JPH05288729A - Ultrasonic microscope - Google Patents

Ultrasonic microscope

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Publication number
JPH05288729A
JPH05288729A JP4084195A JP8419592A JPH05288729A JP H05288729 A JPH05288729 A JP H05288729A JP 4084195 A JP4084195 A JP 4084195A JP 8419592 A JP8419592 A JP 8419592A JP H05288729 A JPH05288729 A JP H05288729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
acoustic lens
data
complex
curve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4084195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Sasaki
靖夫 佐々木
Tomio Endo
富男 遠藤
Takeshi Yamagishi
毅 山岸
Mitsugi Sakai
貢 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP4084195A priority Critical patent/JPH05288729A/en
Publication of JPH05288729A publication Critical patent/JPH05288729A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a size and a cost of an ultrasonic microscope and realize highly reliable sample evaluation by means of a measured sound speed value including little error. CONSTITUTION:An ultrasonic microscope for measuring a V(z) curve of a sample to evaluate the sample comprises a means for obtaining complex V(z) data including from the V(z) curve to phase information and a sound speed measuring means 8 as a sound speed calculating means for obtaining a sound speed of a supersonic wave propagating medium 3 from the phase data of the complex V(z) data in a range where a distance between the sample and an acoustic lens is larger than a focal distance of the acoustic lens 2. A reflectance measuring means 9 for obtaining reflectance of the sample from the sound speed information obtained by the means 8 and the complex V(z) data is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料のV(z)特性を
測定して試料の性質を解析することのできる超音波顕微
鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic microscope capable of measuring V (z) characteristics of a sample and analyzing the properties of the sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】試料の弾性的性質を定量化したり、薄膜
の構造を評価するのに、試料の音響特性を利用するいわ
ゆるV(z)曲線による解析法がある。このV(z)曲
線は、超音波顕微鏡の基本的な機能を使うことによって
求めることができる。
2. Description of the Related Art In order to quantify the elastic properties of a sample and to evaluate the structure of a thin film, there is a so-called V (z) curve analysis method that utilizes the acoustic characteristics of the sample. This V (z) curve can be obtained by using the basic functions of the ultrasonic microscope.

【0003】一般的な超音波顕微鏡では、音響レンズに
よって収束させた超音波を試料に入射し、その試料から
の反射超音波を再び音響レンズに入射して電気的な反射
信号に変換する。この反射信号のピーク検波値をA/D
変換器を介してメモリに記憶している。
In a general ultrasonic microscope, ultrasonic waves converged by an acoustic lens are incident on a sample, and reflected ultrasonic waves from the sample are incident on the acoustic lens again and converted into electrical reflection signals. The peak detection value of this reflected signal is A / D
It is stored in the memory via the converter.

【0004】以上の一連の動作を、音響レンズを超音波
入射方向(Z方向)の各位置へ移動させて行い、音響レ
ンズのZ方向の各位置での各ピーク検波値を、音響レン
ズのZ方向の各位置に対応させて記憶する。そして記憶
されたピーク検波値を縦軸に、音響レンズ−試料間距離
zを横軸にとって表すと、V(z)曲線が得られる。こ
のV(z)曲線は、山と谷からなる物質固有の形を持っ
ている。
The above series of operations is performed by moving the acoustic lens to each position in the ultrasonic wave incident direction (Z direction), and each peak detection value at each position in the Z direction of the acoustic lens is calculated as Z of the acoustic lens. It is stored in association with each position in the direction. When the stored peak detection value is plotted on the vertical axis and the acoustic lens-sample distance z is plotted on the horizontal axis, a V (z) curve is obtained. This V (z) curve has a shape peculiar to a material consisting of peaks and valleys.

