DE3929105A1 - Ultraschallmikroskop - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschallmikroskop.

Es sind Ultraschallmikroskope bekannt, bei denen die Probe zweidimensional mit einem Ultraschallstrahl abgetastet wird, und die durch die Probe hindurchgehenden Wellen oder die von der Probe reflektierten Wellen zu einem Bild der Probe ver­ arbeitet werden. Ultraschallmikroskope von diesem Typ sind in verschiedenen Veröffentlichungen dargestellt, wie bei­ spielsweise in der veröffentlichten, geprüften Japanese Pa­ tent Application No. 59-44 582 und in der veröffentlichten, ungeprüften Japanese Patent Application No. 58-1 96 453.

Bei diesen Mikroskopen muß diejenige Oberfläche der Probe, die mit einem Ultraschallstrahl abgetastet werden soll, im wesentlichen parallel zur Fokussierebene der akustischen Linse, die den Strahl auf diese Oberfläche der Probe fokus­ siert, sein, um ein deutliches Bild der Probe zu erhalten. Die veröffentlichte, ungeprüfte Japanese Patent Application No. 62-2 49 052 offenbart ein bekanntes Ultraschallmikroskop, bei dem die Position der Probe und die Position der akusti­ schen Linse eingestellt werden kann, um die abzutastende Oberfläche im wesentlichen parallel mit der Fokussierebene der akustischen Linse anzuordnen. Dieses Mikroskop enthält einen Vibrator und ein Goniometer. Der Vibrator kann die akustische Linse in eine Richtung schwingen. Das zur Stüt­ zung der Proben verwendete Goniometer weist einen Mechanis­ mus zum Einstellen der Neigung der Probe sowohl in x-Rich­ tung, als auch in y-Richtung auf. Entweder der Vibrator oder das Goniometer wird in der x-y-Ebene gedreht, wodurch die Richtung, in die die akustische Linse schwingt, verändert wird. Der Neigungseinstellmechanismus wird verwendet, um die Intensitäten der von der Probe reflektierten Ul­ traschallstrahlen gleichförmig in die Richtung, in der die akustische Linse schwingt, zu verteilen. Wenn die Intensitä­ ten der Ultraschallstrahlen gleichförmig in diese Richtung verteilt sind, sind die Abtastoberfläche der Probe und die Fokussierebene der akustischen Linse im wesentlichen paral­ lel zueinander.

Das in der veröffentlichten, ungeprüften Japanese Patent Application No. 62-2 49 052 dargestellte Ultraschallmikroskop ist kompliziert, nicht nur, da das Goniometer einen Mecha­ nismus zum Einstellen der Neigung der Probe in sowohl x- Richtung, als auch y-Richtung aufweist, sondern auch, da das Goniometer oder der Vibrator zum Schwingen der akustischen Linse in x-y-Ebene gedreht wird, um die Neigung der Ab­ tastoberfläche der Probe einzustellen. Ferner ist es zeit­ aufwendig, die Neigung der Abtastoberfläche der Probe er­ folgreich einzustellen. Bei diesem Ultraschallmikroskop gibt es noch ein weiteres Problem. Wenn Kühlflüssigkeit wie bei­ spielsweise Flüssigstickstoff, Flüssigargon, oder Flüssighe­ lium in die Lücke zwischen der akustischen Linse und der Probe eingefüllt wird und als Medium zur Übertragung des Ul­ traschallstrahls verwendet wird, ist es notwendig, sowohl die akustische Linse, als auch das Goniometer innerhalb eines adiabatischen Gefäßes zu lokalisieren. Dies macht es noch schwieriger, die Neigung der Abtastoberfläche der Probe einzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ultraschallmikroskop mit einem einfachen Aufbau zu schaffen, bei dem die Neigung der Abtastoberfläche der Probe mit der Fokussierebene der aku­ stischen Linse leicht und korrekt eingestellt werden kann, auch wenn eine Kühlflüssigkeit als Strahlübertragungsmedium verwendet wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Ultraschallmikroskop gemäß Pa­ tentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungen des Ultraschallmikroskops ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Utralschallmikroskopes entsprechend dieser Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht des in dem in Fig. 1 gezeigten Ultraschallmikroskop enthaltenen x-y-Sanners;

Fig. 3 ein Diagramm der Treiberschaltung, die in dem Mikro­ skop zum Antreiben des Schaftes und der akustischen Linse, die beide in dem Ultraschallmikrokop enthalten sind, verwen­ det wird;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des in Fig. 1 gezeigten Ultraschallmikroskops;

