the intensity of P 'is important for machining due to the micro-mechanisms is a minimum. Therefore it became a relatively permeable one or translucent transducer constructed from many layers of metal clad mylar, alternating layers were connected to the (higher) voltage source, which work like capacitance microphones in phase with wavelength separation, however, this is not significant for the subject matter of the invention. A good Pressure regulating device for 3 in Figure 1 was constructed in the manner shown, wherein a solenoid actuator is attached to a sound absorbing plunger (5), which is a membrane covering one side of a chamber closes, which is hydraulically connected to the chamber, which the medium 1 contains. This had a response time of 1.2 milliseconds, so that the timing circuit, which is yet to be described, perform a recursive rubble every 2 milliseconds can. Better pressure transducers up to approx. 5 microseconds would make it possible to to construct an image of 20 layers in 100 microseconds for 1.5 MHz sound. A relay was used to get the higher current from the solenoid to control.
Es soll nun als Beispiel die Zeitsteuerschaltung (6, Figur 1) bei dem speziellen Anwendungsgebiet in Verbindung mit 1,5 MHz Ultraschall beschrieben werden. Die maximale gewünschte Schiehtzahl soll gegeben sein als 2N (angenommen 64). Es sind dann zwei Ringzähler mit N Bit-Stellen jeweils in folgender Weise verbunden, so daß neun Ausgangsimpulse, die Triggersignale genannt werden, durch feste Zeitabschnitte getrennt sind, die der Betätigung von G und den Aktivierungsschritten, die für den Rekursivprozeß erforderlich sind, entsprechen. Das Bit hoher Ordnung des ersten Ringzählers wird so zugeführt, daß der zweite Ringzähler um ein (niedrigwertiges) Bit oder ??Zählschritt1' vorgestellt wird. Wenn daher der erste Zähler auf 2N gezählt hat, so stellt er den zweiten Zähler um einen Zählschritt vor (entsprechend der Laufzeit durch eine Schicht Q T). Jedesmal, wenn der zweite Ringzähler den ersten Zähischritt erreicht (T+29 T Sekunden später als der vorangehende Zeitpunkt, wobei T die Zyklusszeit des ersten Ringzählers ist, 2N h T), wie dies durch "und"-Schaltung"("and-ing") der Zählschritte beider Ringzähler bestimmt wird ~das erste der neunnTriggersignale durch den Verstärker (8* Figur 1) zu G gesendet, wodurch ein Impuls des Typs P (Figur 2) initialisiert wird. Jedesmal, wenn der erste Ringzähler seinen letzten Zählschritt erreicht (ein Ringzähler wiederholt zyklisch seine Zählungen aufgrund der Tatsache, daß eine seiner Stufen aus einem vielstabilen flip-flop besteht), so erregt das zweite Triggersignal den Impulsgenerator 7 (Figur 1), um einen Impuls des Typs P' zu initiali-sieren. Daher befinden sich zur ersten Zeit, bei welcher die Ringzähler zusammen anfangen, PO und P'O auf maxmaler Zeittrennung,T =- 2NAT der Laufzeit durch den Gegenstand und sie wirken aufeinander ein oder treffen sich am Beginn von L1, d. h. dem ersten am Gegenstand erreichten Punkt. Mit zunehmender Zahl der Rekursionen erfolgt die Koinzidenz der Zählschritte inkrementell (ÄT) dichter oder enger beim letzten Zählschritt des ersten Ringzählers, so daß damit Pi und P'i näher zusammenrücken, bis schließlich am Ende des Prozesses sie sich in der letzten Schicht LN schneiden (das Bit-Signal höchster Ordnung des zweiten Ringzählers schaltet den örtlichen Oszillator aus, der den ersten Ringzähler treibt).The time control circuit (6, FIG. 1) should now be used as an example the special field of application in connection with 1.5 MHz ultrasound will. The maximum desired number of layers should be given as 2N (assumed 64). There are then two ring counters with N bit positions each connected in the following way, so that nine output pulses, called trigger signals, by fixed periods of time are separated, the actuation of G and the activation steps, which for the Recursive process are required. The high order bit of the first ring counter becomes fed in such a way that the second ring counter increases by a (low-order) bit or ?? counting step1 ' is presented. Therefore, when the first counter has counted to 2N, it sets the second counter by one counting step forward (corresponding to the runtime through a shift Q T). Every time the second ring counter reaches the first counting step (T + 29 T seconds later than the previous time, where T is the cycle time of the first Ring counter is, 2N h T), as indicated by “and-ing” the counting steps both ring counters is determined ~ the first of the nine trigger signals by the amplifier (8 * Figure 1) sent to G, which initializes a pulse of type P (Figure 2) will. Every time the first ring counter reaches its last counting step (a Ring counter cyclically repeats its counts due to the fact that one of its Stages consists of a multi-stable flip-flop), the second trigger signal excites the pulse generator 7 (Figure 1) to initialize a pulse of the type P '. Therefore, at the first time when the ring counters start together, PO and P'O on maximum time separation, T = - 2NAT of the transit time through the object and they interact or meet at the beginning of L1, i.e. H. the first at the point reached. As the number of recursions increases, the Coincidence of the counting steps incrementally (ET) closer or closer to the last counting step of the first ring counter, so that Pi and P'i move closer together until finally at the end of the process they intersect in the last layer LN (the bit signal highest order of the second ring counter switches off the local oscillator, which drives the first ring counter).