【0005】ここで、V(z)曲線の山と谷のピッチ間
隔をΔz、試料の表面弾性波速度(レイリー波の音速)
をVR 、使用周波数をf、音響レンズと試料との間に充
填される超音波伝播媒体としてのカプラ液体内の音速を
Voとすると、下記関係式が成り立つ。 Δz=VR 2 /(f・Vo) VR =(Δz・f・Vo)1/2 従って、V(z)曲線のピッチ間隔Δzから、試料の表
面波速度を求めることができる。上記したように、従来
のV(z)曲線を用いた物質の評価では、反射信号の大
きさのみに着目していた。
Here, between the pitch of the peak and the valley of the V (z) curve
Δz, the surface acoustic wave velocity of the sample (Sonic velocity of Rayleigh wave)
To VR, The working frequency is f, and the space between the acoustic lens and the sample is
The speed of sound in the coupler liquid as an ultrasonic wave propagation medium
If Vo, the following relational expression holds. Δz = VR 2 / (F ・ Vo) VR= (Δz · f · Vo)1/2  Therefore, from the pitch interval Δz of the V (z) curve,
The surface wave velocity can be obtained. As mentioned above, conventional
In the evaluation of the substance using the V (z) curve of
I was paying attention only to the size.

【0006】一方、最近になって反射超音波の位相も含
めた複素V(z)曲線を測定することにより、より有効
な情報が得られることが判ってきた。例えば、複素V
(z)曲線を逆フーリエ変換することにより試料の反射
関数を得ることができ、その反射関数から試料の表面波
音速だけでなく、縦波音速,横波音速をも知ることがで
きる。
On the other hand, it has recently been found that more effective information can be obtained by measuring the complex V (z) curve including the phase of the reflected ultrasonic wave. For example, complex V
The reflection function of the sample can be obtained by performing an inverse Fourier transform on the (z) curve, and it is possible to know not only the surface wave sound velocity of the sample but also the longitudinal and transverse wave sound velocities from the reflection function.

【0007】ところで、複素V(z)曲線を用いて試料
の解析を行う場合には、試料−音響レンズ間に充填され
ているカプラ液体の音速情報が必要となる。従来は、カ
プラ液体の周囲温度や水温測定などによって、カプラ液
体の音速を間接的に求めていた。
By the way, when the sample is analyzed using the complex V (z) curve, the sound velocity information of the coupler liquid filled between the sample and the acoustic lens is required. Conventionally, the speed of sound of the coupler liquid has been indirectly obtained by measuring the ambient temperature and water temperature of the coupler liquid.

【0008】例えば、カプラ液体として水を用いる場合
であれば、水の温度を測定または制御して、あるいは周
囲の大気温度を水の温度と見なして水温を求め、その水
温での音速を換算表から求めていた。
For example, when water is used as the coupler liquid, the temperature of the water is measured or controlled, or the ambient air temperature is regarded as the temperature of the water to obtain the water temperature, and the sound velocity at the water temperature is converted into a conversion table. Wanted from.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カプラ
液体の温度を測定したり、あるいは制御するためには、
温度測定装置,温度制御装置が必要となり装置が大型化
し、コストアップになるという欠点がある。
However, in order to measure or control the temperature of the coupler liquid,
Since a temperature measuring device and a temperature control device are required, the size of the device becomes large and the cost increases.

【0010】また試料から水中に溶出した不純物、又は
その他の理由により水中に混入した不純物の影響や、水
温の局所的な変化により、実際に超音波が伝播する経路
の温度と測定温度との間で誤差が生じる可能性がある。
Further, due to the influence of impurities eluted into water from the sample, or impurities mixed into water for other reasons, or the local change in water temperature, the temperature between the actual propagation path of ultrasonic waves and the measured temperature is There may be an error in.

【0011】さらに水以外のカプラ液体は、温度−音速
特性が明らかでない場合もあり、そのような場合には、
測定開始の前に使用するカプラ液体の温度−音速特性を
測定する必要がある。
Further, the temperature-sound velocity characteristics of coupler liquids other than water may not be clear. In such a case,
Before starting the measurement, it is necessary to measure the temperature-sonic velocity characteristic of the coupler liquid used.

