JPH0365495B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0365495B2 JPH0365495B2 JP57049899A JP4989982A JPH0365495B2 JP H0365495 B2 JPH0365495 B2 JP H0365495B2 JP 57049899 A JP57049899 A JP 57049899A JP 4989982 A JP4989982 A JP 4989982A JP H0365495 B2 JPH0365495 B2 JP H0365495B2
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- JP
- Japan
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- lens
- conical
- cylinder
- ultrasonic microscope
- line segment
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、材料の非破壊検査等に好適な超音波
顕微鏡レンズに関するものである。
顕微鏡レンズに関するものである。
最近、超音波顕微鏡が開発され、これによつて
固体表面下のミクロン程度の大きさの微小欠陥を
非破壊検査することが可能になつた。この超音波
顕微鏡は、超音波ビームをレンズで絞ることによ
り小さなスポツトとし、これによつて試料の表面
上を走査しながら反射強度を各場所ごとに記録
し、２次元的に走査した結果をデイスプレイに表
示するものであり、弾性波に対する応答性の違い
により機械的性質に対応した表示画面を得ること
ができる。
固体表面下のミクロン程度の大きさの微小欠陥を
非破壊検査することが可能になつた。この超音波
顕微鏡は、超音波ビームをレンズで絞ることによ
り小さなスポツトとし、これによつて試料の表面
上を走査しながら反射強度を各場所ごとに記録
し、２次元的に走査した結果をデイスプレイに表
示するものであり、弾性波に対する応答性の違い
により機械的性質に対応した表示画面を得ること
ができる。
しかるに、現在用いられている超音波顕微鏡レ
ンズは凹球面レンズであつて、これにより超音波
ビームを焦点に収束させているため、レンズと対
象物体との間の距離を一定にすると、焦点の位置
によつて決まる特定の深さの層の観察に限られる
ことになる。つまり、焦点深度が小さい。
ンズは凹球面レンズであつて、これにより超音波
ビームを焦点に収束させているため、レンズと対
象物体との間の距離を一定にすると、焦点の位置
によつて決まる特定の深さの層の観察に限られる
ことになる。つまり、焦点深度が小さい。
これに対し、一般的な工業製品の非破壊検査で
は、欠陥の正確な位置の検出よりも欠陥の有無を
検出すればよいという場合が少なくない。このよ
うな非破壊検査に既存の超音波顕微鏡を用い、厚
い層を全体的に観察しようとすると、レンズと物
体表面の間の距離を何通りかに変えて多数枚のス
ライス像を撮る必要がある。これは、厚い層を少
ない労力で能率的に非破壊検査しようとする場合
に望ましいことではない。
は、欠陥の正確な位置の検出よりも欠陥の有無を
検出すればよいという場合が少なくない。このよ
うな非破壊検査に既存の超音波顕微鏡を用い、厚
い層を全体的に観察しようとすると、レンズと物
体表面の間の距離を何通りかに変えて多数枚のス
ライス像を撮る必要がある。これは、厚い層を少
ない労力で能率的に非破壊検査しようとする場合
に望ましいことではない。
叙上に鑑み、本発明は、焦点深度の大きい超音
波顕微鏡レンズを開発し、１回の撮像で比較的厚
い層の非破壊検査を完了できるようにすることを
目的とするものである。
波顕微鏡レンズを開発し、１回の撮像で比較的厚
い層の非破壊検査を完了できるようにすることを
目的とするものである。
かかる目的を達成するため、本発明の超音波顕
微鏡レンズは、単結晶アルミナ又は溶融石英から
なる円筒の先端面に円錐状の凹みを設けて、屈折
した収束ビームにその円錐の中心線上に線分上に
焦点を結ばせるための円錐面を形成し、上記円筒
の先端面に対向する基端面に圧電薄膜を設けるこ
とにより構成される。
微鏡レンズは、単結晶アルミナ又は溶融石英から
なる円筒の先端面に円錐状の凹みを設けて、屈折