Bei der i-ten Widerholung ist beispielsweise das dritte der neun Ausgangssignale aus den kombinierten Ringzählern vom Konjugator R mit einer Verzögerung zum ersten Signalversetzt, die gerade gleich ist der Laufzeit von Pi durch den Gegenstand, wenn sich Pi gerade innerhalb von R befindet (dies kann geschätzt werden oder kann im Zweifelsfall durch Brillioun Streuung des Lichts durch das durchscheinende Kopplungsbad, welches den Gegenstand umgibt, gemessen werden). R kann ziemlich dick ausgeführt werden, so daß diese Verzögerung nicht kritisch ist. In Abhängigkeit von der Länge des Gerätes besteht der nächste Schritt des Rekursivprozesses, der einenZeitsteuerimpuls erfordert, gewöhnlich in der Ankunft von Ti in R. Dieser Impuls wird durch den ersten Ringzähler mit einer Verzögerung erzeugt, die ebenfalls gleich ist der zuvor erwähnten Laufzeit von Pi von seinem letzten Zählschritt (Erzeugung von P'i) und besteht daher aus dem vierten der neun Ausgangssignale, der die Konjugation von Ti in R triggert. Das fünfte Ereignis besteht aus der Ankunft von Ri bei 1 und das fünfte Ausgangssignal aktiviert 1 mit einem HF- und Magnetfeld, wodurch eine Verstärkung von Ri in 1 bewirkt wird. Dies erfolgt ebenfalls mit einer festen Verzögerung vom Zeitpunkt der Erzeugung von Pi in G, zumal sich der zweite Ringzähler in Gleichlauf befindet. Das sechste Trigger signal entfernt das Magnetfeld, wenn Ri Ii erreicht, so daß dessen Absorptionsvermögen-Information in Ii aufgezeichnet werden kann und dieses Signal um einen Zählschritt ( A T) später auftritt äls das fünfte. Das siebte Triggersignal stellt das HF-Feld ab, wenn Ri Ii+i erreicht (und wahlweise das Magnetfeld) und zwar bei einem weiteren Zählschritt des ersten Ringzählers.The i-th repetition is, for example, the third of the nine output signals from the combined ring counters from conjugator R with a delay to the first Offset, which is just the same as the transit time of Pi through the object, when Pi is just inside R (this can or can be estimated in case of doubt by Brillioun scattering of the Light through the translucent Coupling bath, which surrounds the object, can be measured). R can be quite thick so that this delay is not critical. Dependent on the length of the device is the next step in the recursive process, the requires a timing pulse, usually in the arrival of Ti in R. That pulse is generated by the first ring counter with a delay that is also the same is the aforementioned runtime of Pi from its last counting step (generation von P'i) and therefore consists of the fourth of the nine output signals, which is the conjugation from Ti to R triggers. The fifth event consists of the arrival of Ri at 1 and the fifth output activates 1 with an RF and magnetic field, creating a Reinforcement of Ri in FIG. 1 is effected. This is also done with a fixed delay from the time of generation of Pi in G, especially since the second ring counter is synchronized is located. The sixth trigger signal removes the magnetic field when Ri reaches Ii, so that its absorptivity information can be recorded in Ii and this signal occurs one counting step (A T) later than the fifth. The seventh Trigger signal switches off the HF field when Ri reaches Ii + i (and optionally the magnetic field) namely with a further counting step of the first ring counter.
