DE3616127A1

DE3616127A1 - Ultraschallmikroskop

Info

Publication number: DE3616127A1
Application number: DE19863616127
Authority: DE
Inventors: Kouji Hachioji Tokio/Tokyo Taguchi; Fumio Uchino
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1986-11-20
Also published as: GB8611732D0; GB2175395A; US4751686A; GB2175395B

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallmikroskop, bei dem sich mittels Ultraschallwellen akustisch beobachtete Bilder unter Austauschen einer akustischen Linse ergeben.

Als Alternative zu einem optischen Mikroskop und einem elektronischen Mikroskop, das Elektronenstrahlen verwendet, ist in jüngster Zeit ein Ultraschallmikroskop bekannt geworden, bei dem sich eine akustische Bildinformation ergibt.

Bei einem derartigen Ultraschallmikroskop können Bilder mit einer Auflösung in der Größenordnung von μπι unter Verwendung von Ultraschallwellen beispielsweise im Bereich von 100 MHz bis zu einigen GHz erhalten werden.

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Bei einem derartigen Ultraschallmikroskop wird im Prinzip eine Probenebene mechanisch mittels eines gebündelten, ultrahochfrequenten Ultraschallwellenstrahl abgetastet, wobei die von der Probe zerstreuten Ultraschallwellen gebündelt und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dieses Signal wird dann zweidimensional auf einem Bildschirm, etwa einer Braun'schen Röhre als Mikroskopbild widergegeben. Abhängig von der Art und Weise, wie die Ultraschallwellen detektiert werden, unterscheidet man Ultraschallmikroskope, bei denen' von einer Probe nach Streuung und Dämpfung durchgelassene Ultraschallwellen ausgewertet werden und solche, die auf Reflexionsbasis abhängig von den unterschiedlichen akustischen Eigenschaften innerhalb der Probe arbeiten.

Fig. 1 zeigt prinzipiell ein Reflexions- Ultraschallmikroskop, bei dem ein Signal von einem Sender 1 einem piezoelektrischen Sende- und Empfangswandler 3 über einen Richtleiter oder Zirkulator zugeführt wird. Dieses Signal wird in eine Ultraschallwelle umgewandelt und diese Welle in Form einer ebenen Welle durch die eine Stirnfläche in eine Ultraschallwellen-Sammellinse (akustische Linse) 4 eingeleitet, die aus einem Ultraschallwellen-Fortpflanzungsmedium etwa einem Saphir hergestellt ist und an deren einen Stirnfläche (der oberen Stirnfläche) der piezoelektrische Wandler 3 aufgeklebet ist. Die Welle gelangt dann zu der anderen Stirnfläche dieser akustischen Linse 4, die kugelförmig vertieft ist, so daß sich ein kugelförmiger Linsenteil 4a ergibt und die Welle in Form einer KiKjelwelle in ein Ul traschal Iwell en-Fortpfl anzungsmedium 6, etwa Wasser eingeleitet wird, das sich zwischen diesem kugelförmigen Linsfenteil 4a und einer dazu gegenüberliegenden Probe 5 befindet. Die Welle wird in Form eines Strahlflecks auf der Oberfläche der Probe 5 oder einer anderen Ebene in der Probe fokussiert.

Die Probe 5 ist auf einem Probenhalter 7 angebracht. Ein Teil der auf die Probe 5 gerichteten Ultraschallwelle wird von

der Probe abhängig von den akustischen Eigenschaften der Probenoberfläche absorbiert, während ein anderer Teil reflektiert wird, wobei die Welle den gleichen Weg wieder zurückläuft, durch den piezoelektrischen Wandler 3 in ein elektrisches Signal umgewandelt und einem Empfänger 8 zugeführt wird. Das Signal wird von diesem Empfänger 8 detektiert und einer Anzeige 10, etwa einer Kathodenstrahlröhre über eine Videosignalverarbeitungseinheit 9 zugeführt. Damit sich ein zweidimensionales Bild ergibt, wird die akustische Linse 4, beispielsweise in X-Richtung durch einen nicht gezeigten Vibrator ausgelenkt, während der Probenhalter 7 in Y-Richtung ausgelenkt wird. Ein mit diesem Auslenkungen synchronisiertes Ablenksignal wird an die X- und Y-Achsen (-Auslenksysteme) angelegt. Ein zweidimensionales Ultraschallmikroskopbild kann dann auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung betrachtet werden.