した収束ビームにその円錐の中心線上に線分上に
焦点を結ばせるための円錐面を形成し、上記円筒
の先端面に対向する基端面に圧電薄膜を設けるこ
とにより構成される。
而して、かかる構成によれば、円錐面において
屈折した収束ビームが上記線分上において焦点を
結ぶため、焦点深度の大きい超音波顕微鏡レンズ
を得ることができる。
屈折した収束ビームが上記線分上において焦点を
結ぶため、焦点深度の大きい超音波顕微鏡レンズ
を得ることができる。
以下に図面を参照して本発明の実施例について
詳述する。
詳述する。
第１図に示す音響レンズ１は、単結晶アルミナ
（サフアイヤ）又は溶融石英（石英ガラス）から
なる円筒の先端外周をテーパ面２とし、かつその
先端面の中心に円錐状の凹み３を設け、円錐面４
を形成したものである。円錐状の凹み３の内部に
は、エポキシ樹脂やブチルゴム等からなる吸音体
５を埋設するが、その位置は円錐状凹み３の頂点
からその凹み３の深さの略1/3までであり、即ち
第１図において円錐状凹み３の頂点Ｂから長さ
DE＝１／３を直径とする位置までである。
（サフアイヤ）又は溶融石英（石英ガラス）から
なる円筒の先端外周をテーパ面２とし、かつその
先端面の中心に円錐状の凹み３を設け、円錐面４
を形成したものである。円錐状の凹み３の内部に
は、エポキシ樹脂やブチルゴム等からなる吸音体
５を埋設するが、その位置は円錐状凹み３の頂点
からその凹み３の深さの略1/3までであり、即ち
第１図において円錐状凹み３の頂点Ｂから長さ
DE＝１／３を直径とする位置までである。
一方、上記円筒における基端面、即ち円錐状凹
み３を設けた側と反対の側の端面には、接地電極
６、圧電薄膜７、信号電極８を蒸着し、これをケ
ース９に固定して、通常の超音波顕微鏡に既存の
レンズと同様に取付けて使用する。
み３を設けた側と反対の側の端面には、接地電極
６、圧電薄膜７、信号電極８を蒸着し、これをケ
ース９に固定して、通常の超音波顕微鏡に既存の
レンズと同様に取付けて使用する。
上記構成を有する超音波顕微鏡レンズにおいて
は、第２図に示すように、圧電薄膜で励起された
平行超音波ビームA′A―――→〜C′C―――→が円錐面
４に
よつて一定の角度で屈折し、収束ビームAP→〜
DR→、ER→〜CQ→に変換される。
は、第２図に示すように、圧電薄膜で励起された
平行超音波ビームA′A―――→〜C′C―――→が円錐面
４に
よつて一定の角度で屈折し、収束ビームAP→〜
DR→、ER→〜CQ→に変換される。
従つて、レンズの内側から出る収束ビームDR→
及びER→が対象物体１０上の点Ｒで焦点を結ぶよ
うにそれらを配置すれば、レンズにおいて上記ビ
ームDR及びERよりも外側から出る収束ビームが
物体１０の表面で屈折し、物体１０内において円
錐面の中心線上の線分RSの上で焦点を結ぶこと
になり、線分RS上に微小欠陥がある場合には、
それが鋭く絞られたビームで照射されるため、反
射波が生じて検出されることになる。吸音体５
は、不必要なビームや乱反射したビームを吸収さ
せるためのものである。
及びER→が対象物体１０上の点Ｒで焦点を結ぶよ
うにそれらを配置すれば、レンズにおいて上記ビ
ームDR及びERよりも外側から出る収束ビームが
物体１０の表面で屈折し、物体１０内において円
錐面の中心線上の線分RSの上で焦点を結ぶこと
になり、線分RS上に微小欠陥がある場合には、
それが鋭く絞られたビームで照射されるため、反
射波が生じて検出されることになる。吸音体５
は、不必要なビームや乱反射したビームを吸収さ
せるためのものである。
なお、第２図に示す角度αは、
α−sin-1（VC／VAsinα）＝sin-1（VC／VL）
を満たすか、これよりもやや大きくするのが望ま
しい。ここで、VA、VC、VLは、それぞれレンズ
中での縦波音速、カツプラーとして用いる液体中
の音速、及び検査する物体中の縦波音速である。
角度αをこのように選ぶと、物体内には波長の短
い横波のみが励起されて波長の長い縦波が励起さ
れず、その結果、分解能が高められる。
しい。ここで、VA、VC、VLは、それぞれレンズ
中での縦波音速、カツプラーとして用いる液体中
の音速、及び検査する物体中の縦波音速である。
角度αをこのように選ぶと、物体内には波長の短
い横波のみが励起されて波長の長い縦波が励起さ
れず、その結果、分解能が高められる。
このような本発明の超音波顕微鏡レンズによれ