Es gibt ein wahlweises Triggersignal, welches das Magnetfeld erneut einschalten könnte, wenn Ti in 1 eintritt, wenn es sich herausstellen sollte, daß es erforderlich ist, zusätzlich die Mikromechanismen des Typs nf vor inner falschen Expansion zu schützen (was im zuvorgeschilderten Fall das Fehlen des HF-Feldes bewirkt). Das achte Triggersignal stellt das HF-Feld an, wenn Ti 1i+1 erreicht und ebenso das höhere Magnetfeld, welches für die Aufzeichnung der Geschwindigkitsinformation von Ti in erforderlich ist. Schließlich stellt der neunte Triggerimpuls alle Felder aus, so daß Ti keinen tiefer liegenden Mikromechanismus von 1 zerstört, bis die nächste Iteration des rekursiven Prozessen stattfindet, wenn Ri+i ankommt. Es sei erwähnt, daß der hier folgende zeitliche Verlauf die Erläuterung des zuvor geschulderten rekursiven Prozesses übetappt, was jedoch nicht zu einer Verwirrung Anlaß geben sollte, da Ri+1 Sn der gleichen Weise wie Ri behandelt wird.There is an optional trigger signal that re-energizes the magnetic field could turn on when Ti enters 1, should it turn out to be It is necessary, in addition, the micromechanisms of the type nf before internal wrong To protect expansion (which in the case described above causes the absence of the HF field). The eighth trigger signal turns on the RF field when Ti reaches 1i + 1 and likewise the higher magnetic field, which is used for recording the speed information of Ti in is required. Finally, the ninth trigger pulse sets all fields so that Ti does not destroy any underlying micro-mechanism of 1 until the next iteration of the recursive process takes place when Ri + i arrives. Be it mentions that the time course that follows here is the explanation of the previous owed recursive process, but this is not a confusion should, since Ri + 1 Sn is treated the same way as Ri.
Im Hinblick auf die vorangegangene Beschreibung gibt es einige besondere Punkte die impliziet in dem rekursiven Prozeß vorhanden sind und » un klargestellt werden können. Da erstens keine Geschwindigkeits-Information in 1i+1 vom Zeitpunkt des Eintretens von Ti in 1i+1 verfügbar ist, so dringt Ti in 1 nur jengiuXs von Ii in eine Tiefe ein, die gleich ist mit A T mal der /-Schall-Ausbreitungsgeschwindigkeit in (dem Unaufgezeichneten) 1, mit einheitlicher Dicke, während die tatsächliche Dicke von Li+i veränderlich ist. Wenn jedoch Ri+1 hindurchgelangt, wird es zu dieser tatsächlichen Dicke durch die bereits aufgezeichnete Geschwindigkeitsinformation getragen. Um leichte Reflexionen aufgrund dünner Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex zu vermeiden, erlaubt man in der Praxis Ti ein bischen weiter zu gelangen (aufgrund der endlichen Abfallzeit des durch den neunten Triggerimpuls ausgeschalteten Feldes). Es kann eine geringe Überlappung der AuRzeichnung von Ti und Ti+i auf treten, die zweite kann jedoch nicht mit dem Aufzeichnen beginnen, bis die erste beendet ist und zwar aufgrund der permanenten Natur der Aufzeichnung, so daß dadurch keine doppelte Aufzeichnung und keine nichtbelegten- oder Aufzeichnungsvoluminar auftreten. Da zweitens die Aufzeichnungsgeschwindigkeit in den Mikromechanismen des Typs nf nicht vollständig von der Intensität unabhängig gemacht werden Rann, läßt sich die Auflösung und die Genauigkeit bei schwierigereren Anwendungsf-ällen dann erhöhen, wenn die Intensität von Ti normalisiert wird, wenn es durch G zurückläuft (durch ein nahezu vollständig- oder -nichtansprechen des gesättigten R), In einigen Anwendungsfällen kann es drittens erforderlich sein, drei bestimmte Intensitäten des HF-Feldes zu verwenden, wie es gemäß den Schritten c, d und e, die an führer Stelle erläutert wurden, zur Anwendung gelangt, wobei diese Felder als das HF-Feld, das höhere HF-Feld und das niedrigere HF- Feld jeweils bezeichnet werden. Bei einer Frequenz von 1,5 MHz wurde jedoch festgestellt, daß das niedrigere HF-Feld gleich dem HF-Feld gemacht werden kann, wobei lediglich das Vorhandensein Oder das Fehlen des niedrigeren Magnetfeldes ausreichend ist, um zwischen dem Verstärkungszustand f und dem Aufzeichnungszustand c auszuwählen. Die Erfindung ist nicht auf nur zwei Intensitäten des HF-Feldes beschränkt, da bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere bei schwachen Ultraschallintensitäten es erforderlich sein kann, sicherzustellen, daß die Mikromechanismen des Typs al nicht zufällig belegt werden bzw. aufzeichnen, während sie sich in der Verstärkung befinden. Wie bereits an frühere Stelle erwähnt, bewirkt ein HF-Feld mit etwas niedrigerer Intensität als das zum Aufzeichnen bei c verwendete, daß die Kapseln des Typs aI expandieren, obwohl sie nicht beim Aufzeichnungsprozeß expandiert hatten und zwar aufgrund des niedrigeren Magnetfeldes beim Verstärkungszustand f, welches offensichtlich dazu neigt, die magnetischen Teilchen in Kontakt zu halten, wenn das Klebemittel anfängt, sich auszudehnen und zwar über den Punkt des Zustandes c ohne Magnetfeld, so daß dadurch das Klebemittel durch das niedrigere HF-Feld auf eine höhere Temperatur als durch das HF-Feld alleine erwärmt wird.In view of the foregoing description, there are some special ones Points that are implicit in the recursive process and "not clarified can be. Firstly, there is no speed information in 1i + 1 from the point in time of the entry of Ti is available in 1i + 1, Ti penetrates into 1 only by a small amount Ii to a depth which is equal to A T times the / -sound propagation speed in (the unrecorded) 1, with uniform thickness, while the actual Thickness of Li + i is variable. However, when Ri + 1 passes through, it becomes this actual thickness from the speed information already recorded carried. To avoid slight reflections due to thin layers with different To avoid the refractive index, one allows Ti a little further in practice arrive (due to the finite fall time of the by the ninth trigger pulse disabled field). There may be a slight overlap in the drawing of Ti and Ti + i occur, but the second cannot start recording, until the first is finished due to the permanent nature of the recording, so that thereby no double recording and no unoccupied or recording volume appear. Second, there is the recording speed in the micro-mechanisms of type nf cannot be made completely independent of the intensity Rann, the resolution and the accuracy can be reduced for more difficult applications then increase as the intensity of Ti is normalized as it goes back through G. (due to an almost complete or non-response of the saturated R), In some Thirdly, use cases may require three specific intensities of the RF field as described in steps c, d and e, which are described in the guide Position has been explained, is used, these fields being the HF field, the higher RF field and the lower RF Field designated in each case will. However, at a frequency of 1.5 MHz, it was found that the lower RF field can be made equal to the RF field, with only the presence Or the lack of the lower magnetic field is sufficient to switch between the amplification state f and the recording state c. The invention is not limited to just two Intensities of the RF field limited, as in certain applications, in particular in the case of weak ultrasound intensities it may be necessary to ensure that the micro-mechanisms of the type al are not accidentally occupied or recorded, while they are in reinforcement. As mentioned earlier, causes an RF field with a slightly lower intensity than that used for recording c used the aI type capsules to expand even though they were not in the recording process had expanded due to the lower magnetic field in the amplification state f, which obviously tends to keep the magnetic particles in contact, when the adhesive begins to expand beyond the point of condition c without a magnetic field, so that this causes the adhesive to pass through the lower RF field a higher temperature than is heated by the RF field alone.
Viertens mußtebeim achten Schritt des rekursiven Prozesses erläutern werden, auf welche Weise Ri+i Ii+1 mit einer Intensität erreichen kann, die gleich ist der Intensität Ji+1' die es in Li+1 hatte und zwar geteilt durch die Intensität von Ri in Li (d. h. bei der i+1-ten Wiederholung des rekursiven Prozesses).Fourth, the eighth step of the recursive process had to explain how Ri + i can reach Ii + 1 with an intensity equal to is the intensity Ji + 1 'that it had in Li + 1 divided by the intensity from Ri to Li (i.e. on the i + 1th iteration of the recursive process).