Fig. 5 eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen der Probe und der im Mikroskop verwendeten akusti­ schen Linse, und der Spannung, die äquivalent zur Intensität eines von der Probe reflektierten Ultraschallstrahles ist, veranschaulicht;

Fig. 6 eine Kurve, die die Beziehung zwischen der von der akustischen Linse ausgegebenen Spannung und der Position der Linse in x-Richtung darstellt; und

Fig. 7A bis 7C Darstellungen verschiedener elektrischer Si­ gnale, die in dem in Fig. 1 dargestellten Ultraschallmikro­ skop verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 erfolgt nun die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Ultraschallmikroskopes. Wie in dieser Figur gezeigt ist, weist das Mikroskop einen Rahmen 5 aus unmagnetischem Mate­ rial, ein in dem oberen Abschnitt des Rahmens 5 befestigtes oberes Joch 10, und ein in dem mittleren Abschnitt des Rah­ mens 5 befestigtes unteres Joch 11 auf.

Das obere Joch 10 weist drei parallel zueinander nach unten erstreckende Arme auf. Ein Permanentmagnet 12 ist am unmit­ telbar anschließenden Abschnitt des zentralen Armes einge­ bettet. Das untere Joch 11 weist ebenso drei parallel zuein­ ander nach oben erstreckende Arme auf. Der zentrale Arm des unteren Joches 11 weist eine durch das untere Joch 11 er­ streckende, vertikale Leitbohrung 13 auf. Ein hohlzylindri­ scher Permanentmagnet 14 ist in dem unteren Joch 11 einge­ bettet und koaxial mit der Leitbohrung 13 angeordnet.

Ein bewegbarer Schaft 4 ist vertikal innerhalb des Rahmens 5 angeordnet. Der Schaft 4 wird durch zwei mit der Innenseite des Rahmens 5 verbundene Blattfedern 6 und 7 gestützt, und kann nach oben und nach unten bewegt werden. Der Schaft 4 weist einen hohlzylindrischen oberen Abschnitt 4 a, einen Zwischenabschnitt, und einen dünnen unteren Abschnitt auf.

Der zentrale Arm des oberen Joches 10 ist lose in dem oberen Abschnitt 4 a des bewegbaren Schaftes 4 eingebracht. Eine obere Spule 8 ist um den oberen Abschnitt 4 a des Schaftes 4 gewickelt. Die Spule 8 ist elektrisch mit einer Treiberschaltung 20 verbunden, die sich außerhalb des Rah­ mens 5 befindet und eine DC-Leistungsquelle aufweist. Wenn ein Strom von der Treiberschaltung 20 an die obere Spule 8 angelegt ist, erzeugt die Spule 8 ein magnetisches Feld. Dieses magnetische Feld wirkt mit dem magnetischen Feld des Permanentmagneten 12 zusammen, zum Bewegen des Schaftes 4 nach oben oder nach unten gegen die Vorspannung der Blattfe­ dern 6 und 7, um einen Abstand proportional zum Betrag des durch die obere Spule 8 fließenden Stromes.

Der untere Abschnitt des bewegbaren Schaftes 4 erstreckt sich über die vertikale Leitbohrung 13 in den unteren Ab­ schnitt des Rahmens 5. Eine Probe 3 ist am Ende dieses unte­ ren Endabschnittes angebracht. Ein Hohlzylinder 4 b ist ko­ axial mit dem Zwischenabschnitt des bewegbaren Schaftes 4 angeordnet, und umgibt den zentralen Arm des unteren Joches 11, das wiederum den unteren Endabschnitt des Schaftes 4 um­ gibt. Eine untere Spule 9 ist um den Zylinder 4 b gewickelt. Die untere Spule 9 wirkt mit dem Magnetfeld des Permanentma­ gneten 14 zum Erzeugen eines elektrischen Stromes bei der Auf- und Abbewegung des Schaftes 4 zusammen. Dieser Strom ist proportional zur Geschwindigkeit, mit der sich der Schaft 4 bewegt. Die untere Spule 9 ist mit dem Eingang der Treiberschaltung 20 verbunden. Damit wird der von der unte­ ren Spule 9 erzeugte Strom an die Treiberschaltung 20 ange­ legt. Als Ergebnis davon steuert die Schaltung 20 den an die obere Spule 8 angelegten Strom entsprechend dem von der Spule 9 erzeugten Stromes, zum Anhalten des bewegbaren Schaftes 4. Mit anderen Worten, die untere Spule 9 sperrt den Schaft 4 bei der Position, an die der Schaft 4 aufgrund der oberen Spule 8 bewegt worden ist.

