JPH0330105B2 - - Google Patents

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JPH0330105B2
JPH0330105B2 JP59001947A JP194784A JPH0330105B2 JP H0330105 B2 JPH0330105 B2 JP H0330105B2 JP 59001947 A JP59001947 A JP 59001947A JP 194784 A JP194784 A JP 194784A JP H0330105 B2 JPH0330105 B2 JP H0330105B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高周波超音波エネルギを利用する超
音波撮像装置にかかり、特に超音波顕微鏡におい
て、生物試料などを観察するに便なる超音波カバ
ープレートを有するものに関する。
〔発明の背景〕
音波周波数1GHz、従つて水中での音波長とし
て約1.5μmに及ぶ超高周波を利用して、観察対象
の微視的な弾性的性質を反映した画像を得る装置
として、機械走査型超音波顕微鏡がある。
即ち第1図に示すように、サフアイア等の円柱
状の結晶よりなる音響レンズ20は、その一端面
は光学研磨された平面で他端面には凹面状の半球
穴のレンズ面25が形成されている。前記平面に
形成された圧電薄膜15に信号源10よりRF電
気信号を印加し、音響レンズ20内に平面波の
RF音波を放射させる。この平面音波は音響レン
ズ20と媒質30(通常水)の音速差による正の
レンズ作用により、その焦点Fに集束される。
焦点付近におかれた試料により、この集束音波
は反射、散乱、透過減衰といつたじよう乱を受け
るから、音響レンズ20及び圧電薄膜15よりな
る超音波探触子40によつて、このじよう乱音波
エネルギーを検出する事により試料の弾性的な性
質を反映した電気信号を得ることが出来る。試料
もしくは超音波探触子を機械的に2次元に走査し
ながら、この電気信号をこの走査に同期して
CRT上に表示して、音波顕微鏡像が得られる。
この様なじよう乱音波を検出する構成には、第
2図及び第3図に示すものがある。第2図は、超
音波ビームを発生させた探触子40によつて、試
料台80上の試料60よりの反射音波を検出する
反射型の構成を示す。この反射型は、ICやLSI等
のデバイスや厚い金属試料等を観察する際に用い
られ、超音波顕微鏡の重要な撮像対象である生物
組織切片などの生物資料ではこのような反射構成
では良好な反射信号が得られない。
第2図に示すような反射構成における試料から
の反射信号は、周知のように媒質70及び試料6
0の音響インピーダンスで定まり次の音圧反射率
rに比例する。
r=(ZS−ZW)/(ZS+ZW)……(1) ここで、ZS,ZWはそれぞれ試料及び媒質の音
響インピーダンスを表わしている。生物試料で
は、音響インピーダンスZSの大きさの範囲は0.6
〜2.0MKSである。媒質に水を用いると、ZW
1.5MKSであるから、上記反射率は極めて小さ
く、ZS=2.0MKSの場合ですら−16.9dB(r=1
即ち完全反射体のときを0dBとしている)にすぎ
ない。超音波顕微鏡の分解能を向上する為には使
用超音波数を高める必要があるが、音響レンズと
試料間の音波伝播媒質での伝播減衰(常温の水で
200dB/mm@1GHz)が大きいので、出来るだけ
強い反射信号を得ることがシステムのS/N比か
らみて不可欠である。
そこで、第3図に示す透過型の構成が用いられ
る。これは、超音波発振用の探触子40と別の探
触子40′とを対向して共焦点に配置し、探触子
40より放射し試料60を透過した音波を探触子
40′により検出するものである。
資料60は試料台80′に貼つており、この試
料台としては金属わくにはられた薄いマイラー膜
が用いられていた。マイラー膜の音響インピーダ
ンスは水と殆んど同じで、支持膜の存在が無視出
来るからである。
透過構成では、探触子が2つ必要であるばかり
でなく、2つの探触子を共焦点に配置する為に複
雑かつ微妙なアライメント調整が必要で反射構成
に比べて著るしく操作性が悪くなる。従つて、も
し、反射構成のままで、良好な反射信号が得られ
るなら、このような難点は解消され、又、装置も
単純化されることが期待される。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、反
射型構成の超音波顕微鏡において、生物試料にお
いても良好な反射信号をもつて良好な画像を得ら
れるようにする事を目的としている。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、試料と音波伝播媒介との間に
この両者より音響インピーダンスの大きなカバー
プレートを介在させた構成にある。
本発明では、このカバープレートの板内での超
音波の多重反射を利用するのであるが、以下第4
図により本発明の要旨を詳細に説明する。音響レ
ンズを有する超音波探触子40及び試料60、音
波伝播媒質70(通常、生物試料の場合、水や生
理的食塩水が用いられる)は上述した通りであ
る。本発明の特徴である超音波カバープレート5
が試料60の前面に設置されている。超音波探触
子40から放射された超音波ビーム7はカバープ
レート5の上面l、や下面l2で多重反射する。
媒質、試料及びカバープレートのそれぞれの音
響インピーダンスをZW,ZS,ZLとすると、上面l1
の反射率r12および下面の反射率r23は次の式で表
わされる。
r12=(ZL−ZW)/(ZL+ZW) r23=(ZS−ZL)/(ZS+ZL) 音速VLで厚さdのカバープレートを媒質と試
料で挟んだ多層構造に周波数fの超音射を媒質側
から入射したときの多層構成全体の反射率は次式
になる。
