JP2541774Y2 - Ultrasonic microscope equipment - Google Patents

Ultrasonic microscope equipment

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JP2541774Y2
JP2541774Y2 JP4788491U JP4788491U JP2541774Y2 JP 2541774 Y2 JP2541774 Y2 JP 2541774Y2 JP 4788491 U JP4788491 U JP 4788491U JP 4788491 U JP4788491 U JP 4788491U JP 2541774 Y2 JP2541774 Y2 JP 2541774Y2
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acoustic
sample
signal
probe
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雅泰 中島
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、超音波顕微鏡装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波顕微鏡は、音響プローブから超音
波伝播媒体を介して試料に超音波を送受信して試料像を
得るので、音響プローブの種別、音響プローブと試料面
との距離、水等の超音波伝播媒体の状態に関する情報
が、超音波顕微鏡の操作時や測定の省力化・自動化の上
で重要な意味を持つ。
2. Description of the Related Art An ultrasonic microscope transmits and receives an ultrasonic wave from an acoustic probe to a sample via an ultrasonic propagation medium to obtain an image of the sample. Therefore, the type of the acoustic probe, the distance between the acoustic probe and the sample surface, water, etc. The information on the state of the ultrasonic propagation medium is important in operation of the ultrasonic microscope and in labor saving and automation of measurement.

【0003】すなわち、音響プローブにより、それぞれ
適する超音波の周波数、焦点距離、信号処理手段の動作
レベル、プローブの長さが異なり、音響プローブを代え
るたびにこれらの値を変更しなければならない。
That is, the suitable ultrasonic frequency, focal length, operation level of the signal processing means, and length of the probe differ depending on the acoustic probe, and these values must be changed each time the acoustic probe is changed.

【0004】また、超音波顕微鏡の焦点距離は短いの
で、音響プローブと試料面との距離を正確に把握しない
と十分な大きさの出力信号が得られないとともに、音響
プローブと試料との接触により試料又は音響プローブを
破損してしまう場合もある。
Further, since the focal length of the ultrasonic microscope is short, a sufficiently large output signal cannot be obtained unless the distance between the acoustic probe and the sample surface is accurately grasped. The sample or the acoustic probe may be damaged.

【0005】さらに、超音波伝播媒体中に気泡が発生し
たり、超音波伝播媒体が十分でなく欠乏していたりする
と、正確な試料像が再生できず、ときには試料像が全く
得られない場合もある。
Further, if bubbles are generated in the ultrasonic wave propagation medium or if the ultrasonic wave propagation medium is insufficient or insufficient, an accurate sample image cannot be reproduced, and sometimes a sample image cannot be obtained at all. is there.

【0006】従来の超音波顕微鏡においては、上述の諸
情報は、操作者が目視により把握していた。
In the conventional ultrasonic microscope, the above-mentioned various information is visually grasped by the operator.

【0007】[0007]

【考案が解決しようとする課題】しかし、目視によりい
ちいち判定するのは煩わしいと同時に判定が困難な場合
が多い。そこで、上記諸情報を個別に自動的に判定しよ
うとする試みがなされている。
Problems to be solved by the invention, however, are often bothersome and difficult to determine visually. Therefore, attempts have been made to automatically determine the above various information individually.

【0008】例えば、音響プローブの種別の判定に関し
ては、音響プローブに付属して用いられるインピーダン
ス整合器のような機器に音響プローブの種別を表わす情
報を付加して、この情報によって判別する方法が提案さ
れている。しかし、この方法では、音響プローブの種別
の判定はできるが、上述の諸情報のうち、他の情報を得
ることはできず、超音波顕微鏡の操作性がさほど向上し
ない。
For example, with respect to the determination of the type of the acoustic probe, a method has been proposed in which information indicating the type of the acoustic probe is added to a device such as an impedance matching device used with the acoustic probe and the discrimination is made based on this information. Have been. However, in this method, although the type of the acoustic probe can be determined, other information among the above-mentioned various information cannot be obtained, and the operability of the ultrasonic microscope is not significantly improved.

【0009】また、試料と音響プローブの接触防止に関
しては、試料が音響プローブに接近したときに反射波が
到来すべきタイミングに警告用の受信ゲートを設定して
おいて、反射波がその受信ゲートを通して捕捉されたと
きに警告を出す方法が提案されている(特公平2−52
218号公報)。しかし、この方法は、超音波伝播媒体
に気泡が発生して試料からの反射波が遮断される場合に
は用いることができない。
As for the prevention of contact between the sample and the acoustic probe, a receiving gate for warning is set at a timing at which a reflected wave should arrive when the sample approaches the acoustic probe, and the reflected wave is transmitted to the receiving gate. A method has been proposed to give a warning when it is caught through a network (Japanese Patent Publication No. 2-52).
No. 218). However, this method cannot be used when air bubbles are generated in the ultrasonic wave propagation medium and a reflected wave from the sample is cut off.