Der untere Abschnitt des Rahmens 5 weist eine akustische Linse 1 auf. Die akustische Linse 1 ist an das obere Ende eines x-y-Scanners 2 angebracht, der mit dem Boden des Rah­ mens 5 verbunden ist. Der x-y-Scanner 2 ist so angeordnet, daß die Linse 1 von der Probe 3 einen vorbestimmten Abstand aufweist. Der x-y-Scanner 2 kann in einer horizontalen Ebene in x-Richtung und y-Richtung bewegt werden. Damit kann die akustische Linse 1 ebenso in einer horizontalen Ebene bewegt werden, wodurch die Probe 3 mit dem Ultraschallstrahl abge­ tastet werden kann.

Fig. 2 veranschaulicht den in dem in Fig. 1 gezeigten Ultraschallmikroskop enthaltenen x-y-Scanner 2. Wie in die­ ser Figur gezeigt, ist die akustische Linse 1, die aus unma­ gnetischem Material hergestellt ist, auf dem Zentrum eines kreuzförmigen bewegbaren Teiles 29, welches vier um einen Winkel von 90° entfernte Arme aufweist, befestigt. Das Teil 29 wird durch einen flexiblen Hohlpfeiler 21 auf einer Basis 22 gestützt und kann in x-Richtung und in y-Richtung bewegt werden. Der Pfeiler 21 ist beispielsweise aus Edelstahl her­ gestellt. Vier Spulenträger 23 aus unmagnetischem Material wie beispielsweise Aluminium sind jeweils mit den freien En­ den der Arme des Teiles 29 verbunden. Da die Arme des Teiles 29 dieselbe Länge aufweisen, sind die Spulenträger 23 symme­ trisch bezüglich der akustischen Linse 1 sowohl in x-Rich­ tung, als auch in y-Richtung angeordnet. In Fig. 2 sind le­ diglich zwei Spulenträger 23 dargestellt, welche mit den sich in x-Richtung erstreckenden Armen verbunden sind. Zur Ausbildung einer Spule 24 ist jeder der Spulenträger 23 mit einer bestimmten Länge von emailliertem Kupferdraht umwik­ kelt. Vier Joche 25 mit Formen ähnlich einem quadratischem Rahmen oder einem U-förmigen Rahmen sind auf der Basis befe­ stigt und umspannen jeweils die vier Spulen 24. Zwei Perma­ nentmagnete 26 a und 26 b sind mit dem unteren Arm von jedem Joch 25 befestigt, und zwei Permanentmagnete 27 a und 27 b sind mit dem oberen Arm von jedem Joch 25 befestigt. Diese Permanentmagnete 26 a, 26 b, 27 a, und 27 b sind so angeordnet, daß die magnetischen Flüsse, die dadurch erzeugt werden und sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, durch jede Spule 24 verlaufen.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel ein gewünschter Strom an eine der Spulen 24 in jedem Paar angelegt ist, wird dieser damit mit den magnetischen Flüssen der Permanentmagnete 26 a, 26 b, 27 a, und 27 b für die Durchführung einer elektromagneti­ schen Wirkung kombiniert. Diese bewirkt, daß das bewegbare Teil 29 die akustische Linse 1 zweidimensional in den x- und y-Richtungen antreibt. Auf diese Weise wird die Probe 3 zweidimensional mit einem von der Linse 1 ausgehenden Ultra­ schallstrahl abgetastet, und der Abtastbereich, d.h. das An­ sichtsfeld, wird ausgewählt. Wenn die andere der Spulen 24 in jedem Paar bewegt wird, wird dadurch aufgrund von Indu­ strie ein Stromfluß verursacht. Durch Erfassen dieses Stro­ mes kann die Bewegungsgeschwindigkeit der akustischen Linse 1 überwacht werden. Ein mit der Linse 1 verbundenes Koaxial­ kabel 28 ist durch den flexiblen Hohlpfeiler 21 hindurch, nach außerhalb des Rahmens 5 geführt, und mit einer Signalverarbeitungsschaltung verbunden. Die Anschlußdrähte von jeder Spule 24 sind ebenfalls nach außerhalb des Rahmens 5 geführt, und mit einer Treiberschaltung 20 verbunden.