【0012】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、温度測定装置,温度制御装置等の外部装置を
用いることなく、複素V(z)データを解析する一連の
過程の中でカプラ液体の音速情報を求めることにより装
置の小形化及びコストダウンを図ることができ、しかも
超音波が伝播する経路の音速情報を測定することにより
誤差のほとんど含まれない音速測定値を得ることがで
き、信頼性の高い試料評価を実現し得る超音波顕微鏡を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a series of processes for analyzing complex V (z) data without using an external device such as a temperature measuring device and a temperature control device. By obtaining the sound velocity information of the coupler liquid, it is possible to reduce the size of the device and reduce the cost, and by measuring the sound velocity information of the path through which the ultrasonic waves propagate, it is possible to obtain a sound velocity measurement value that contains almost no error. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic microscope that can perform sample evaluation with high reliability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の超音波顕微鏡は、音響レンズにより収束させ
た超音波を試料に入射しその試料からの反射超音波を電
気的な反射信号に変換して取込み、超音波の入射方向を
Z軸として、音響レンズ又は試料のZ軸方向の位置Zと
その位置に対応した前記反射信号の信号値Vとの関係を
表すV(z)曲線を測定し、そのV(z)曲線を解析し
て前記試料に関する情報を得るものであって、前記V
(z)曲線から前記反射超音波の位相情報まで含んだ複
素V(z)データを求める手段と、試料−音響レンズ間
距離が前記音響レンズの焦点距離よりも大なる範囲での
前記複素V(z)データの位相データから、試料−音響
レンズ間に充填された超音波伝播媒体の音速情報を求め
る音速測定手段と、前記音速測定手段によって求められ
た音速情報と前記複素V(z)データとから前記試料の
反射率を求める反射率測定手段とを具備したことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the ultrasonic microscope of the present invention is configured such that an ultrasonic wave converged by an acoustic lens is incident on a sample, and reflected ultrasonic waves from the sample are electrically reflected signals. V (z) curve representing the relationship between the position Z of the acoustic lens or the sample in the Z-axis direction and the signal value V of the reflected signal corresponding to that position, with the incident direction of the ultrasonic wave as the Z-axis. To obtain information about the sample by analyzing the V (z) curve of the V
A means for obtaining complex V (z) data including the (z) curve to the phase information of the reflected ultrasonic wave, and the complex V (in the range where the sample-acoustic lens distance is larger than the focal length of the acoustic lens. z) sound velocity measuring means for obtaining the sound velocity information of the ultrasonic wave propagation medium filled between the sample and the acoustic lens from the phase data of the data, the sound velocity information obtained by the sound velocity measuring means, and the complex V (z) data. And reflectance measuring means for obtaining the reflectance of the sample.

【0014】[0014]