【0010】本考案は、従来の超音波顕微鏡のこれらの
欠点を解消するためになされたものであり、音響プロー
ブの種別、音響プローブと試料との距離及び超音波伝播
媒体の状態に関する情報を総合的に把握することのでき
る超音波顕微鏡装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve these disadvantages of the conventional ultrasonic microscope, and provides information on the type of the acoustic probe, the distance between the acoustic probe and the sample, and the state of the ultrasonic propagation medium. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic microscope device which can be grasped in a dynamic manner.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本考案の請求項1に係る
超音波顕微鏡装置は、電気音響変換素子と音響レンズと
から形成される音響プローブと、該音響プローブに対し
電気信号の送受信を行う信号処理手段と、前記音響プロ
ーブと試料表面との相対位置を調整する位置調整手段と
を備えた超音波顕微鏡装置において、前記信号処理手段
は、前記音響プローブからの受信信号のレベルに基づ
き、前記音響プローブへの送信信号の周波数の適否を判
定する判定手段と、前記音響プローブへの送信信号の周
波数を任意に設定可能な高周波信号発生手段と、前記音
響プローブからの受信信号に基づき、前記音響レンズの
長さを算出する算出手段と、該算出される音響レンズの
長さに応じた前記音響プローブの焦点距離および使用周
波数が予め登録された登録手段とを備えたことを特徴と
する。
An ultrasonic microscope device according to a first aspect of the present invention transmits and receives an electric signal to and from an acoustic probe formed by an electroacoustic transducer and an acoustic lens. In an ultrasonic microscope apparatus including a signal processing unit and a position adjusting unit that adjusts a relative position between the acoustic probe and the sample surface, the signal processing unit is configured to perform the signal processing based on a level of a signal received from the acoustic probe. Determining means for determining whether or not the frequency of the signal transmitted to the acoustic probe is appropriate; high-frequency signal generating means capable of arbitrarily setting the frequency of the signal transmitted to the acoustic probe; and Calculation means for calculating the length of the lens, and a focal length and a use frequency of the acoustic probe corresponding to the calculated length of the acoustic lens are registered in advance. Characterized in that a registering means.

【0012】また、本考案の請求項2に係る超音波顕微
鏡装置では、請求項1に係る超音波顕微鏡装置において
前記信号処理手段は、前記音響プローブからの受信信号
に基づき、前記音響プローブと前記試料表面との距離を
算出する距離算出手段を備えたことを特徴とする。
In the ultrasonic microscope apparatus according to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic microscope apparatus according to the first aspect, the signal processing means is configured to control the acoustic probe and the acoustic probe based on a signal received from the acoustic probe. It is characterized by comprising a distance calculating means for calculating a distance from the sample surface.

【0013】さらに、本考案の請求項3に係る超音波顕
微鏡装置では、請求項1または請求項2に係る超音波顕
微鏡装置において前記信号処理手段は、前記音響プロー
ブからの受信信号に基づき、前記音響プローブと前記試
料表面との間における超音波伝播媒体の有無および該超
音波伝播媒体中の気泡の有無を判別する判別手段を備え
たことを特徴とする。
Further, in the ultrasonic microscope apparatus according to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic microscope apparatus according to the first or second aspect, the signal processing means is configured to execute the signal processing based on a signal received from the acoustic probe. It is characterized in that it is provided with a discriminating means for discriminating the presence or absence of an ultrasonic wave propagating medium between an acoustic probe and the sample surface and the presence or absence of bubbles in the ultrasonic wave propagating medium.

【0014】[0014]

【作用】本考案の請求項1に係る超音波顕微鏡装置で
は、電気音響変換素子と音響レンズとから形成される音
響プローブに対し、信号処理手段により電気信号の送受
信を行い、位置調整手段により前記音響プローブと試料
表面との相対位置を調整する際に、判定手段により前記
音響プローブからの受信信号のレベルに基づき前記音響
プローブへの送信信号の周波数の適否を判定する。適し
ていない場合、高周波信号発生手段により前記音響プロ
ーブへの送信信号の周波数を設定し直し、適している場
合、算出手段により前記音響プローブからの受信信号に
基づき前記音響レンズの長さを算出し、該算出される音
響レンズの長さに応じた前記音響プローブの焦点距離お
よび使用周波数を予め登録された登録手段により認識す
る。これにより、必要の都度初期設定を行えば、後は操
作者の目視によらずに自動的に各情報を判定できる。
In the ultrasonic microscope apparatus according to the first aspect of the present invention, an electric signal is transmitted and received by the signal processing means to and from the acoustic probe formed by the electroacoustic transducer and the acoustic lens, and the position is adjusted by the position adjusting means. When adjusting the relative position between the acoustic probe and the sample surface, the judging means judges the suitability of the frequency of the signal transmitted to the acoustic probe based on the level of the signal received from the acoustic probe. If not suitable, the frequency of the transmission signal to the acoustic probe is reset by the high-frequency signal generation means, and if suitable, the length of the acoustic lens is calculated by the calculation means based on the reception signal from the acoustic probe. The focal length and the operating frequency of the acoustic probe according to the calculated acoustic lens length are recognized by a registration unit registered in advance. Thus, if the initial setting is performed each time it is necessary, each piece of information can be automatically determined afterwards without the need for visual observation by the operator.