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm schematisch die Treiberschal­ tung 20. Gemäß dieser Figur ist der Sinuswellensignalausgang an einem Sinuswellen-Signalgenerator 30 über einen Schalter 31 zum Auswählen einer x-Achsenabtastweite an einen Abschwä­ cher 32 angelegt. Der Signalausgang von diesem Abschwächer 32 wird durch einen Leistungsverstärker 34 verstärkt und dann an die Spule 24, die zur Bewegung der akustischen Linse 1 in x-Richtung verwendet wird, angelegt. Das Sinuswellensi­ gnal ist ebenso über den Schalter 31 an einen Abschwächer 33 zum Einstellen der x-Achsenneigung des bewegbaren Teiles 29 angelegt. Der Signalausgang von dem Abschwächer 33 weist eine von einer Phasensteuerung 35 eingestellte Phase auf und ist dann an einen Addierer 36 angelegt.

Des weiteren ist der Sägezahnwellensignalausgang von einem Sägezahn-Signalgenerator 37 über einen Schalter 38 an einen Abschwächer 39 zum Auswählen einer y-Achsenabtastweite ange­ legt. Der Signalausgang von diesem Abschwächer 39 wird durch einen Leistungsverstärker 41 verstärkt und wird dann an die Spule 24, die zum Bewegen der akustischen Linse 1 in y-Rich­ tung verwendet wird, angelegt. Das Sägezahnwellensignal wird ebenfalls über den Schalter 38 an einen Abschwächer 40 zum Einstellen der y-Achsenneigung des bewegbaren Teiles 29 an­ gelegt. Der Signalausgang von dem Abschwächer 40 wird an den Addierer 36 angelegt.

Eine variable Spannungsquelle 42 ist mit dem Addierer 36 zum Versorgen des Addierers 36 mit einem Fokussieroffsetsignal zum Bewegen der Probe 3 an eine Position, bei der sich die Abtastoberfläche der Probe in der Fokussierebene der akusti­ schen Linse 1 befindet, verbunden. Der Signalausgang von dem Addierer 36, der die Summe des Fokussieroffsetsignales und des von der Phasensteuerung 35 und dem Abschwächer 40 ausge­ gebenen Signal darstellt, wird als ein Fokussiersignal an die obere Spule 8 über einen Leistungsverstärker 16 ange­ legt. Ensprechend diesem Fokussiersignal erzeugt die obere Spule 8 ein magnetisches Feld, das mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 12 zur Bewegung des Schaftes 4 in einer z- Richtung, d.h. nach oben oder nach unten, gegen die Vorspan­ nung der Blattfedern 6 und 7, zusammenwirkt.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die räumliche Beziehung, die die akustische Linse 1 und die Probe 3 haben, wenn die Abtastoberfläche der Probe 3 zur Fokussierebene der akusti­ schen Linse 1 geneigt ist. Wie in dieser Figur gezeigt, be­ wegt sich der Fokussierpunkt der Linse 1 zwischen den Posi­ tionen x 1 und x 2 mit der Bewegung der akustischen Linse 1 zum Abtasten der Probe 3 in x-Richtung. Der Fokussierpunkt kann auf der Abtastoberfläche der Probe 3 sein, wenn diese an die Zwischenposition x 0 bewegt ist, die exakt den halben Weg zwischen den Positionen x 1 und x 2 darstellt. Wie eben­ falls in Fig. 4 gezeigt, wird die Abtastoberfläche der Probe 3 bei der Bewegung des Schaftes 4 in z-Richtung zwischen den Positionen z 1 und z 2 bewegt. Der Fokussierpunkt der Linse 1, die bei der Position x 0 angeordnet ist, liegt auf der Ab­ tastoberfläche, wenn die Oberfläche bei der Zwischenposition z 0, die exakt den halben Weg zwischen den Positionen z 1 und z 2 darstellt, angeordnet ist. Die Fokussierebene der Linse 1 liegt parallel zur x-y-Ebene, die durch die Position z 0 vor­ gegeben ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4, 5, und 6 und auch auf die Fig. 7A bis 7C wird nun die Betriebsweise des oben beschrie­ benen Ultraschallmikroskopes dargestellt.