Mittels eines derartigen Ultraschallmikroskops kann auch bei Veränderung der Brennpunktposition in Richtung der Z-Achse senkrecht zu der X-/Y-Ebene, insbesondere durch Annähern der akustischen Linse 4 an die Probe ein Ultraschallmikroskopbild aus einer Ebene innerhalb der Probe erhalten werden.

Für eine gute Auflösung wird jedoch eine hohe Frequenz verwendet und je höher die Frequenz ist, umso größer ist die Dämpfung pro Abstandseinheit im Ultraschallwellen-Fortpflanzungsmedium 6. Soll somit das Innere der Probe beobachtet werden, dann muß die Frequenz verringert werden.

Auch soll des öfteren nach derjenigen Frequenz gesucht werden, die am besten für die Beobachtung geeignet ist und die von den physikalischen Eigenschaften der Probe abhängt. Es ist deshalb notwendig mit unterschiedlichen Frequenzen zu arbeiten. Dies bedeutet jedoch, daß sowohl ein Anpassungsdose als auch der Transmitter 1, der Zirkulator 2, der Empfänger 8 und die akustische Linse 4 ausgetauscht werden

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müssen.

Für diesen Zweck ist eine bekannte Anordnung gemäß Fig. 2 ausgebildet. Eine Videosignal-Verarbeitungseinheit 14, ein Kabel 15 und ein Dämpfungselement 16 können über entsprechende Verbinder 13A, 13B und 13C an (Frequenz-) Boxen 12A, 12B bzw. 12C angeschlossen werden, die entsprechend Sender IA, IB bzw. IC, Zirkulatoren 2A, 2B bzw. 2C und Empfänger 8A, 8B bzw. 8C für die entsprechende Frequenzen enthalten. Das Kabel 15 wird an einen der Zirkulatoren 2A, 2B bzw. 2C angesteckt und an dem anderen Ende mit der entsprechenden der Anpassungsdosen (oder -Kästen) 17A, 17B bzw. 17C verbunden, die entsprechend mit akustischen Linsen 4A, 4B bzw. 4C in Verbindung stehen.

Bei der bekannten Anordnung erfordert ein Frequenzwechsel ein Austauschen der Boxen 12A, 12B bzw. 12C, ein Austauschen der Anpassungsdosen 17A, 17B bzw. 17C und ein Austauschen der akustischen Linsen 4A, 4B bzw. 4C. Es sind somit viele Handgriffe erforderlich, wenn eine Beobachtung bei unterschiedlichen Frequenzen erfolgen soll, wie sie den Boxen 12A, 12B und 12C entsprechen. Hinzu kommt, daß die elektrische Verbindung in den Steckern nicht immer gewährleistet ist.

Beim Austauschen der akustischen Linse 4 ist abhängig von der verwendeten akustischen Linse der Zeitpunkt, zu dem die von der Probe 5 reflektierte Welle zum Empfänger zurückkehrt unterschiedlich, so daß die Zeitgabe für die Erzeugung eines Torsignals zur Aufnahme der reflektierten Welle auf jeweils geeigneten Werteeingestel1t werden muß. Bei der bekannten Anordnung ist deshalb bei jedem Austausch einer akustischen Linse 4 die Zeitgabe auf den jeweils optimalen Wert einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,eine Ultraschallmikroskop anzugeben, bei dem die Beobachtung mit unterschiedlichen Frequenzen vereinfacht wird. Ferner soll die Beobachtung innerhalb kurzer Zeit unter optimalen Bedingungen