【0015】また、本考案の請求項2に係る超音波顕微
鏡装置では、距離算出手段により前記音響プローブから
の受信信号に基づき、前記音響プローブと前記試料表面
との距離を算出するので、必要の都度初期設定を行え
ば、後は操作者の目視によらずに自動的に各情報を判定
できる。
In the ultrasonic microscope apparatus according to a second aspect of the present invention, the distance calculating means calculates the distance between the acoustic probe and the sample surface based on the signal received from the acoustic probe. If the initial setting is performed each time, each information can be automatically determined without depending on the eyes of the operator.

【0016】さらに、本考案の請求項3に係る超音波顕
微鏡装置では、判別手段により前記音響プローブからの
受信信号に基づき、前記音響プローブと前記試料表面と
の間における超音波伝播媒体の有無および該超音波伝播
媒体中の気泡の有無を判別するので、必要の都度初期設
定を行えば、後は操作者の目視によらずに自動的に各情
報を判定できる。
Further, in the ultrasonic microscope apparatus according to a third aspect of the present invention, the presence / absence of an ultrasonic wave propagating medium between the acoustic probe and the sample surface is determined based on a signal received from the acoustic probe by the discriminating means. Since the presence / absence of air bubbles in the ultrasonic wave propagation medium is determined, each information can be automatically determined without performing the visual check of the operator by performing the initial setting whenever necessary.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照しながら本考案の一実施例
を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は本考案の一実施例の考案を示すブロ
ック図であり、図2は、図1の実施例の高周波送受信機
5の詳細な構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the high-frequency transceiver 5 of the embodiment shown in FIG.

【0019】まず、図1により、本実施例の全体的構成
を説明する。
First, the overall configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0020】音響プローブ1は、電気信号と超音波とを
双方向的に変換する電気音響変換素子1aと、超音波を
伝播する音響レンズ1bとから成る。そのプローブの長
さは、伝播する超音波の周波数と音響レンズ1bの焦点
距離により所定の長さに設定されている。
The acoustic probe 1 comprises an electroacoustic transducer 1a for bidirectionally converting an electric signal and an ultrasonic wave, and an acoustic lens 1b for transmitting an ultrasonic wave. The length of the probe is set to a predetermined length according to the frequency of the propagating ultrasonic wave and the focal length of the acoustic lens 1b.

【0021】音響レンズ1bの突端と試料3の表面との
間には、水等の超音波伝播媒体2が設けられている。
An ultrasonic wave propagation medium 2 such as water is provided between the tip of the acoustic lens 1b and the surface of the sample 3.

【0022】試料3は、音響プローブ1と該試料3との
相対位置の調整を行う位置調整手段としての試料スキャ
ナ4上に載置されている。
The sample 3 is mounted on a sample scanner 4 as a position adjusting means for adjusting a relative position between the acoustic probe 1 and the sample 3.

【0023】音響プローブ1には高周波送受信機5から
電気信号7が送信され、また、音響プローブ1からの電
気信号7が高周波送受信機5に受信される。高周波送受
信機5の出力モニタ信号8は、コンピュータ6に入力さ
れ、また、高周波送受信機5は、コンピュータ6から入
力される制御信号9によりその動作が制御される。さら
に、コンピュータ6は、試料スキャナ4に該試料スキャ
ナ4の制御信号10を出力する。コンピュータ6は、本
実施例全体の動作制御、試料3からの反射波の波形デー
タの解析、試料3の顕微鏡画像の構成等の動作を行う。
高周波送受信機5とコンピュータ6とは信号処理手段を
構成する。
An electric signal 7 is transmitted from the high-frequency transceiver 5 to the acoustic probe 1, and the electric signal 7 from the acoustic probe 1 is received by the high-frequency transceiver 5. The output monitor signal 8 of the high-frequency transceiver 5 is input to the computer 6, and the operation of the high-frequency transceiver 5 is controlled by a control signal 9 input from the computer 6. Further, the computer 6 outputs a control signal 10 of the sample scanner 4 to the sample scanner 4. The computer 6 performs operations such as operation control of the entire embodiment, analysis of waveform data of a reflected wave from the sample 3, configuration of a microscope image of the sample 3, and the like.
The high-frequency transceiver 5 and the computer 6 constitute signal processing means.

【0024】なお、コンピュータ6には、図示しない画
像表示手段が接続され、必要に応じて該画像表示手段に
より試料3の超音波顕微鏡像と音響プローブの長さ、使
用周波数、焦点距離、超音波伝播媒体の状態、音響プロ
ーブと試料表面との距離等の情報の表示を行う。
The computer 6 is connected to image display means (not shown). The image display means displays the ultrasonic microscope image of the sample 3 and the length of the acoustic probe, the used frequency, the focal length, and the ultrasonic wave as required. Information such as the state of the propagation medium and the distance between the acoustic probe and the sample surface is displayed.