Zuerst sendet die akustische Linse 1 einen Ultraschallstrahl zu der Probe 3 aus. Dieser Strahl wird von der Ab­ tastoberfläche der Probe 3 reflektiert. Die Linse 1 empfängt den reflektierten Strahl und wandelt diesen Strahl in ein elektrisches Signal um, deren Spannung proportional zur In­ tensität des reflektierten Strahls ist. Die Spannung V des Signales weist eine bestimmte Beziehung mit dem Abstand zwi­ schen dem Fokussierpunkt der Linse 1 und der Abtastober­ fläche der Probe 3 auf, die von dem Material der Probe 3 ab­ hängt und durch eine in Fig. 5 gezeigte, sogenannte V(z)- Kurve dargestellt ist. In Fig. 5 sind die Positionen, die der Fokussierpunkt der Linse 1 bezüglich der Probe 3 einneh­ men kann, auf der X-Achse aufgetragen, während die Spannung V des Signales auf der Y-Achse aufgetragen ist. Aus Fig. 5 ergibt sich, daß die Spannung V bei dem Wert V(z 0) maximal ist, wenn die Abtastoberfläche der Probe 3 bei der Position z 0 angeordnet ist. Wie man ebenfalls deutlich aus der Fig. 5 entnehmen kann, weist die Spannung einen Wert V(z 1) auf, wenn die Abtastoberfläche bei der Position z 1 angeordnet ist, und einen Wert V(z 2), der größer als der Wert V(z 1) ist, wenn die Abtastoberfläche bei der Position z 2 angeord­ net ist.

Die Ausgangspannung V des Signalausganges der Linse 1 vari­ iert, während die Probe 3 in x-Richtung abgetastet wird, wie in Fig. 6 veranschaulicht. Aus Fig. 6 ergibt sich, daß die Spannung V den Maximalwert aufweist, wenn der Fokussierpunkt der akustischen Linse 1 bei der Position x 0 angeordnet ist. Wie die gestrichelte Kurve zeigt, steigt die Spannung V theoretisch allmählich an, wenn der Fokussierpunkt sich von der Position x 1 zu der Position x 0 bewegt, und fällt allmäh­ lich ab, wenn sich der Fokussierpunkt von der Position x 0 zur Position x 2 bewegt. In der Praxis jedoch variiert die Spannung V in solch einer komplizierten Weise wie durch die durchgehende Kurve angedeutet, da die Abtastoberfläche der Probe 3 Vertiefungen und Erhöhungen aufweist.

Wenn die Abtastoberfläche der Probe 3 zur Fokussierebene der akustischen Linse 1 geneigt ist, und die akustische Linse 1 in x-y-Ebene bewegt wird, und damit die Probe 3 mit dem Ultraschallstrahl abgetastet wird, variiert der Spannungs­ ausgang der Linse 1 wie beschrieben linear mit der Steigung, die proportional zum Winkel der Neigung der Abtastoberfläche der Probe 3 ist.

Wenn die Schalter 31 und 38 jeweils ein- und ausgeschaltet werden, werden der Schaft 4 und damit die Probe 3 in z-Rich­ tung bewegt, und die akustische Linse emitiert den Ultra­ schallstrahl auf die Probe 3 und empfängt den davon reflek­ tierten Strahl, während die Probe in x-Richtung bewegt wird. Unter dieser Voraussetzung betätigt die Bedienungsperson den Abschwächer 32, womit die Amplitude des von dem Sinuswellen- Signalgenerator 30 ausgegebenen Sinuswellensignales (Fig. 7A) eingestellt und an die x-Achsentreiberspule 24 angelegt wird, so daß die Abtastweite in x-Richtung einen gewünschten Wert aufweist. Gleichzeitig wird die Spannung, die die Linse 1 aufgrund des von der Probe 3 reflektierten Ultraschall­ strahles erzeugt, über einen CRT 19 überwacht. Durch Be­ trachten der Steigung, mit der diese Spannung variiert, be­ tätigt die Bedienungsperson den Abschwächer 33 und die Pha­ sensteuerung 35, wodurch die Amplitude und die Phase des an die Fokussierspule 8 angelegten Sinuswellensignales einge­ stellt wird.