ば、対象物体内における線分上に焦点を結ばせる
ことができるため、比較的厚い層の非破壊検査を
簡単に実施することができ、しかもその構造が非
常に簡単で、加工も極めて容易に行うことができ
る。
ば、対象物体内における線分上に焦点を結ばせる
ことができるため、比較的厚い層の非破壊検査を
簡単に実施することができ、しかもその構造が非
常に簡単で、加工も極めて容易に行うことができ
る。
また、プラスチツクを用いた低周波用の探触子
は提案されているが、プラスチツクでは吸収が大
きく、高周波化に限界があつて、分解能も高々
0.1mm程度にしかならないが、本発明では単結晶
アルミナや溶融石英という吸収の小さい材料を用
いるので、比較的容易に高周波化を行い、ミクロ
ン程度の分解能を得ることができる。
は提案されているが、プラスチツクでは吸収が大
きく、高周波化に限界があつて、分解能も高々
0.1mm程度にしかならないが、本発明では単結晶
アルミナや溶融石英という吸収の小さい材料を用
いるので、比較的容易に高周波化を行い、ミクロ
ン程度の分解能を得ることができる。
第１図は本発明の超音波顕微鏡レンズの実施例
を示す断面図、第２図はその作用説明図である。 ３……円錐状凹み、４……円錐面、７……圧電
薄膜。
を示す断面図、第２図はその作用説明図である。 ３……円錐状凹み、４……円錐面、７……圧電
薄膜。
Claims (1)
- １ 単結晶アルミナ又は溶融石英からなる円筒の
先端面に円錐状の凹みを設けて、屈折した収束ビ
ームにその円錐の中心線上に線分上に焦点を結ば
せるための円錐面を形成し、上記円筒の先端面に
対向する基端面に圧電薄膜を設けたことを特徴と
する超音波顕微鏡レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049899A JPS58166258A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 超音波顕微鏡レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57049899A JPS58166258A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 超音波顕微鏡レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58166258A JPS58166258A (ja) | 1983-10-01 |
| JPH0365495B2 true JPH0365495B2 (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=12843860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57049899A Granted JPS58166258A (ja) | 1982-03-27 | 1982-03-27 | 超音波顕微鏡レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58166258A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0658222B2 (ja) * | 1984-09-27 | 1994-08-03 | 凸版印刷株式会社 | 超音波顕微鏡レンズ |
| DE3931048A1 (de) * | 1989-09-16 | 1991-04-11 | Leica Industrieverwaltung | Konisches ultraschallwellen-ablenkelement |
| CN113092381A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-07-09 | 南昌大学 | 一种适用于光声显微成像大景深探测的声光耦合棱镜 |
-
1982
- 1982-03-27 JP JP57049899A patent/JPS58166258A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58166258A (ja) | 1983-10-01 |
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