【作用】本発明の超音波顕微鏡では、試料−音響レンズ
間距離を変化させた各位置で、音響レンズから試料に超
音波が入射され、その都度、試料からの反射超音波が反
射信号に変換されて取込まれる。そして各反射信号の複
素反射信号と音響レンズ又は試料の超音波入射方向の位
置とを対応させた複素V(z)データが測定される。こ
の様にして測定された試料の複素V(z)データが音速
測定手段へ与えられて、試料−音響レンズ間距離が音響
レンズの焦点距離よりも大なる範囲における反射超音波
の位相データから、超音波伝播媒体の音速情報が求めら
れる。その音速測定手段で求められた音速情報及び上記
複素V(z)データが反射率測定手段へ与えられて試料
の反射率が求められる。
In the ultrasonic microscope of the present invention, the ultrasonic wave is incident on the sample from the acoustic lens at each position where the distance between the sample and the acoustic lens is changed, and the reflected ultrasonic wave from the sample is converted into a reflected signal each time. It is taken in and taken. Then, complex V (z) data in which the complex reflection signal of each reflection signal and the position of the acoustic lens or the sample in the ultrasonic wave incident direction are associated with each other is measured. The complex V (z) data of the sample thus measured is given to the sound velocity measuring means, and from the phase data of the reflected ultrasonic wave in the range where the distance between the sample and the acoustic lens is larger than the focal length of the acoustic lens, Sound velocity information of the ultrasonic propagation medium is required. The sound velocity information obtained by the sound velocity measuring means and the complex V (z) data are given to the reflectance measuring means to obtain the reflectance of the sample.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1には本発明の一実施例に係る超音波顕
微鏡の機能ブロックが示されている。本実施例の超音波
顕微鏡は、高周波送受信部1から継続時間が周期の10
〜100倍程度のパルス波からなるバースト波が発生す
る。このバースト波が音響レンズ2へ供給されて不図示
のトランスデューサによって超音波に変換され、その超
音波を音響レンズ2によって収束させている。この音響
レンズ2によって収束させられる超音波がカプラ液体3
中を伝播して試料4に入射する。
FIG. 1 shows functional blocks of an ultrasonic microscope according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic microscope according to the present embodiment is provided with a high-frequency transmission / reception unit 1 with a duration of 10 cycles.
A burst wave consisting of a pulse wave of about 100 times is generated. This burst wave is supplied to the acoustic lens 2 and converted into ultrasonic waves by a transducer (not shown), and the ultrasonic waves are converged by the acoustic lens 2. The ultrasonic waves focused by the acoustic lens 2 are the coupler liquid 3
It propagates through the inside and enters the sample 4.

【0017】一方、試料4で反射した反射超音波が再び
音響レンズ2に入射し、その反射超音波がトランスデュ
ーサで電気的な反射信号に変換されて高周波送受信部1
へ入力されている。そして高周波送受信部1が入力した
反射信号の受信強度(V)をデータ記憶部5へ送出し、
そのデータ記憶部5が受信強度(V)を音響レンズ2の
超音波入射方向の位置(Z方向)に対応させて記憶して
いる。
On the other hand, the reflected ultrasonic wave reflected by the sample 4 enters the acoustic lens 2 again, and the reflected ultrasonic wave is converted into an electric reflected signal by the transducer, and the high frequency transmitting / receiving section 1 is obtained.
Has been entered into. Then, the reception intensity (V) of the reflected signal input by the high frequency transmission / reception unit 1 is sent to the data storage unit 5,
The data storage unit 5 stores the reception intensity (V) in association with the position of the acoustic lens 2 in the ultrasonic wave incident direction (Z direction).

【0018】また上記音響レンズ2はZステージ6によ
りZ方向へ移動自在に保持されている。そのZステージ
6はコントローラ7からZ位置信号を受信し、コントロ
ーラ7から指示されたZ位置に音響レンズ2を移動させ
るように動作する。さらに本実施例では複素V(z)デ
ータ作成手段及び音速測定手段としての音速演算部8
と、反射率測定手段としての反射率演算部9とを備えい
ている。
The acoustic lens 2 is held by a Z stage 6 so as to be movable in the Z direction. The Z stage 6 receives the Z position signal from the controller 7 and operates to move the acoustic lens 2 to the Z position instructed by the controller 7. Further, in this embodiment, the sound velocity calculator 8 as the complex V (z) data creating means and the sound velocity measuring means.
And a reflectance calculating section 9 as a reflectance measuring means.