Dann werden die Schalter 31 und 38 jeweils aus- und einge­ schalten, wodurch die akustische Linse 1 und die Probe 3 je­ weils in y-Richtung und z-Richtung bewegt werden, während die Linse 1 weiterhin einen Ultraschallstrahl an die Probe 3 aussendet und den davon reflektierten Strahl empfängt. Unter dieser Vorraussetzung betätigt die Bedienungsperson den Ab­ schwächer 39, womit die Amplitude des von dem Sägezahnwel­ len-Generator 37 ausgegebenen Sägezahnwellensignales (Fig. 7B) eingestellt wird und an die y-Achsentreiberspule 24 an­ gelegt wird, so daß die Abtastweite in y-Richtung einen ge­ wünschten Wert aufweist. Ebenfalls durch Betrachten der Steigung, mit der die Spannung, die durch die Linse 1 von dem von der Probe 3 reflektierten Strahl erzeugt ist, vari­ iert, betätigt die Bedienungsperson den Abschwächer 40, wo­ durch die Amplitude des an die Fokussierspule 8 angelegten Sägezahnwellensignales eingestellt wird.

Nachdem die Signale erzeugt worden sind, die die Neigung der Probe 3 zur Fokussierebene der Linse 1, sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung eliminiert, schaltet die Bedienungs­ person beide Schalter 31 und 38 ein, womit ein Ultraschall­ bild der Probe 3 gebildet wird.

Somit wird das in Fig. 7C gezeigte Fokussier-Offsetsignal an die Fokussierspule angelegt. Wie aus der Fig. 7C zu verste­ hen, stellt das Fokussier-Offsetsignal eine Kombination der Signale zur Eliminierung der Neigung der Probe 3 in x-Rich­ tung und der Neigung der Probe in y-Richtung dar. Ent­ sprechend dem Fokussier-Offsetsignal bewegt die Fokussier­ spule 8 die Probe 3 in z-Richtung, so daß die Neigung der Abtastoberfläche der Probe 3 zur Fokussierebene der akusti­ schen Linse 1 eliminiert wird, während die Probe 3 mit dem von der Linse 1 ausgesandten Ultraschallstrahl abgetastet wird. Als Ergebnis kann ein qualitativ hochwertiges Ultra­ schallbild der Probe 3 erhalten werden.

Diese Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Bedie­ nungsperson die Abschwächer 33 und 40 betätigen, um die Nei­ gungen der Probe 3 in x-Richtung und y-Richtung zu eliminie­ ren, entsprechend dem Ultraschallbild der Probe 3, die durch den CRT 19 angezeigt wird, während die akustische Linse 1 die Probe 3 sowohl in x-Richtung, als auch in y-Richtung ab­ tastet. Alternativ können beide Abschwächer 33 und 40 auto­ matisch für denselben Zweck betätigt werden, entsprechend der Spannung, die die akustische Linse 1 aufgrund des von der Probe 3 reflektierten Ultraschallstrahles erzeugt. Fer­ ner kann die akustische Linse 1 im Raum fixiert sein, wäh­ rend der Schaft 4 nicht nur in z-Richtung, sondern auch in x-Richtung und in y-Richtung bewegt werden kann, so daß die am Ende des Schaftes 4 gestützte Probe 3 in x-Richtung und in y-Richtung abgetastet wird. Weiterhin kann die Linse 1 lediglich in z-Richtung bewegt werden, während der Schaft 4 in x-Richtung und in y-Richtung bewegt wird, so daß die Probe 3 in x-Richtung und in y-Richtung abgetastet wird. Desweiteren kann der in Fig. 1 gezeigte Teil in einem Bad einer Kühlflüssigkeit getaucht sein, falls die Kühlflüssig­ keit als Strahlübertragungsmedium verwendet wird.

Wie beschrieben ermöglicht diese Erfindung ein Ultraschallmikroskop mit einer z-Richtung-Antriebsvorrich­ tung zum Bewegen der akustischen Linse und der Vorrichtung zum Stützen der Probe relativ zueinander in z-Richtung. Zwei Signale zur Eliminierung der Neigungen in x-Richtung und in y-Richtung der Probe 3 zur akustischen Linse werden in die z-Richtungs-Treibervorrichtung angelegt, synchron mit einem x-Richtungs-Treibersignal und einem y-Richtungs-Treibersi­ gnal, wodurch die Linse und die Probe relativ zueinander in z-Richtung bewegt werden. Damit wird die Probe abgetastet, während deren Neigung zur akustischen Linse eliminiert wird. Die Neigung wird leichter als durch die mechanischen Vor­ richtungen wie beispielsweise einem Goniometer, das bei den bisher bekannten Ultraschallmikroskopen verwendet wird, eli­ miniert. Da solche mechanischen Vorrichtungen nicht benötigt werden, ist der Aufbau des Mikroskopes gemäß dieser Erfin­ dung einfach. Zusätzlich kann das Ultraschallmikroskop entsprechend der Erfindung auf den Typ angewendet werden, der eine Kühlflüssigkeit als Strahlübertragungsmedium ver­ wendet.