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- JGHT-

möglich sein und die Zuverlässigkeit soll verbessert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine von mehreren jeweils eine Sendeimpuls-Generatorvorrichtung, einen Zirkulator und einen Empfänger enthaltenden Frequenz-Einheitsboxen abhängig von der zu verwendenden von mehreren akustischen Linsen ausgewählt wird. Ferner wird abhängig von der Linsenlänge der ausgewählten Linse die Zeitgabe eines Torsignals ausgewählt und eingestellt, über das die Aufnahme einer von der Probe reflektierten Ultraschallwelle gesteuert wird.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ultraschallmikroskops sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Ultraschal Imikroskops ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipansicht eines Ultraschallmikroskops;

Fig. 2 die Ausbildung einer Frequenzwechsel vorrichtung bei einem bekannten Ultraschallmikroskop;

Fig. 3 die Ausbildung einer Frequenzwechselvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 die Ausbildung einer Frequenzwechsel vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5A eine Draufsicht auf eine akustische Linse und eine Ausführungsform einer Anpassungsvorrichtung für diese akustische Linse;

Fig. 5B eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 5A;

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Fig. 6 ein Blockschaltbild eines wesentlichen

Teiles einer Torzeitgabe-Wechselvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 bis 9 Signalformen zur Erläuterung des zeitlichen

Auftretens von Signalen in entsprechenden Teilen der Anordnung nach Fig. 6 bei einer Austauschmöglichkeit für drei akustische Linsenund

Fig. IQ und 11 Signalformen zur Erläuterung eines vierten

Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Gemäß Fig. 3 besitzt die Wechselanordnung 21 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Sender 23A, 23B und 23C, Zirkulatoren 24A, 24B und 24C und Empfänger 25A, 25B und 25C₅ die beispielsweise in entsprechenden Boxen 22A, 22B und 22C untergebracht sind.

Die Ausgangsleitung 261 eines Senders 231 einer Box 221 (I= A, B oder C) und die (Sendeeingangs-) Leitung 26¹I des Zirkulators 241, die an diese Ausgangsleitung angeschlossen werden soll, können an die entsprechenden Anschlüsse eines Dämpfungsgliedes 28 angeschlossen werden, dessen Dämpfung mittels eines ersten Umschalters Sl veränderbar ist.

Der erste Umschalter Sl kann beispielsweise ein koaxialer Relaisschalter sein, wobei mittels eines Wechsel signals eine bestimmte Kombination ausgewählt wird, wie das Dämpfungselement 28 zwischen den Sender 231 und den Zirkulator 241 eingefügt wird. Ein entsprechendes Wechsel signal kann beispielsweise durch Betätigung eines von drei Frequenzwählknöpfen ausgelöst werden, die auf einer Schalttafel oder dergleichen eines nicht gezeigten Ultraschallmikroskops an-

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gebracht sind, wobei dann das Dämpfungselement 28 durch dieses Wechsel signal mit der Box 221 für die entsprechende Frequenz verbunden wird.

Leitungen zum Senden und Empfangen von Signalen mittels der Zirkulatoren 241 verbinden die entsprechenden Boxen 221 mit den Anpassungsdosen 241, welche Anpassungsmittel zur Anpassung an die entsprechenden Frequenzen enthalten. Die Anpassungsdosen 291 können mit der jeweiligen akustischen Linse 651, die an einem Linsenhaiterungstei1 sitzt, über einen zweiten Wechsel schalter S2 verbunden werden, der beispielsweise ebenfalls als ein koaxi aler Relaisschalter oder dergleichen ausgebildet sein kann, so daß eine der drei Anpassungsdosen 29A, 29B und 29C durch das vorgenannte Wechselsignal ausgewählt werden kann.

Entsprechende Ausgangsleitungen 331 der Empfänger 251 sind mit einer Videosignal-Verarbeitungseinheit 30 über einen dritten Wechsel schalter 53 verbunden, so daß der jeweilige Empfänger 251 ein Bildausgangssignal an die Videosignalverarbei tungseinhei t 30 ansiegt, welches dann zur Bilddarstellung auf einer Anzeigeeinheit etwa einer Kathodenstrahlröhre CRT dient.