【0025】次に、図2を参照しながら高周波送受信機
5の構成を説明する。
Next, the configuration of the high-frequency transceiver 5 will be described with reference to FIG.

【0026】高周波パルス発生器11は、例えば200
MHzの連続パルス信号を発生し、該パルス信号をゲー
ト回路12に入力する。
The high-frequency pulse generator 11 is, for example, 200
A continuous pulse signal of MHz is generated, and the pulse signal is input to the gate circuit 12.

【0027】ゲート回路12は、高周波送受信機5内部
で生成する例えば10KHzのゲート信号9aにより制御
され、高周波パルス発生器11から入力されるパルス信
号を一定の周期で間歇的に通過させる。すなわち、ゲー
ト回路12の出力信号は、バースト波ないしはウェイブ
パケットとなる。また、上記ゲート信号9aはコンピュ
ータ6へも入力される。
The gate circuit 12 is controlled by, for example, a 10 KHz gate signal 9a generated inside the high-frequency transceiver 5, and intermittently passes a pulse signal input from the high-frequency pulse generator 11 at a constant cycle. That is, the output signal of the gate circuit 12 becomes a burst wave or a wave packet. The gate signal 9a is also input to the computer 6.

【0028】ゲート回路12からの出力信号は電気音響
変換素子1aにその駆動信号7aとして送信される。
The output signal from the gate circuit 12 is transmitted to the electroacoustic transducer 1a as its drive signal 7a.

【0029】電気音響変換素子1aから受信された反射
波は電気信号7bとして検波回路14に入力される。検
波回路14においては、受信信号の増幅とエンベロープ
検波がなされる。
The reflected wave received from the electroacoustic transducer 1a is input to the detection circuit 14 as an electric signal 7b. The detection circuit 14 amplifies the received signal and performs envelope detection.

【0030】検波回路14でエンベロープ検波された反
射波信号は、サンプルホールド回路15に入力される。
サンプルホールド回路15は、コンピュータ6から入力
されるサンプリング信号9bにより。入力される間歇的
パルス列の信号を順次異なるタイミングでサンプリング
する。
The reflected wave signal detected by the envelope detection by the detection circuit 14 is input to a sample and hold circuit 15.
The sample hold circuit 15 is based on a sampling signal 9b input from the computer 6. The input intermittent pulse train signal is sequentially sampled at different timings.

【0031】サンプルホールド回路15でサンプルリン
グされた信号は、A/D変換器16でディジタル信号に
変換され、出力信号8としてコンピュータ6に入力され
る。
The signal sampled by the sample and hold circuit 15 is converted into a digital signal by an A / D converter 16 and input to the computer 6 as an output signal 8.

【0032】次に、図3及び図4のタイミングチャート
を用いて本実施例の動作を説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the timing charts of FIGS.

【0033】高周波パルス発生器11から出力された連
続パルス信号はゲート回路12を通ることにより間歇的
バースト状パルス信号とされ、送信波21として音響プ
ローブ1に供給される。なお、図3及び図4においては
送信波21のエンベロープのみを示している。
The continuous pulse signal output from the high-frequency pulse generator 11 is converted into an intermittent burst pulse signal by passing through the gate circuit 12, and is supplied to the acoustic probe 1 as a transmission wave 21. 3 and 4 show only the envelope of the transmission wave 21.

【0034】音響プローブ1においては、駆動信号7a
により電気音響変換素子1aが励起されて超音波が発生
し、音響レンズ1b中を伝播する。この超音波は、音響
レンズ1bの先端部でまず反射される。この反射波は、
音響レンズ1b中を逆方向に伝播し、電気音響変換素子
1aで電気信号7bに変換され検波回路14に入力され
る。検波回路14では、入力された電気信号7bを増幅
し、エンベロープ検波を行い、音響プローブ1からの反
射信号22としてサンプルホールド回路15に入力す
る。
In the acoustic probe 1, the drive signal 7a
This excites the electroacoustic transducer 1a to generate ultrasonic waves, which propagate through the acoustic lens 1b. This ultrasonic wave is first reflected at the tip of the acoustic lens 1b. This reflected wave
The light propagates through the acoustic lens 1b in the opposite direction, is converted into an electric signal 7b by the electroacoustic transducer 1a, and is input to the detection circuit 14. The detection circuit 14 amplifies the input electric signal 7 b, performs envelope detection, and inputs the signal to the sample and hold circuit 15 as a reflected signal 22 from the acoustic probe 1.

【0035】一方、音響レンズ1bの先端部から超音波
伝播媒体2中に射出された超音波は試料3の表面で反射
され、再び音響プローブ1に入射し、上記と同様にし
て、試料表面からの反射波24としてサンプルホールド
回路15に入力する。
On the other hand, the ultrasonic wave emitted from the tip of the acoustic lens 1b into the ultrasonic wave propagating medium 2 is reflected on the surface of the sample 3 and re-enters the acoustic probe 1, and then, from the sample surface in the same manner as described above. Is input to the sample-and-hold circuit 15 as a reflected wave 24.