Claims (7)

1. Ultraschallmikroskop mit:

• - einer akustischen Linse (1) zum Aussenden eines Ultraschallstrahles;
• - einer Probenstützvorrichtung (4) zum Stützen und Positionieren einer Probe (3) in einer gegenüberlie­ genden Relation zur akustischen Linse (1);
• - einer z-Richtungs-Treibervorrichtung (8, 9, 12, 14) zum Bewegen der akustischen Linse (1) und der Probenstützvorrichtung (4) relativ zueinander in einer z-Richtung, wodurch der Abstand zwischen der akustischen Linse (1) und der Probenstützvorrichtung (4) änderbar ist;
• - einer x- und einer y-Richtungs-Treibervorrichtung (2) zur Bewegung der akustischen Linse (1) und der Probenstützvorrichtung (4) relativ zueinander in einer x-Richtung und einer y-Richtung in einer Ebene senkrecht zur z-Richtung, so daß die von der Proben­ stützvorrichtung (4) gestützte Probe (3) mit dem Ul­ traschallstrahl abtastbar ist;
• - einer Signalerzeugungsvorrichtung (30, 37) zum Anle­ gen eines x-Richtungs-Treibersignales und eines y- Richtungs-Treibersignales an die x- und die y- Richtungs-Treibervorrichtung (2), wodurch die akustische Linse (1) und die Probenstützvorrichtung (4) in der Ebene zum Abtasten der von der Probenstützvorrichtung (4) gestützen Probe mit dem Ultraschallstrahl bewegbar ist;

gekennzeichnet durch

• - eine Neigungseliminierungsvorrichtung (33, 35, 40) zum Anlegen eines Neigungseliminierungssignales in x-Richtung und eines Neigungseliminierungssignales in y-Richtung an die z-Richtungs-Treibervorrichtung (8, 9, 12, 14) synchron mit dem x-Richtungs-Treiber­ signal und dem y-Richtungs-Treibersignal, womit die akustische Linse (1) und die Probenstützvorrichtung (4) relativ zueinander in z-Richtung bewegbar sind, so daß die von der Probenstützvorrichtung (4) ge­ stützte Probe (3) abtastbar ist, während die Neigung der abgetasteten Oberfläche der Probe eliminiert ist.

2. Ultraschallmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Neigungseliminierungsvorrichtung eine erste Vorrichtung zum Einstellen der Amplitude und der Phase des x-Richtungs-Treibersignales aufweist, das an die z-Richtungs-Treibervorrichtung angelegt werden soll.

3. Ultraschallmikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Neigungseliminierungsvorrichtung eine zweite Vorrichtung zum Einstellen der Versorgung des y- Richtung-Treibersignales an die z-Richtungs-Treibervor­ richtung aufweist.

4. Ultraschallmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Neigungseliminierungsvorrichtung einen Addierer zum Addieren eines Signales, das von der ersten Vorrichtung erzeugt worden ist, und eines Signales, das von der zweiten Vorrichtung erzeugt worden ist, auf­ weist, und ein Signal an die z-Richtungs-Treibervorrich­ tung anlegt, das die Summe der von der ersten und der zweiten Vorrichtung erzeugten Signale darstellt.

5. Ultraschallmikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Neigungseliminierungsvorrichtung eine variable Spannungsquelle zum Versorgen des Addierers mit einem Fokussier-Offsetsignal aufweist, das einen vorge­ gebenen Teil der abgetasteten Oberfläche der Probe in einer Fokussierebene der akustischen Linse (1) positio­ niert.

6. Ultraschallmikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Vorrichtung einen Abschwächer und eine Phasensteuerung aufweist, die zur Eliminierung der Neigung der abgetasteten Oberfläche der Probe bezüg­ lich der x-Richtung zusammenwirken, und die zweite Vor­ richtung einen Abschwächer aufweist, der die Neigung der abgetasteten Oberfläche der Probe bezüglich der y-Rich­ tung eliminiert.