Mittels des dritten Wechsel schalters kann eine der drei Ausgangsleitungen LA, LB und LC selektiv mit der Videosignalverarbeitungseinheit 30 unter Steuerung durch das genannte Wechsel signal verbunden werden.

Bei einem derartigen Aufbau der Wechselvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird zur Beobachtung mit einer der drei Frequenzen lediglich die akustische Linse, z.B. 65B, entsprechend der zu verwendenden Frequenz in den Linsenhalter eingesetzt und ein auf der Schalttafel oder dergleichen vorgesehender Frequenzwähl knopf wird betätigt. Hierdurch schaltet der erste Wechsel schalter Sl das Dämpfungselement

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/IO

28 zwischen den Sender 23B und den Zirkulator 24B der Box 23B für die gleiche Frequenz gemäß der akustischen Linse 65B, der zweite Wechsel schalter S2 verbindet die Anpassungsdose 29B und die akustische Linse 65B miteinander, während der dritte Wechsel schalter S3 die Ausgangsleitung LB des Empfängers 25B mit der Videosignal-Verarbeitungseinheit verbindet.

Die Beobachtungsfrequenz kann somit auf äußerst einfache Weise geändert werden und zwar innerhalb einer äußerst kurzen Zeit, so daß auch eine Probe beobachtet werden kann, deren akustische Eigenschaften sich mit der Zeit ändern. Die elektrische Verbindung wird wesentlich sicherer und reproduzierbarer hergestellt als bei dem mechanischen Herausziehen und Einstecken von Verbindern. Es werden somit fehlerhafte Verbindungen vermieden und die Zuverl ä'ssi gkei t der Vorrichtung wird verbessert.

Das erste Ausführungsbeipi el der Wechselvorrichtung 21 wurde unter Verwendung dreier unterschiedlicher Frequenzen erläutert.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anzahl beschränkt, es können auch zwei Frequenzen oder aber vier oder mehr Frequenzen zur Anwendung kommen. Die elektrisch änderbaren Vorrichtungen können ausgetauscht werden.

Ferner wurde bei dem ersten Ausführungsbeispiel angegeben, daß nur die akustischen Linsen 65A, 65B und 65C austauschbar eingesetzt sind und daß die anderen Teile elektrisch durch die Wechsel schalter Sl, S2 und S3 verbindbar sind. Auch hier sind im Rahmen der Erfindung Modifikationen einer derartigen Kombination möglich.

Auch kann eine Vielzahl von akustischen Linsen angeordnet, bewegt und gedreht werden, so daß eine selektiv für einen

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Einsatz eingestellt wird, etwa durch elektrische Antriebsmittel wie einen Elektromagneten oder einen Motor gesteuert durch elektrischen Schalter oder dergleichen.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei akustische Linsen wahlweise einsetzbar sind. Eine akustische Linse 65 und eine dazugehörige Anpassungsvorrichtung 32 sind entfernbar in vorbestimmte Positionen in einem Ultraschallmikroskop einsetzbar, so daß die akustische Linse 65 und die Anpassungsvorrichtung 32 miteinander und die Anpassungsvorrichtung 32 mit einer Wechsel steuerschaltung 33 verbunden werden. Die Anpassungsvorrichtung 32 besitzt einen Unterscheidungssignalgenerator zum Erzeugen eines Linsenunterscheidungssignals für die entsprechende akustische Linse 65. Das Linsenunterscheidungssignal wird einer Steuerschaltung 34 beim Einsetzen der Anpassungsvorrichtung 32 in eine vorbestimmte Position in dem Ultraschallmikroskop zugeführt und in die Steuerschaltung eingelesen.

Zwei Frequenzeinheiten 35 und 36 zum Ansprechen an zwei austauschbare akustische Linsen sind mit der Wechsel steuerschaltung 33 verbunden. Eine dieser Frequenzeinheiten 35 und 36 wird durch ein Einheitswechselsignal ausgewählt, das auf der Basis des Linsenunterscheidungssignals erzeugt wird, das in die Steuerschaltung 34 eingelesen wird.