【0036】このとき、超音波伝播媒体2が正常な状態
であれば、図3の上段及び図4の(1)に示すように、
送信波21,音響プローブ1からの反射波22,試料表
面からの反射波24の順の時間タイミングで高周波送受
信機5に入力することとなる。
At this time, if the ultrasonic wave propagation medium 2 is in a normal state, as shown in the upper part of FIG. 3 and (1) of FIG.
The transmission wave 21, the reflected wave 22 from the acoustic probe 1, and the reflected wave 24 from the sample surface are input to the high-frequency transceiver 5 in the order of time.

【0037】高周波送受信機5のサンプルホールド回路
15には、コンピュータ6からサンプリング信号9bが
入力され、該サンプリング信号9bのタイミングで入力
信号のサンプリングが行われる。サンプリング信号9b
は、ゲート回路12へ入力されるゲート信号9aとわず
かに異なる周波数で間歇的にサンプルホールド回路15
へ入力される。したがって、上述の各反射波22,24
とサンプリング信号9bとの時間的位置関係は、図3及
び図4に示すように、わずかづつ変化する。このように
相互の時間位置関係をわずかずつ変化させていきながら
一定の時間サンプルホールド回路15に入力される間歇
的パルス列の各反射波を順次異なるタイミングでサンプ
ルホールドすることにより、該各反射波のエンベロープ
波形の各位相での値を全ての位相でサンプルホールドす
ることとなり、図3の上段及び図4の(1)〜(4)に
示す一連の送受信波のエンベロープ波形が等価的に完全
な波形で、A/D変換器16を介してディジタル信号化
されコンピュータ6へ入力されることとなる。ここで、
図4の(6)に示すように、送信開始時刻をta、音響
プローブ表面からの反射波22がサンプルホールド回路
15に入力される時刻をtb、試料表面からの反射波2
4がサンプルホールド回路15に入力される時刻をtd
とし、音響レンズ1b内での超音波の音速をVp、超音
波伝播媒体内での超音波の音速をVwとすると、音響プ
ローブ1の長さLpは、 Lp=(tb−ta)×Vp/2 として求められることとなる。本実施例の音響プローブ
1は、音響プローブの長さLpにより、音響プローブの
種別化がなされているので、音響プローブの種別が極め
て容易に判定できる。
The sampling signal 9b is input from the computer 6 to the sample and hold circuit 15 of the high-frequency transceiver 5, and the input signal is sampled at the timing of the sampling signal 9b. Sampling signal 9b
Is intermittently sampled and held at a frequency slightly different from the gate signal 9a input to the gate circuit 12.
Is input to Therefore, the above-described reflected waves 22, 24
The temporal positional relationship between the sampling signal 9b and the sampling signal 9b slightly changes as shown in FIGS. As described above, the reflected waves of the intermittent pulse train input to the sample-and-hold circuit 15 are sampled and held sequentially at different timings while gradually changing the mutual time position relationship, so that the reflected waves of the respective reflected waves are The value of each phase of the envelope waveform is sampled and held at all phases, and the envelope waveforms of a series of transmission / reception waves shown in the upper part of FIG. 3 and (1) to (4) of FIG. Is converted into a digital signal through the A / D converter 16 and input to the computer 6. here,
As shown in FIG. 4 (6), the transmission start time is ta, the time when the reflected wave 22 from the acoustic probe surface is input to the sample and hold circuit 15 is tb, and the reflected wave 2 from the sample surface is 2
4 is input to the sample hold circuit 15 at time td.
Assuming that the sound speed of the ultrasonic wave in the acoustic lens 1b is Vp and the sound speed of the ultrasonic wave in the ultrasonic wave propagation medium is Vw, the length Lp of the acoustic probe 1 is Lp = (tb−ta) × Vp / 2 will be required. In the acoustic probe 1 of the present embodiment, the type of the acoustic probe is classified by the length Lp of the acoustic probe, so that the type of the acoustic probe can be determined very easily.

【0038】なお、音響プローブ1の先端部に設けた整
合層(マッチングレーヤ)がうまく適合していると、図
4の(4)に示すように、音響プローブ1からの反射波
22が得られないことがある。この場合は、高周波パル
ス発生器11の発振周波数を適宜変化させれば、音響プ
ローブ1からの反射波22が得られる。
If the matching layer (matching layer) provided at the tip of the acoustic probe 1 is well matched, a reflected wave 22 from the acoustic probe 1 is obtained as shown in FIG. There may not be. In this case, the reflected wave 22 from the acoustic probe 1 can be obtained by appropriately changing the oscillation frequency of the high-frequency pulse generator 11.

【0039】次に、音響プローブ1と試料3の表面との
距離Lfを求めるには、コンピュータ6で、 Lf=(td−tb)×Vw/2 式の計算を行って求めればよい。
Next, in order to determine the distance Lf between the acoustic probe 1 and the surface of the sample 3, the computer 6 may calculate Lf = (td−tb) × Vw / 2.