Dies ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß bei jeder der vorangehenden Schichten 1#, j : 1,...i der Bruchteil des expandierten (aufgezeichneten) Typs al proportional ist zu Jj 1 Der Streugrad derselben ist derart, daß der expandierte Typ aI mit diesem Faktor in IJ dämpft, die eine Übertragungszeit 8 T besitzt. 10 wird nun nicht zum Aufzeichnen verwendet, so daß damit seine Dämpfung einheitlich ist und vernachläßigt werden kann. Der expandierte Bruchteil beim Aufzeichnen von 11 beträgt gerade J1 (es tritt keine Schwankung in JO auf). Die kombinierte Dämpfung von Io...Ii beträgt somit : Ji Somit langt Ri+i bei 11+1 um Jj gedämpft an. Da R1+1 auch laufend mit dieser Dämpfung verstärkt wurde, so daß es ohne diese Dämpfung bei 1i+1 mit der spiegelbildlichen Intensität zu J1+1 ankommen würde, besteht der kombinierte Effekt von der Verstärkung als auch der Dämpfung darin, daß es mit der Intensität gleich (Ji+1/Ji) in der spiegelbildlichen Geometrie ankommt. Es läßt sich nun erkennen, auf welche Weise die Betriebsparameter des Typs al, die an frühere Stelle erwähnt wurden, eingestellt werden müssen. Die Empfindlichkeit des Typs al muß derart sein, daß der dadurch in 1i+1 während der Simulationszeit T (immer eine Konstante) expandierte Bruchteil gleich ist (Ji+1/Ji) Dies ist natürlich ein zu erwartender Wert und zwar im Hinblick auf die wahrscheinliche Natur bzw. Ausdehnungsverhalten, welches an früherer Stelle erwähnt wurde. Der von Ri+1 in Ii+1 übriggelassene nicht expandierte Bruchteil muß dann gleich sein eins minus (J1+1/Ji) Es läßt sich nunmehr erkennen, daß die Proportionalitätskonstante, da die zuvor zwischen a1 und dem nicht expandierten Bruchteil erwähnt wurde auf (1/~ T) eingestellt werden muß.This is due to the fact that in each of the foregoing Layers 1 #, j: 1, ... i the fraction of the expanded (recorded) type al is proportional to Jj 1 The degree of spread is such that the expanded Type aI attenuates with this factor in IJ, which has a transmission time of 8T. 10 is now not used for recording, so that its attenuation is uniform is and can be neglected. The expanded fraction when recording 11 is just J1 (there is no variation in JO). The combined cushioning from Io ... Ii is thus: Ji Thus, Ri + i arrives at 11 + 1 damped by Jj. Since R1 + 1 was also continuously reinforced with this damping, so that it was without this damping would arrive at 1i + 1 with the mirror-image intensity to J1 + 1, the combined effect of the amplification as well as the attenuation in that it is with the Intensity equal to (Ji + 1 / Ji) arrives in the mirror-image geometry. It leaves now recognize in which way the operating parameters of the type al, which were based on earlier Position mentioned need to be recruited. The sensitivity of type al must be such that the resulting in 1i + 1 during the simulation time T (always one Constant) expanded fraction is equal to (Ji + 1 / Ji) This is of course a too expected value with regard to the likely nature or expansion behavior, which was mentioned earlier. Not the one left by Ri + 1 in Ii + 1 expanded fraction must then be equal to one minus (J1 + 1 / Ji) It can now be realize that the constant of proportionality, since the previously between a1 and the not expanded fraction mentioned must be set to (1 / ~ T).
Das Absorptionsvermögen im zuvor erläuterten Sinn darf nicht mit dem Dämpfungskoeffizienten verwechselt werden.The absorption capacity in the sense explained above must not match the Attenuation coefficients are confused.
Es wurden mehrere alternative Verfahren herausgefunden, um R-und T-Impulse (siehe beispielsweise die US-Patentanmeldung Nr.Several alternative methods have been found to get R and T pulses (see, for example, U.S. Patent Application No.