Die Frequenzeinheit 35 ist mit einem Sender 37, einem Zirkulator 38 und einem Empfänger 39 ausgestattet; in gleicher Weise besitzt die Frequenzeinheit 36 einen Sender 40, einen Zirkulator 41 und einen Empfänger 42, so daß über die Wechselsteuerschaltung 33 die der jeweiligen akustischen Linse 65 entsprechende Frequenzeinheit auswählbar ist.

Gemäß Fig. 4 wird ein der akustischen Linse 31 entsprechendes Sendeimpulssignal wiederum von der Steuerschaltung 34 dem Sender 37, der Frequenzeinheit 35 zugeführt, um ein Burst-Wellensignal zu erzeugen, das an einen an die akustische Linse

_ in

31 angesetzten piezoelektrischen Wandler 43 über die Wechselsteuerschaltung 33 und die Anpassungsvorrichtung 32 angelegt wird. Der Wandler 43 verwandelt das Signal in eine Ultraschallwelle, die durch die akustische Linse 31 und das Wasser als UltraschalIwellen-Übertragungsmedium auf eine Probe fokussiert wird. Die akustische Linse 41 wird mittels eines Auslenkmechanismus 47 unter Steuerung der Steuerschaltung mit hoher Geschwindigkeit in X-Richtung in Schwingungen versetzt und ein X-Y-Support 45 wird mit mittels des Ajjslenkmechanismus 47 in Y-Richtung bewegt, so daß sich eine zweidimensional Abtastung der Probe 46 ergibt.

Die auf die Probe 46 gerichtete und von dieser reflektierte Ultraschallwelle verläuft durch das Wasser 44, wird durch die akustische Linse 31 konvergiert und durch den piezoelektrischen Wandler 43 in elektrisches Signal umgewandelt, das über die Anpassungsvorrichtung 32 die Wechsel steuerschal tung 33 und den Zirkulator 38 der Frequenzeinheit 35 entsprechend der gewählten akustischen Linse 31 zugeführt wird. In der Frequenzeinheit 35 wird nur das der von der Probe reflektierten Welle entsprechende Signal mittels des der akustischen Linse 31 entsprechenden von der Steuerschaltung 34 über die Wechsel steuerschaltung 33 zugeführten Torimpulssignal herausgegriffen und einer Spitzenwerthalteschaltung über die Wechsel steuerschaltung 33 zugeführt. In der Spitzenwerthalteschaltung 48 wird der Spitzenwert des Ausgangssignals des Empfängers 39 durch das Abtast-Torimpulssignal gehalten, das von der Steuerschaltung 34 entsprechend der gewählten akustischen Linse 65 abgegeben wurde. Der Wert wird in einem Bildspeicher 49 mittels des Abtastimpulssignals gespeichert, das der gewählten akustischen Linse 65 entspricht und von der Steuerschaltung 34 zugeführt wurde, und der Wert wird dann mittels einer Kathodenstrahlröhre CRT 50 angezeigt.

Dies bedeutet, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Frequenz, die Linsenlänge, der Arbeitsabstand und der öffnungswinkel der eingesetzten akustischen Linse 65 durch das Linsenunterscheidungssignal von der Anpassungsvorrichtung 32 der Steuerschaltung 34 abgelesen wird. Hierdurch wird von der Wechsel steuerschaltung 33 ein Einheitswechselsignal abgegeben, die entsprechende Frequenzeinheit 35 wird automatisch ausgewählt und das Sendeimpulssignal, das Torimpulssignal, das Abtasttorimpulssignal und das Abtastimpulssignal werden alle automatisch auf einen geeigneten Wert für die eingesetzte akustische Linse 65 eingestellt.

