DE2644543C3

DE2644543C3 -

Info

Publication number: DE2644543C3
Application number: DE2644543A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr.Rer.Nat. 8500 Nuernberg Iwantscheff; Heinz Dr.Rer.Nat. 8520 Buckenhof Kimmel; Heinrich Dipl.- Chem. 8520 Erlangen Opitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2644543A1; FR2372463A1; DE2644543B2; IT1087605B; JPS5345235A; NL7709461A; SE7710399L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von Ultraschallbildern, insbesondere zum Sichtbarmachen von Inhomogenitäten in Festkörpern mittels Ultraschalloptik mit einem Bildschirm.The invention relates to a method for recording ultrasound images, in particular for making them visible of inhomogeneities in solids using ultrasonic optics with a screen.

Es ist bekannt, Inhomogenitäten, beispielsweise Gaseinschlüsse in Festkörpern mit Ulraschall abzubilden. Hierzu kann der zu untersuchende Körper in eine Flüssigkeit eingetaucht und mit dem Ultraschallsender gekoppelt zur Schwingung angeregt werden. Die Ultraschallabstrahlung des Festkörpers wird über eine Ultraschalloptik — Linse aus Kupferfolie, gefüllt, beispielsweise mit Xylol — gesammelt und z. B. (Pohlman η Z. Phys. Bd. 113 (1939) Seiten697-709) in einer mit Xylol gefüllten Küvette, in welcher feinste Aluminiumflitter suspendiert sind, bildmäßig dargestellt. Dies geschieht dadurch, daß die im Ultraschallwellenfeld sich orientierenden Aluminiumflitter bei Lichteinstrahlung von außen je nach dem Grad ihrer Orientierung eine entsprechende Reflexionsintensität aufweisen, die mittels einer photographischen Kamera festgehalten werden kann. Dieses Verfahren ist aufwendig und durch die zusätzliche Benutzung einer optischen Kamera schwerfällig. Durch das relativ grobkörnige Raster der Aluminiumflitter leidet die Schärfe der Abbildung. Außerdem spricht der Pohlmannsche Ultraschallbildwandler nur auf relativ hohe Ultraschallintensitäten an.It is known to map inhomogeneities, for example gas inclusions in solids, with ultrasound. For this purpose, the body to be examined can be immersed in a liquid and used with the ultrasound transmitter coupled to be excited to vibration. The ultrasonic radiation of the solid is via a Ultrasonic optics - lens made of copper foil, filled, for example with xylene - collected and z. B. (Pohlman η Z. Phys. Vol. 113 (1939) pages 697-709) in a cuvette filled with xylene, in which the finest aluminum flakes are suspended, shown pictorially. This happens because the aluminum tinsel orientates itself in the ultrasonic wave field when exposed to light from the outside, depending on the degree of their orientation, a corresponding reflection intensity which can be captured by a photographic camera. This procedure is complex and cumbersome due to the additional use of an optical camera. By the relative coarse-grained raster of the aluminum tinsel suffers the sharpness of the image. The Pohlmannsche also speaks Ultrasound image converter only reacts to relatively high ultrasound intensities.

Es ist auch bekannt, Bilder von Ultraschallfeldern herzustellen durch »Belichten« einer photographischen Platte in Wasser mit Ultraschallwellen. Nach Entwicklung zeigen sie eine Schwärzung an den Stellen, die von Ultraschall getroffen wurden (Marinescu und T r i 1 -It is also known to produce images of ultrasonic fields by "exposing" a photographic one Plate in water with ultrasonic waves. After development, they show a blackening in the areas that Ultrasound were taken (Marinescu and T r i 1 -

ίο 1 a t C. R. Acad. Sei. Paris Bd. 196; 1933; S. 858 und Ernst J. A c ο u s ι. Soc. Amer. Bd. 23; 1951; S. 80-83 u. Bd. 24; 1952; S. 87; S. 207-211). Der Nachteil dieser »Ultraschall-Sonographie« liegt insbesondere darin, daß sie nur bei verhältnismäßig intensiven Schallfeldern (einige hundert Watt/cm²) brauchbar ist und auch dann noch eine lange Expositionsdauer verlangt Weiterhin muß die Aufnahme unter Lichtausschluß durchgeführt werden.ίο 1 at CR Acad. May be. Paris Vol. 196; 1933; P. 858 and Ernst J. A c ο us ι. Soc. Amer. Vol. 23; 1951; Pp. 80-83 and vol. 24; 1952; P. 87; Pp. 207-211). The disadvantage of this "ultrasonic sonography" lies in the fact that it can only be used with relatively intense sound fields (several hundred watts / cm ² ) and even then requires a long exposure time. Furthermore, the exposure must be carried out with the exclusion of light.