【0019】上記音速演算部8はコントローラ7の制御
下で動作して、データ記憶部5に記憶されているV
(z)曲線を、反射超音波の位相情報まで含んだ複素V
(z)データに変換して、再びデータ記憶部5に記憶さ
せる機能を有する。またその複素V(z)データから後
述するアルゴリズムに従ってカプラ液体3の音速を算出
し、その求めた音速情報を再びデータ記憶部5へ格納す
る機能を有する。
The sound velocity calculation unit 8 operates under the control of the controller 7 and V stored in the data storage unit 5 is controlled.
(Z) Complex V that includes the phase information of the reflected ultrasonic wave
(Z) It has a function of converting it into data and storing it again in the data storage unit 5. It also has a function of calculating the sound velocity of the coupler liquid 3 from the complex V (z) data according to an algorithm described later, and storing the obtained sound velocity information in the data storage unit 5 again.

【0020】また上記反射率演算部9は、コントローラ
7の制御下で動作して、データ記憶部5に記憶されてい
る複素V(z)データ及び上記算出した音速情報とから
後述するアルゴリズムに従って試料4の反射率を算出
し、その求めた反射率情報を再びデータ記憶部5へ格納
する機能を有する。ここで、試料の複素V(z)データ
からカプラ液体3の温度及び試料の反射率を測定する手
法について説明する。試料の複素V(z)曲線は、
(1)式で表すことができる。
Further, the reflectance calculating section 9 operates under the control of the controller 7, and the complex V (z) data stored in the data storage section 5 and the calculated sound velocity information are used in accordance with an algorithm to be described later. 4 has a function of calculating the reflectance and storing the obtained reflectance information in the data storage unit 5 again. Here, a method of measuring the temperature of the coupler liquid 3 and the reflectance of the sample from the complex V (z) data of the sample will be described. The complex V (z) curve of the sample is
It can be expressed by equation (1).

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】ただし、Zは試料−音響レンズ間距離、P
は音響レンズの瞳関数、Krは音波の波数の動径成分、
Rは試料の反射率、Kzは音波の波数のz成分、Cは定
数である。 (1)式を次のように変形する。 複素V(z)=A(z)・B(z) …(3) A(z)=exp[−j・2K・Z] …(4)
Where Z is the distance between the sample and the acoustic lens, and P is
Is the pupil function of the acoustic lens, Kr is the radial component of the wave number of the sound wave,
R is the reflectance of the sample, Kz is the z component of the wave number of the sound wave, and C is a constant. The equation (1) is modified as follows. Complex V (z) = A (z) · B (z) (3) A (z) = exp [−j · 2K · Z] (4)

【0023】[0023]

【数2】 ただし、Kは音波の波数の大きさを示している。[Equation 2] However, K has shown the magnitude of the wave number of a sound wave.

【0024】複素V(z)曲線を上記したように分ける
ことにより、A(z)はZ変化に比例した反射超音波の
位相変化を表している。またB(z)は試料の表面特性
を反映した量となり、そのB(z)による振幅成分と位
相成分とは図2(a)(b)に示すようになる。なお、
図2(a)(b)に示すグラフは、音響レンズの焦点距
離と、試料−音響レンズ間の間隔とが一致する点をOに
取り、音響レンズが焦点距離よりも試料に近付く方向を
マイナス、逆に音響レンズが焦点距離よりも試料から離
れる方向をプラスに取っている。図2(b)から、Z>
Zo>0の範囲、すなわちZが焦点距離より十分長いと
ころでは、B(z)の位相は一定になっていることが判
る。したがって、測定された複素V(z)データのうち
Z>Zo>0の範囲にはA(z)の効果だけが含まれて
いることになる。本実施例では以下の(1)〜(3)の
手順でカプラ液体の音速を計算する。
By dividing the complex V (z) curve as described above, A (z) represents the phase change of the reflected ultrasonic wave in proportion to the Z change. Further, B (z) is an amount that reflects the surface characteristics of the sample, and the amplitude component and phase component due to B (z) are as shown in FIGS. In addition,
In the graphs shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the point where the focal length of the acoustic lens and the interval between the sample and the acoustic lens match is taken as O, and the direction in which the acoustic lens is closer to the sample than the focal length is minus. On the contrary, the direction in which the acoustic lens is farther from the sample than the focal length is positive. From FIG. 2 (b), Z>
It can be seen that the phase of B (z) is constant in the range of Zo> 0, that is, where Z is sufficiently longer than the focal length. Therefore, only the effect of A (z) is included in the range of Z>Zo> 0 in the measured complex V (z) data. In this embodiment, the sound velocity of the coupler liquid is calculated by the following procedures (1) to (3).