【0040】ここで、超音波伝播媒体2中に気泡が発生
している場合には、第4図(2)に示すように、該気泡
からの反射波23が、音響プローブ1からの反射波22
と試料表面からの反射波24との間に発生するので、試
料表面からの反射波24の到達が予定されるタイミング
よりはるかに早いタイミングで反射波23が存在すると
きは、超音波伝播媒体2中に気泡が発生していると判定
できる。
Here, when bubbles are generated in the ultrasonic wave propagation medium 2, as shown in FIG. 4 (2), the reflected waves 23 from the bubbles are reflected by the reflected waves from the acoustic probe 1. 22
And the reflected wave 24 from the sample surface, and when the reflected wave 23 is present at a timing much earlier than the arrival timing of the reflected wave 24 from the sample surface, the ultrasonic wave propagation medium 2 It can be determined that bubbles are generated inside.

【0041】第4図(3)に示すように、試料表面から
の反射波24がしかるべきタイミング内に存在しないと
きは、試料スキャナ4を制御信号10により制御するこ
とにより、試料3と音響プローブ1との間隔を変化させ
て再試行する。この再試行の結果でも、反射波24が得
られないときには、超音波伝播媒体2中に大きな気泡が
発生しているか、超音波伝播媒体2が超音波を試料3ま
で伝播させるのに十分な量が無いか、試料3と音響手段
プローブ1との間隔が開きすぎているかの原因により、
音響プローブ1から発せられた超音波が試料3の表面に
到達していないと判定できる。
As shown in FIG. 4 (3), when the reflected wave 24 from the sample surface does not exist within an appropriate timing, the sample scanner 4 is controlled by the control signal 10 so that the sample 3 and the acoustic probe are controlled. Change the interval to 1 and try again. As a result of this retry, when the reflected wave 24 is not obtained, a large bubble is generated in the ultrasonic wave propagation medium 2 or an amount sufficient for the ultrasonic wave propagation medium 2 to propagate the ultrasonic wave to the sample 3. Depending on whether there is no gap or the distance between the sample 3 and the acoustic means probe 1 is too large.
It can be determined that the ultrasonic wave emitted from the acoustic probe 1 has not reached the surface of the sample 3.

【0042】なお、以上の操作により得られた音響プロ
ーブ1の種別、超音波伝播媒体2の状態、音響プローブ
1と試料3との距離等のデータは、前述したように、画
像表示手段上に表示して操作者に対するメッセージとし
てもよいし、測定の省力化・自動化のためのデータとし
てコンピュータ6の内部で処理してもよい。
The data such as the type of the acoustic probe 1, the state of the ultrasonic wave propagation medium 2, and the distance between the acoustic probe 1 and the sample 3 obtained by the above operation are displayed on the image display means as described above. The information may be displayed as a message to the operator, or may be processed inside the computer 6 as data for labor saving and automation of the measurement.

【0043】また、本実施例においては、検波回路14
で検波した反射波信号を順次異なるタイミングでサンプ
リングすることにより、一連の反射波の時間的ディジタ
ルデータを得たが、ディジタルシンクロスコープ等を用
いて一連の反射波の時間的ディジタルデータを直接的に
得るようにしてもよい。
In the present embodiment, the detection circuit 14
The temporal digital data of a series of reflected waves was obtained by sequentially sampling the reflected wave signals detected in the above at different timings, but the temporal digital data of the series of reflected waves were directly obtained using a digital synchroscope or the like. It may be obtained.

【0044】次に、本考案の超音波顕微鏡及び音響プロ
ーブを用いた測定ないし処理の一実施例のフローチャー
トを図5及び図6に示す。
Next, FIGS. 5 and 6 show flowcharts of one embodiment of the measurement or processing using the ultrasonic microscope and the acoustic probe of the present invention.

【0045】まず、超音波顕微鏡に音響プローブを装着
し(ステップS1)、試料とプローブの間隔を大きめに
設定し(ステップS2)、試料とプローブの間に水等の
超音波伝播媒体(媒質)を形成する(ステップS3)。
First, the acoustic probe is mounted on the ultrasonic microscope (step S 1 ), the distance between the sample and the probe is set to be large (step S 2 ), and an ultrasonic wave propagation medium (water or the like) is placed between the sample and the probe. (Medium) (step S 3 ).

【0046】次に、超音波顕微鏡に電源を投入し、試料
に超音波を送信し、試料からの反射信号を受信して、一
連のサンプリングタイミングでサンプルホールドするこ
とにより送受信波のエンベロープ波形を得る(ステップ
4)。
Next, power is supplied to the ultrasonic microscope, an ultrasonic wave is transmitted to the sample, a reflected signal from the sample is received, and sample-and-hold is performed at a series of sampling timings to obtain an envelope waveform of a transmission / reception wave. (step S 4).