Aufgabe der Erfindung ist, durch Ultraschall geortete Inhomogenitäten auf einfache Weise und bei Tageslicht in einem scharfen reproduzierbaren Bild sichtbar zu machen.The object of the invention is localized by ultrasound Inhomogeneities in a simple manner and visible in daylight in a sharp, reproducible image do.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Bildschirm eine in Wasser oder in einem wasserhaltigen Lösungsmittel gequollene photographische Schicht verwendet wird und diese photographische Schicht in eine Küvette mit einem ultraschalldurchlässigen Fenster, gefüllt mit einem aromatischen Lösungsmittel oder einem halogenierten Kohlenwasserstoff eingebracht und die gesamte Aufarbeitung ohne Ausschluß von Tageslicht durchgeführt wird. Es wird gemäß der Erfindung die nasse photographische Schicht nach Exposition ebenfalls ohne Ausschluß von Tageslicht mit einem reaktiven Gas oder Dampf entwickelt und dann fixiert. Die Quellung der photographischen Schicht mit H2O erfolgt vorzugsweise bis zur Sättigung.The object is achieved according to the invention in that a screen in water or in a aqueous solvent swollen photographic layer is used and this photographic Layer in a cuvette with an ultrasound-permeable window filled with an aromatic solvent or a halogenated hydrocarbon introduced and the entire work-up without Exclusion of daylight is carried out. It becomes the wet photographic layer according to the invention also developed after exposure to a reactive gas or vapor without excluding daylight and then fixed. The swelling of the photographic layer with H2O is preferably carried out to saturation.

Die bildmäßige Aufzeichnung des zu analysierenden Ultraschallwellenfeldes erfolgt direkt.The image recording of the ultrasonic wave field to be analyzed takes place directly.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Wasserbehälter kann in ein Ultraschallwellenfeld eine Ultraschallfresnellinse oder eine Ultraschallflüssigkeitslinse sowie eine Küvette mit einem ultraschalldurchlässigen Fenster in geeigneter Weise eingebracht werden. In letzterer befindet sich in einem geeigneten aromatischen Lösungsmittel, beispielsweise Xylol, der mechanisch gut fixierte, in Wasser gequollene Film (Platte). Durch die Verwendung einer feuchten photographischen Schicht, beispielsweise eines Filmes oder einer Platte können auch noch kleinste Ultraschall-Intensitäten aufgezeichnet werden, da der Film (die Platte) integrierend auf die Ultraschallwellen wirkt. Der Pohlmannsche Ultraschallbildwandler spricht dagegen nur auf die Ultraschallintensitäten an, wirkt also nicht integrierend.To carry out the method according to the invention in a water container, an ultrasonic wave field can be used an ultrasonic Fresnel lens or an ultrasonic liquid lens and a cuvette with a ultrasound-permeable window can be introduced in a suitable manner. The latter is in one suitable aromatic solvent, for example xylene, the mechanically well fixed, swollen in water Film (plate). By using a moist photographic layer, for example a film or a plate, even the smallest ultrasonic intensities can be recorded because the film (the Plate) has an integrating effect on the ultrasonic waves. The Pohlmann ultrasound image converter speaks against it only acts on the ultrasound intensities, so it does not have an integrating effect.

Zum Füllen der Küvette geeignete aromatische Lösungsmittel sind z. B. Benzol, Xylol, Toluol. Geeignete halogenierte Kohlenwasserstoffe sind z. B. Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff.Aromatic solvents suitable for filling the cuvette are e.g. B. benzene, xylene, toluene. Suitable halogenated hydrocarbons are e.g. B. chloroform and carbon tetrachloride.

Für die Entwicklung geeignete Gase sind z. B.Suitable gases for development are e.g. B.

Schwefelwasserstoff, Phosphin und Dämpfe von Mercaptanen. Hydrogen sulfide, phosphine, and vapors from mercaptans.

Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung wird ein in Wasser bis zur Sättigung gequollener photographischer Film in eine Küvette, versehen mit einem Fenster aus 10 μ starker Kupferfolie und gefüllt mit Chloroform eingebracht und im zu untersuchenden Ultraschallwellenfeld exponiert und nachträglich bei Tageslicht mittels SchwefelwasserstoffAccording to a particularly favorable embodiment of the invention, an in water is used up to saturation swollen photographic film in a cuvette, provided with a window made of 10 μ thick copper foil and filled with chloroform and exposed in the ultrasonic wave field to be examined and subsequently in daylight using hydrogen sulfide

entwickelt Bei längeren Belichtungszeiten empfiehlt sich die Verwendung einer photographischen Platte besonders.developed For longer exposure times, the use of a photographic plate is recommended particularly.

Geeignete Filme sind Agfa-Gevaert 023 (der Wassergehalt soll den Sättigungswert erreichen).Suitable films are Agfa-Gevaert 023 (the water content should reach the saturation value).

Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. In dieser sind sogenannte stehende akustische Wellen (Ultraschall) als konzentrische Ringe 2 in Chloroform 1Ofach vergrößert abgebildet \rn kreisförmigen Zentrum befindet sich der Sender 1.To better illustrate the invention, reference is made to the drawing. In this are so-called standing acoustic waves (ultrasound) as concentric rings 2 in chloroform enlarged 10 times The transmitter 1 is shown in the circular center.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Ortung von Materialfehlern in Festkörpern, beispielsweise von Ausscheidungen in sonst homogenen Legierungen sowie zur Aufzeichnung von Rissen und Lunkern in Festkörpern und in der Biologie und Medizin.The method is particularly suitable for locating material defects in solids, for example of Precipitations in otherwise homogeneous alloys as well as for recording cracks and voids in Solids and in biology and medicine.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutertThe invention is explained in more detail by means of examples

Beispielexample

Ein Ultraschallsender mit einer Schallfrequenz von 85 kHz wurde für diese Untersuchung bei RaumtempeAn ultrasonic transmitter with a sound frequency of 85 kHz was used for this investigation at room temperature ratur in ein mit Chloroform gefülltes Gefäß eingetaucht Ein passendes Stück Planfilm Agfa 023 wurde 2 min in Wasser gequollen und mit der Schichtseite nach unter, schwimmend auf die Chloroform-Oberfläche aufgelegt und gegen Verdrehung und Bewegung fixierttemperature immersed in a vessel filled with chloroform A suitable piece of sheet film Agfa 023 was swollen in water for 2 min and with the layer side facing down, Floating on the chloroform surface and fixed against twisting and movement

ίο Der Ultraschallsender wurde etwa 5 min lang betrieben. Danach wurde der Planfilm zunächst von anhaftenden Chloroformresten befreit und sofort mit H2S—N2-Gemisch etwa 20 see entwickelt und anschließend fixiert, gewässert und getrocknet.ίο The ultrasonic transmitter was about 5 min long operated. Thereafter, the sheet film was first freed from adhering chloroform residues and immediately with it H2S-N2 mixture developed for about 20 seconds and then fixed, watered and dried.

Das erhaltene Sonogramm wurde auf 1Ofach linear vergrößert (siehe Figur). Man erkennt deutlich die konzentrischen Ringe mit vom Zentrum nach außen abnehmender IntensitätThe sonogram obtained became linear to 10 times enlarged (see figure). You can clearly see the concentric rings from the center outwards decreasing intensity

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method for recording ultrasound images, in particular for making inhomogeneities visible in solids with ultrasonic optics and a recording screen, characterized in that the screen is one in water or one containing water Solvent-swollen photographic layer is used to make this photographic In a cuvette with an ultrasonically permeable window filled with an aromatic layer Solvent or halogenating hydrocarbon is introduced and that all Working up without excluding daylight and using a reactive gas or Steam for developing is carried out.

2. The method according to claim 1, characterized in that that uses a photographic layer swollen to saturation with water will.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a photographic layer photographic film is used.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the photographic layer a photographic plate is used.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the reactive gas is hydrogen sulfide is used.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the aromatic solvent Xylene or toluene is used.

7. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the halogenated hydrocarbon Chloroform is used.

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the water-containing solvent Glycerin or glycol with a content of at least 10% water is used.