473 812) unter Verwendung des Typs nf und al oder eines ähnlichen zu verarbeiten, wobei jedoch festgestellt wurde, daß der zuvor erläuterte rekursive Prozeß oder geringe Abwandlungen desselben das einfachste und schnellste Verfahren darstellt.473 812) using type nf and al or a similar one to process, but found that the previously discussed recursive Process or minor modifications of the same is the simplest and fastest process represents.
Die Erfindung schafft somit ein System, bei welchem Ultraschall für die Rekonstruktion des Absorptionsvermögens und der Refrakvon tionseigenschaften/Ultraschall zur Anwendung gelangt, der als Ultraschallstrahlung vom Inneren eines festen, flüssigen oder teilweise festen und teilweise flüssigen Gegenstandes stammt, wobei die Lufteinschlüsse ausgeschlossen sind, in dem Fall, daß diese Strahlung stark gestreut (reflektiert oder gebrochen) wird. Die Rekonstruktion besteht aus einem dreidimensionalen Ebenbild, welches einen Zugriff zur Absorptionsinformation und Refraktionsinformation erlaubt, ohne daß das Ebenbild selbst zerstört oder der Gegenstand zerstört werden muß, welcher simuliest wurde. Das Rekonstruktionsverfahren besteht aus einem vielstufigen Prozeß, bei welchem die Absorptionsfähigkeit und Refraktionsfähigkeit des Gegenstandes Schicht um Schicht erfaßt und aufgezeichnet wird und zwar in spiegelbildlichen Schichten in der Rekonstruktion bzw. Ebenbild. Bei jeder Stufe des Prozesses werden die an frühere Stelle konstruierten Bildschichten oder Abbildschichten als ~Korrekturoptik" verwendet, um die hochverzerrte Information des Gegenstandes in eine exakte Wellenformgeometrie und Wellenform an einer gegebenen Schicht zu dekodieren und zwar eine Information, welche die Welle in der entsprechenden spiegelbildlichen Schicht in dem Gegenstand hatte, mit Ausnahme einer Invertierung bezüglich einer räumlichen Dimension.The invention thus creates a system in which ultrasound for the reconstruction of the absorptivity and the refraction tion properties / ultrasound comes to the application, the as ultrasonic radiation from the inside of a solid, liquid or partially solid and partially liquid object originates, the air inclusions are excluded in the event that this radiation is strongly scattered (reflected or broken). The reconstruction consists of a three-dimensional copy, which allows access to absorption information and refraction information, without having to destroy the image itself or destroy the object, whichever was simuliest. The reconstruction process consists of a multistage process, at which the absorptivity and refractivity of the object layer is detected and recorded by layer, namely in mirror-image layers in the reconstruction or likeness. At each stage of the process, the earlier position constructed image layers or image layers as ~ correction optics " used to convert the highly distorted information of the object into an exact waveform geometry and to decode waveform at a given layer, namely information which the wave in the corresponding mirror image layer in the object had, with the exception of an inversion with respect to a spatial dimension.
Die erforderliche Schalldatenverarbeitung erfolgt mit Hilfe einer Pudermischung, bei der jedes Teilchen aus einem mikroskopischen Mechanismus besteht.The required sound data processing is carried out with the help of a Powder mix in which each particle consists of a microscopic mechanism.
Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All recognizable in the description and shown in the drawings technical details are important for the invention.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752520204 DE2520204A1 (en) | 1975-05-06 | 1975-05-06 | Ultrasonic copying of internal structures - applicable to solid, liquid or solid and liquid objects and allowing testing of pulse properties in copy medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752520204 DE2520204A1 (en) | 1975-05-06 | 1975-05-06 | Ultrasonic copying of internal structures - applicable to solid, liquid or solid and liquid objects and allowing testing of pulse properties in copy medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2520204A1 true DE2520204A1 (en) | 1976-11-18 |
Family
ID=5945907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752520204 Pending DE2520204A1 (en) | 1975-05-06 | 1975-05-06 | Ultrasonic copying of internal structures - applicable to solid, liquid or solid and liquid objects and allowing testing of pulse properties in copy medium |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2520204A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN112629647A (en) * | 2020-11-24 | 2021-04-09 | 同济大学 | Real-time identification, monitoring and early warning method for vortex vibration event of large-span suspension bridge |
-
1975
- 1975-05-06 DE DE19752520204 patent/DE2520204A1/en active Pending
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