【0047】このエンベロープ波形を解析し、まず音響
プローブの先端部からの表面反射の有無を判定し(ステ
ップS5)、表面反射波が存在しないときは、マッチン
グレーヤが適合している場合が考えられるので、周波数
を変更して表面反射波を得るのであるが、そのために周
波数変更の余地の有無を判定する(ステップS6)。
The envelope waveform is analyzed to determine whether there is any surface reflection from the tip of the acoustic probe (step S 5 ). If there is no surface reflection wave, it is considered that the matching layer is suitable. Therefore, the surface reflection wave is obtained by changing the frequency. For this purpose, it is determined whether there is room for changing the frequency (step S 6 ).

【0048】周波数変更の余地が無ければ、音響プロー
ブの種別の判定が不可能である旨のメッセージの表示を
行う(ステップS8)。
If there is no room to change the frequency, a message indicating that the type of the acoustic probe cannot be determined is displayed (step S 8 ).

【0049】周波数の変更が可能であれば、送信波の周
波数を変更し(ステップS7)、再びエンベロープ波形
を得(ステップS4)、音響プローブの表面反射波の有
無を判定する(ステップS5)。
If the frequency can be changed, the frequency of the transmission wave is changed (step S 7 ), an envelope waveform is obtained again (step S 4 ), and the presence or absence of a surface reflected wave of the acoustic probe is determined (step S 7 ). 5 ).

【0050】このようにして表面反射波が得られたとき
は、該表面反射波の工程時間から音響プローブの長さを
算出し、別途用意した長さ対プローブ種別対応表を参照
して使用周波数と焦点距離を得る(ステップS9)。
When the surface reflected wave is obtained in this way, the length of the acoustic probe is calculated from the process time of the surface reflected wave, and the frequency used is determined by referring to a separately prepared length-to-probe type correspondence table. And the focal length are obtained (step S 9 ).

【0051】次に、音響プローブに超音波を送信する高
周波送受信機の送信波の周波数をステップS9で求めた
音響プローブの使用周波数に合わせ、受信波のサンプル
ホールドのタイミングを音響プローブの焦点距離から逆
算されるタイミングに設定する。 続いて、音響プロー
ブの焦点位置に試料を設置するため、まず音響プローブ
と試料の間隔を最小にする位置に試料スキャナ位置の初
期設定を行う(ステップS11)。
Next, move the frequency of the transmission wave of the high frequency transceiver for transmitting ultrasonic waves to an acoustic probe to the frequency use of the acoustic probe obtained in step S 9, the focal length of the acoustic probe timing of the sample hold of the received wave Set the timing to be calculated backward from. Subsequently, for the sample is placed at the focal point of the acoustic probe, first performs initial setting of the sample scanner located in a position that minimizes the distance between the acoustic probe and the sample (Step S 11).

【0052】次に、焦点位置を求めるために試料スキャ
ナにより試料位置を移動させ、この移動量に対するサン
プルホールド値を記録する(ステップS12)。このよう
にして、試料位置を移動させるのであるが、試料スキャ
ナによる移動量が音響プローブの焦点距離より小さいう
ちは移動とサンプリングを繰り返し(ステップS13,S
14)、移動量が音響プローブの焦点距離よりも大きくな
ると、試料スキャナの移動量の関数としてのサンプルホ
ールド値中の最大値を与えるスキャナ位置まで試料スキ
ャナを戻すことにより試料表面と音響プローブの間隔と
音響プローブの焦点距離を一致させることができる(ス
テップS13,S15)。このとき受信波の十分大きなサン
プルホールド値が得られないときは、媒質の欠乏又は音
響プローブと試料間隔過大の旨のメッセージを表示する
(ステップS15)。
Next, the sample position is moved by the sample scanner in order to find the focal position, and the sample hold value corresponding to this movement amount is recorded (step S 12 ). In this way, the sample position is moved. The movement and sampling are repeated while the movement amount of the sample scanner is smaller than the focal length of the acoustic probe (steps S 13 and S 13) .
14 ) If the amount of movement is greater than the focal length of the acoustic probe, return the sample scanner to the scanner position that gives the maximum value in the sample hold value as a function of the amount of movement of the sample scanner. and it is possible to match the focal length of the acoustic probe (step S 13, S 15). In this case when a large sample hold value of the received wave well is not obtained, a message of deficiency or acoustic probe and the sample interval excessive effect of the medium (step S 15).

【0053】このようにして、サンプルホールド値の最
大値を得て焦点位置合わせをしたときは、更に、一連の
サンプリングタイミングの下での測定を行い、送受信波
のエンベロープ波形を得る。このエンベロープ波形中に
音響プローブの表面反射波に接近したタイミングの反射
波があるときは媒質中に小さな気泡が発生している旨の
メッセージを表示する(ステップS16)。
When the focus position is adjusted by obtaining the maximum value of the sample hold value in this way, the measurement is further performed under a series of sampling timings to obtain the envelope waveform of the transmission / reception wave. When there is a reflected wave of a timing close to the surface reflection wave of the acoustic probe during this envelope waveform to display a message to the effect that small bubbles in the medium is generated (step S 16).