Es sei erwähnt, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwar zwei Linsen als austauschbar angegeben wurden, daß aber mit dem gleichen Aufbau auch mehr akustische Linsen austauschbar sein können. In Fig. 4 ist Wasser mit dem Bezugszeichen 66 und eine Probe mit dem Bezugszeichen 67 versehen.

Die Figuren 5A und 5B zeigen in Draufsicht bzw. Seitenansicht den Aufbau eines Beispiels der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Anpassungsvorrichtung. Wie zuvor beschrieben, gehören die jeweilige akustische Linse und die Anpassungsvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel zusammen, wobei die akustische Linse 52 entfernbar in der Anpassungsvorrichtung 51 enthalten sein kann. Der Anschluß der Anpassungsvorrichtung 51 an das Ultraschallmikroskop besitzt einen Anschluß 53 zum Verbinden mit der akustischen Linse 52 und einen Anschluß 54 zum Verbinden mit dem Zirkulator 38 bzw. 41 der Frequenzeinheit 35 bzw. 36 über die Wechsel steuerschaltung 53, wie dies anhand der Fig. 4 erläutert wurde. Ferner sind beispielsweise acht Verbindungsstifte 55 zum Erzeugen eines Linsenunterscheidungssignals vorgesehen, so daß mittels dieser acht Verbindungsstifte 55 das Linsenunterscheidungssignal in Form von acht Bits der Steuerschaltung 34 (Fig. 4) zugeführt werden kann.

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Hf-

- κ-

Durch Einsetzen der Anpassungsvorrichtung entsprechend der akustischen Linse kann die elektrische Schaltung automatisch mit dem Wechsel der akustischen Linse unterschiedlich eingestellt werden, so daß die Austauschoperation sehr einfach vor sich geht und keine Fehler auftreten können.

Nachstehend wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem das Torimpulssignal automatisch auf der Basis des zuvor genannten Unterscheidungssignals ausgewählt bzw. geändert wird. Insbesondere soll bei diesem Ausführungsbeispiel das Torimpulssignal unter Ansprechen auf die zu verwendende akustische Linse optimal eingestellt werden, wobei nicht immer eine unterschiedliche Frequenz vorliegt.

Fig. 6 zeigte eine Anordnung, bei der ein Steuersignal a an eine HF-Impulserzeugungseinheit 62 von einer Zeitgabesteuerung 61 A abgegeben wird und ein Torsignal d mit optimaler Zeitgabe entsprechend der jeweiligen einer Vielzahl von akustischen Linsen 65 unterschiedlichen Aufbaus mittels einer Auswahl-Operation des Wechsel schalters 61B ausgewählt und an die Toreinheit 68A eines Empfängers 68 angelegt wird.

Die Zeitgabesteuereinheit 61A ist innerhalb der Steuerschaltung 34 gemäß Fig. 4 vorgesehen.

Ein HF-Burst-Signal b wird durch das Steuersignal a in der HF-Impulserzeugungseinheit 62 ausgelöst, über einen Zirkulator 63 einem piezoelektrisehen Wandler 64 zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein Ultraschal1 signal und umgekehrt zugeführt und in Ul traschalIwellen umgewandelt. Diese Ultraschallwelle wird mittels einer akustischen Linse 65 konvergiert und auf einen kleinen Flecken in einer Ebene einer Probe 67 durch ein Ultraschallwel1en-übertragungsmedium 66, beispielsweise Was.ser, gerichtet. Der piezoelektrische Wandler 64 und die akustische Linse 65 sind einstückig zu einem Ultraschal1 kopf vereint und austauschbar gestaltet. Die Ultraschallwelle wird abhängig von den