r=r12+r23e-j〓/1+r12r23e-j〓 ただしθ=4πdf/VL 上式より音圧反射率の絶対値は|r|は次式の
ようになる。
|r|=〔r12 2+2r12r23cosθ+r23 2/1+2r12r23c
osθ+r12 2r23 21/2 この系において音圧反射率|r|がカバープレ
ートの厚さd(上式ではθ)や音響インピーダン
スZL、音波伝播速度VLによつてどう変化するか
を詳細に検討したところ、媒質と試料の間にこれ
らの音響インピーダンスより大きな音響インピー
ダンスを有し、かつその厚さが1/4波長であるよ
うなカバープレートを用いると、試料の音響イン
ピーダンスが、媒質の音響インピーダンスに近似
する範囲で変化した場合でも充分な反射率従つて
反射音波信号が得られることを見出した。
第5図は、媒質に水を使用した場合について、
横軸に試料の音響インピーダンスZSを、縦軸に反
射強度をとり、1/4波長の厚さのカバープレート
の音響インピーダンスZLをパラメータとしてその
変化の様子を示したものである。図中aは、ZL
1.5MKS、即ち、本発明のカバープレートを用い
ない場合、又はマイラーのような水と同じ音響イ
ンピーダンスのフイルムを使用した場合を示して
いる。試料の音響インピーダンスZSが1.5MKSに
近付くと、著るしく反射率が減少することがわか
る。生物試料の音響インピーダンスZSは、水の音
響インピーダンスである1.5MKSの付近に分布し
ていて反射波が極めて微弱であるというにとどま
らず、第5図のaに示されるような特異性は、反
射強度と試料の音響インピーダンスが1対1に対
応しないという事情を生じ、画像の解釈に極めて
不便である。
第5図中bは、プレートの音響インピーダンス
ZL=4.0のときの反射強度の状態を示している。
この場合には反射率は充分に大きく、しかも曲線
aにみられるようなZS=1.5MKSでの特異点が見
られない。超音波顕微鏡で生物試料を観察する場
合、反射率の2次元分布を表示しているから、こ
の例のような分布は試料の音響インピーダンスZS
の分布にほぼ比例しているので、顕微画像の解釈
が極めて明解になる。勿論、この場合は反射率の
大きさ自体も大きく、高いS/N比の反射信号を
得ることができるので、前述の限られたS/N比
の超音波送受信系を使わざるを得ないような超音
波顕微鏡では特に好都合である。
第5図で曲線cは、同様にZL=13.1MKSの場
合を示しているが、結果は同様であり、試料のよ
り大きな音響インピーダンスZSの範囲、例えば
0.6〜10MKSまで特異点なしで描画が可能であ
る。これは、生物試料でしばしば重金属による染
色や同定が行なわれているが、かかる試料では、
試料の音響インピーダンスの範囲は10MKSまで
達することもあり、この場合に極めて好適であ
る。
〔発明の実施例〕
第6図は本発明の実施例の全体構成を示す。信
号源10からの励振信号は超音波探触子40の圧
電素子に与えられる。探触子40の前面には音響
レンズが備えられ、これにより音波伝播媒質70
を介して所定の焦点に向つて超音波ビームが送波
される。試料台80には金属枠6に張られたカバ
ープレート5が設置される。媒質70、及びカバ
ープレート5を介して試料に照射される音波によ
り反射波が生じ、これが探触子40で検出され、
この検出信号は受信器12に受信され、画像用デ
ータとして画像表示部18に加えられる。一方、
試料台80は駆動部16で機械的に走査、駆動さ
れ、画像表示部18ではこの走査に対応した画像
処理を行なつて試料の画像を表示する。なお上記
駆動部は探触子の焦点と試料との相対位置を駆動
走査するものであれば良く、探触子40を駆動す
るものでも良い。
このような上記カバープレート5は、第7図に
示すように、直径20mm、厚さ5mmの金属リング6
にシート状のカバープレート5を貼り、その裏側
に試料60を貼つたものであり、これを反射型超
音波顕微鏡の試料台80に設置して観察する。な
お、試料60の裏側は空気である。
第5図の曲線bに示したZL=4MKSの例として
は、高分子のシートを用いることができる。デユ
ポン社製の商品名ベスペルとして知られているポ
リイミド樹脂の音響特性を調べたところ、音響イ
ンピーダンスZL=3.5MKSで伝播速度2400m/s
であることを見出し、これを厚さ5μmのシート
状にロール延伸して良好な結果を得た。
又、同様な例として、エポキシ樹脂のなかで、
エマーソン・アンド・カミング社製の商品名スタ
イキヤスト3050CDPの音響特性を測定してZL
3.7MKS、VL=2400m/sであることを見出し
た。これを5μmの厚さのシートにして用いても
実現することが確認できた。いずれの場合も、
5μmの厚さは、超音波周波数120MHzにおける1/
4波長に対応している。なお、超音波カバープレ
ートの厚さが正確に1/4波長に対応していなくて
も、本発明の趣旨は達せられることも併せて見出
している。
上記のZL=13.1MKSの例としては、SiO2を用
いて良好な結果を得た。即ち、第8図aに示すよ
うに、10μmの厚さの鋼のシート6′の片面にス
パツタリング2μmの厚さのSiO2膜5′をつけ、そ
の後、酸などによつて中空にエツチングして鋼を
取り去り、第8図bのように第7図と同様な構造
を作成した。SiO2の音響インピーダンスはZL
13.1MKS、音波伝播速度はVL=6000m/sであ
ることから、周波数750MHzで良好な結果を得て
いる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、水と生物
試料のように試料と媒質の音響インピーダンスが
近似していて、反射型では描画が困難であつた試
料についても、等価的に極めて大きな反射信号
が得られ、高S/Nの反射画像を得ることが出来
る。使用媒質で定まる反射信号の特異点を除去
し、反射強度の分布と試料面内の音響インピーダ