【0054】このようにして、次の処理へ移行する。In this way, the processing shifts to the next processing.

【0055】以上の如く、本考案は各種測定ないし処理
のステップの一部として用いることにより操作性の向上
や省力化をもたらす。
As described above, the present invention can improve operability and save labor when used as a part of various measurement or processing steps.

【0056】[0056]

【考案の効果】本考案によれば、音響プローブの種別、
超音波伝播媒体の状態及び音響プローブと試料との距離
の諸情報が総合的に得られ、操作性が向上し、自動化・
省力化も容易に可能となる。
[Effect of the invention] According to the invention, the type of the acoustic probe,
Various information on the state of the ultrasonic wave propagation medium and the distance between the acoustic probe and the sample can be obtained comprehensively, improving operability,
Labor saving can be easily achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の高周波送受信機の具体的構成を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the high-frequency transceiver of the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例の送信波,受信波,サンプリング
パルスのタイミングを示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing timings of a transmission wave, a reception wave, and a sampling pulse in the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施例の送信波,受信波,サンプリング
パルスの各種の場合を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing various cases of a transmission wave, a reception wave, and a sampling pulse in the embodiment of FIG.

【図5】図1の実施例を用いた測定ないし処理の一例を
示すフローチャートの一部である。
FIG. 5 is a part of a flowchart showing an example of measurement or processing using the embodiment of FIG. 1;

【図6】図1の実施例を用いた測定ないし処理の一例を
示すフローチャートの一部である。
FIG. 6 is a part of a flowchart showing an example of measurement or processing using the embodiment of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 音響プローブ 2 超音波伝播媒体 3 試料 4 試料スキャナ 5 高周波送受信機 6 コンピュータ 11 高周波パルス発生器 12 ゲート回路 13 電気音響変換素子駆動回路 14 検波回路 15 サンプルホールド回路 16 A/D変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acoustic probe 2 Ultrasonic propagation medium 3 Sample 4 Sample scanner 5 High frequency transceiver 6 Computer 11 High frequency pulse generator 12 Gate circuit 13 Electroacoustic transducer drive circuit 14 Detection circuit 15 Sample hold circuit 16 A / D converter

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 電気音響変換素子と音響レンズとから形
成される音響プローブと、該音響プローブに対し電気信
号の送受信を行う信号処理手段と、前記音響プローブと
試料表面との相対位置を調整する位置調整手段とを備え
た超音波顕微鏡装置において、 前記信号処理手段は、 前記音響プローブからの受信信号のレベルに基づき、前
記音響プローブへの送信信号の周波数の適否を判定する
判定手段と、 前記音響プローブへの送信信号の周波数を任意に設定可
能な高周波信号発生手段と、 前記音響プローブからの受信信号に基づき、前記音響レ
ンズの長さを算出する算出手段と、 該算出される音響レンズの長さに応じた前記音響プロー
ブの焦点距離および使用周波数が予め登録された登録手
段と を備えたことを特徴とする超音波顕微鏡装置
1. An electroacoustic transducerAnd the shape from the acoustic lens
Is formedAcoustic probe and the acoustic probeAgainst telegraph
Send and receive issuesSignal processing means, and the acoustic probe
samplesurfacePosition adjusting means for adjusting the relative position with respect to
Ultrasonic microscopeapparatusIn the signal processing means, the acoustic probeBased on the level of the received signal from
Judgment of the frequency of the transmission signal to the acoustic probe
Determining means; The frequency of the signal transmitted to the acoustic probe can be set arbitrarily
High-frequency signal generating means, Based on the signal received from the acoustic probe, the acoustic
Calculating means for calculating the length of the lens, The acoustic probe corresponding to the calculated acoustic lens length
Registered in advance with the focal length and operating frequency of the probe.
Step and Acoustic microscope characterized by comprising:apparatus.
【請求項2】 前記信号処理手段は、前記音響プローブ
からの受信信号に基づき、前記音響プローブと前記試料
表面との距離を算出する距離算出手段を備えたことを特
徴とする請求項1記載の超音波顕微鏡装置
2. The acoustic probe according to claim 1 , wherein
Based on the received signal from the acoustic probe and the sample
2. The ultrasonic microscope apparatus according to claim 1, further comprising a distance calculating means for calculating a distance from the surface .
【請求項3】 前記信号処理手段は、前記音響プローブ
からの受信信号に基づき、前記音響プローブと前記試料
表面との間における超音波伝播媒体の有無および該超音
波伝播媒体中の気泡の有無を判別する判別手段を備えた
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の超音波
顕微鏡装置
3. The acoustic probe according to claim 2 , wherein
Based on the received signal from the acoustic probe and the sample
The presence or absence of an ultrasonic wave propagating medium with the surface and the ultrasonic sound
Equipped with a judging means for judging the presence or absence of bubbles in the wave propagation medium
The ultrasonic microscope apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
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