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- us -

akustischen Eigenschaften der Probe 67 reflektiert, durch die akustische Linse 65 konvergiert, vom piezoelektrischen Wandler 64 empfangen, in ein elektrisches Signal c umgewandelt und dem Empfänger 68 wiederum durch den Zirkulator 63 zugeführt. Das zuvor genannte dem Empfänger 68 zugeführte elektrische Signal g wird mittels eines Torsignals d von der Zeitgabesteuerung 61A mittels eines Tores 68A des Empfängers 68 mit optimaler Zeitgabe durchgeschaltet, so daß störende Signalteile, die etwa innerhalb der akustischen Linse 65 reflektiert wurden, entfernt werden und nur das gewünschte von der Probe 67 reflektierte Signal von der Verstärkungs- und Detektoreinheit 68B des Empfängers 68 verstärkt und detektiert wird. Es ergibt sich somit ein detektiertes Ausgangssignal entsprechend der Stärke des von der Probe 67 reflektierten Signals. Das detektierte Ausgangssignal wird einem nicht veranschaulichten Abtastwandler zugeführt. Dabei ist die Probe 67 auf einem Probenhalter angebracht, der gesteuert in der X- und Y-Richtung ausgelenkt wi rd.

Bei einem derartigen Mikroskop ergeben sich für eine akustische Linse mit der Länge L und einer Brennweite f auf Grund der Krümmung der akustischen Linse 65 und der Fokussierung auf die Oberfläche der Probe 67 Signale a, b, c und d mit einem zeitlichen Auftreten gemäß Fig. 7. Fig. 8 zeigt ein von der Zeitgabesteuerung 61A an die HF-Impulserzeugungseinheit 62 angelegtes Steuersignal. Auf der Basis dieses Steuersignals a wird in der Zeitgabesteuerung 61A das Torsignal d mit einer vorbestimmten Zeitdauer T und verzögert um eine Zeit tg bezüglich des Signals a und invertiert erzeugt und abgegeben. Diese Torzeitgabe tg wird zuvor unter Ansprechen auf die akustische Linse 65 auf optimale Zeitgabe eingestellt. Das reflektierte Ultraschallwellensignal c von der Probe 67 erzeugt ein reflektiertes Signal zu einem Zeitpunkt, zu dem die durch Vielfachreflexion innerhalb der akustischen Linse 65 erzeugten ersten und zweiten reflek-

tierten Wellen ausgeblendet werden. Die Zeitgabe ti für die ersten und zweiten innerhalb der Linse reflektierten Wellen ist gegeben durch tl=2L/C,, wobei L die Linsenlängen und C, die Schallgeschwindigkeit innerhalb der Linse ist. Die Zeitgabe t , zu der die von der Probe reflektierte Welle erzeugt wird, ist gegeben durch t = 2L/C,+2f/C₂, wobei f die Brennweite der Linse C, die Schallgeschwindigkeit in Wasser, wenn Wasser als UltraschalIwel1en-übertragungsmedium 66 verwendet wird. Die Zeitgabe tg des Torsignals d wird somit derart eingestellt, daß die Breite der von der Probe reflektierten Welle abgedeckt wird durch die Breite T des Torsignals d. Dies bedeutet, daß allein durch Umschalten des Wechsel schalters 61B unter Ansprechen auf die zu verwendende akustische Linse 65 das Torsignal d der erforderlichen Breite T mit der gewünschten Zeitgabe tg dem Tor 68A zugeführt wird. Hierdurch kann wie die Figuren 8 und 9 veranschaulichen die Torzeitgabe durch Umschalten des Wechselschalters 61B ausgewählt werden, wenn die Zeitgaben t , und t 2 des Torsignals d in voraus in der Zeitgabesteuerung 61A unter Ansprechen auf die von der Probe reflektierten Wellen bei Verwendung entsprechender Linsen eingestellt werden, so daß zwei akustische Linsen in Austausch verwendet werden können, bei denen die Zeitgaben zur Erzeugung der ersten und zweiten innerhalb der Linse reflektierten Wellen entsprechend ti, und tip sind. Selbstverständlich können verschiedene Torzeitgaben nicht nur für zwei akustische Linseft_; sondern für eine größere Anzahl ausgewählt werden.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel könri-en die Torzeitgaben für mehrere akustische Linsen ausgewählt werden Da erfindungsgemäß die Toröffnungsposition (Toröffnungszeit) für eine akustische Linse veränderbar gemacht werden kann, kann die von der Probenoberfläche reflektierte Welle entfernt werden und es kann das Signal nur von dem Inneren der Probe für eine Beobachtung herausgegriffen werden. Bei-