ンスの分布が一定の傾向で対応するので明確な画
像処理が可能である。また附随的にはカバープレ
ートが試料の保護膜として働らくことにより、媒
質の水や食塩水と直接接することを嫌う膨潤性試
料などについて好適であるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は超音波顕微鏡の基本構成部を示す図、
第2図及び第3図は従来の透過・反射構成の顕微
鏡の動作を説明する図、第4図は本発明の原理の
説明図、第5図は本発明の実施例の特性を示す
図、第6図は本発明の1つの実施例を示すブロツ
ク図、第7図・第8図は第6図のカバープレート
部分の具体的実施例を示す断面図である。 5……カバープレート、40……超音波探触
子、60……試料、70……音波伝播媒質。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の焦点を有する音波レンズを備えた超音
    波探触子の前記焦点付近に試料を保持し、前記探
    触子を励振して得る超音波収束ビームを音波伝播
    媒質を介して、前記試料に向けて放射し、この試
    料からの反射音波を前記音波レンズを介して、前
    記超音波探触子で受信し、その検出信号を画像デ
    ータとして用いる超音波顕微鏡において、前記音
    波伝播媒質及び前記試料より大きな音響インピー
    ダンスを有するカバープレートを、その一面を前
    記音波伝播媒質、他面を前記試料と接して設置す
    ることを特徴とする超音波顕微鏡。 2 前記カバープレートは実質的に使用超音波の
    1/4波長の厚さであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の超音波顕微鏡。
JP59001947A 1984-01-11 1984-01-11 超音波顕微鏡 Granted JPS60146152A (ja)

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2602043B1 (fr) * 1986-07-24 1990-10-12 France Etat Procede de mesure non destructive du profil d'une surface
US5627320A (en) * 1988-03-23 1997-05-06 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for automated non-destructive inspection of integrated circuit packages
CN1019919C (zh) * 1990-03-08 1993-02-17 清华大学 具有新型声镜的反射式声显微镜
US5922961A (en) * 1996-05-10 1999-07-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Time and polarization resolved acoustic microscope
DE10151593A1 (de) * 2001-10-18 2003-04-30 Contitech Luftfedersyst Gmbh Abstands- und Druckmessung innerhalb einer Luftfeder
US7725167B2 (en) * 2005-07-13 2010-05-25 Clemson University Microwave imaging assisted ultrasonically
JP5124741B2 (ja) * 2006-03-13 2013-01-23 本多電子株式会社 音響インピーダンス測定方法、及び音響インピーダンス測定装置
JP5130451B2 (ja) * 2007-02-27 2013-01-30 国立大学法人豊橋技術科学大学 音響パラメータ測定装置、音響パラメータ測定装置用の試料支持体、音響パラメータ測定方法、及び超音波脳組織観察方法
JP2015090281A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 超音波測定方法および装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4205686A (en) * 1977-09-09 1980-06-03 Picker Corporation Ultrasonic transducer and examination method
US4503708A (en) * 1983-02-07 1985-03-12 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Reflection acoustic microscope for precision differential phase imaging

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Publication number Publication date
GB8500641D0 (en) 1985-02-13
GB2153997B (en) 1987-06-10
JPS60146152A (ja) 1985-08-01
GB2153997A (en) 1985-08-29
DE3500640A1 (de) 1985-07-18
CA1225733A (en) 1987-08-18
US4597293A (en) 1986-07-01
DE3500640C2 (de) 1986-07-03

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