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spielsweise ergibt sich die Information von der Probenoberfläche, wenn die Breite des Torsignals d auf T, (Fig. 10)
eingestellt wird, wenn die akustische Linse 65 auf die Oberfläche der Probe 67 fokussiert ist. Eine Information von dem Inneren der Probe ergibt sich dann, wenn die Breite des
Torsignals d auf T₂ (Fig. 11) gesetzt wird, wenn die
akustische Linse 65 auf das Innere der Probe 67 fokussiert
wi rd.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit dem Austausch einer akustischen Linsekeine komplizierte Einstellung erforderlich, das heißt, daß ein Ultraschal1 kopf rasch ersetzt werden kann und für die beste Betrachtung eingestellt wird, so daß auch eine Information innerhalb der Probe deutlich beobachtet
werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Ultraschal!mikroskop, in das zum Arbeiten mit unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche akustische Linsen einsetzbar sind, denen für die verschiedenen Frequenzen jeweils eine Anpassungseinheit und eine Frequenzeinheit zugeordnet sind, die jeweils zumindest zwei der folgenden Vorrichtungen enthält: eine Sendeimpulsgeneratorvorrichtung, einen Zirkulator und einen Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltvorrichtungen (Sl, S2, S3; 33) vorgesehen sind, die bei Anlegen eines einer bestimmten Frequenz entsprechenden Wechsel signals die entsprechende Frequenzeinheit (22A, 22B, 22C; 35, 36) aktiviert.

2. Ultrascha!lmikroskop nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechsel signal manuell erzeugt wird.

3. Ultraschallmikroskop nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Linsen (65A, 65B, 65C; 65) mit der jeweiligen Frequenz entsprechenden Kodierungen versehen sind, die beim Einsetzen der jeweiligen akustischen Linse abgetastet und zur Erzeugung des Wechsel signals verwendet werden

4. Ultraschallmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungseinheiten (29A, 29B, 29C) mit der jeweiligen Frequenzei.nheit (22A, 22B, 22C) verbunden sind und daß eine erste Schaltvorrichtung (S2) die jeweils eingesetzte akustische Linse (25A, 25B, 25C) mit der entsprechenden Anpassungseinheit (29A, 29B, 29C) verbindet.

5. Ultraschal!mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schalt-

vorrichtung (S3) die jeweils gewählte Frequenzeinheit (22A, 22B, 22C; 35; 36) mit einer Anzeigevorrichtung (30; 48, 49, 50) verbindet.

6. Ultraschallmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schaltvorrichtung (Sl) vorgesehen ist, die das Dämpfungselement (28) mit der jeweils gewählten Frequenzeinheit (22A, 22B, 22C) verbindet.

7. Ultraschallmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Linsen mit Kodierungen bezüglich ihrer Kennwerte, wie Linsenlänge, Arbeitsabstand, öffnungswinkel versehen sind, die abgetastet und zur Steuerung des Ultraschallmikroskops verwendet und/oder angezeigt werden.

8. Ultraschallmikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige akustische Linse (65) mit ihrer zugehörigen Anpassungseinheit (32) eine in das Ultraschallmikroskop einsetzbare Einheit bilden.

9. Ultraschallmikroskop mit einer akustischen Linse und einer Zeitgabesteuerschaltung, die ein Torsignal zum Durchlassen der Bildinformation der von der Brennebene der akustischen Linse reflektierten Ultraschallwelle durchschaltet und Störreflexionen unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgabesteuerschaltung (61A) Torsignale mit unterschiedlichen Zeitgaben abgibt abhängig' von der Linsenlänge und davon, ob die Oberfläche der Probe oder eine Ebene im Inneren derselben abzubilden ist.

10. Ultraschallmikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Linse (65) durch andere mit unterschiedlichen Längen austauschbar ist.