【0025】(1)測定された複素V(z)データから
B(z)の位相成分曲線が直線となる部分、すなわちZ
>0で位相がほぼ一定値となる部分を取り出す。具体的
には、B(z)曲線を表示して目視にて、位相がほぼ一
定値となる最も焦点距離よりのZ位置(Zo)をを探
す。 (2)位相がほぼ一定値となる部分における位相の傾き
Lを最小2乗法により決定する。 (3)L=4π/λ=4πν/cなる関係式より、λま
たはcを求める。ただし、νは周波数、λは位相、cは
音速である。また試料の反射率R(2cosθ)は下式
に基づいて求める。 R(u)=F-1[V(t)]/P2 (u) …(6) ただし、uは2cosθ、tはZ/λ、Fはフーリエ変
換を示している。なお、瞳関数Pは他の方法により予め
求めておく。以上のように構成された本実施例の動作に
ついて説明する。
(1) From the measured complex V (z) data, the portion where the phase component curve of B (z) becomes a straight line, that is, Z
The part where the phase is almost constant when> 0 is taken out. Specifically, the B (z) curve is displayed and visually searched for the Z position (Zo) from the focal length where the phase has a substantially constant value. (2) The slope L of the phase in the portion where the phase has a substantially constant value is determined by the method of least squares. (3) Obtain λ or c from the relational expression L = 4π / λ = 4πν / c. Here, ν is frequency, λ is phase, and c is speed of sound. The reflectance R (2cos θ) of the sample is calculated based on the following equation. R (u) = F -1 [V (t)] / P 2 (U) (6) where u is 2cos θ, t is Z / λ, and F is Fourier transform. The pupil function P is obtained in advance by another method. The operation of this embodiment configured as described above will be described.

【0026】先ず、試料4のV(z)曲線を測定する。
この場合は、コントローラ7からZステージ6へZ方向
の位置指令が送出され、音響レンズ2のZ位置が確定し
たところでコントローラ7から高周波送受信部1へ送信
トリガ信号が与えられて試料4に超音波が入射される。
この超音波に対する反射信号の受信強度(V)がデータ
記憶部5に記憶される。データ記憶部5は、高周波送受
信部1から入力する受信強度(V)とコントローラ7か
ら入力するZ方向の位置指令値とを対応させて記憶す
る。この様な動作を、音響レンズ2を試料4に最も近付
けた位置から最も離間させた位置までの複数のZ位置で
繰り返すことにより、データ記憶部5にV(z)曲線の
データが格納される。
First, the V (z) curve of Sample 4 is measured.
In this case, a position command in the Z direction is sent from the controller 7 to the Z stage 6, and when the Z position of the acoustic lens 2 is determined, a transmission trigger signal is given from the controller 7 to the high frequency transmitting / receiving unit 1 and the ultrasonic wave is applied to the sample 4. Is incident.
The reception intensity (V) of the reflected signal for this ultrasonic wave is stored in the data storage unit 5. The data storage unit 5 stores the reception intensity (V) input from the high frequency transmission / reception unit 1 and the position command value in the Z direction input from the controller 7 in association with each other. By repeating such an operation at a plurality of Z positions from the position where the acoustic lens 2 is closest to the sample 4 to the position where it is farthest from the sample 4, data of the V (z) curve is stored in the data storage unit 5. ..

【0027】この様にしてV(z)曲線が測定されたコ
ントローラ7から音速演算部8へ動作開始の指令が与え
られる。この動作開始指令が与えられる音速演算部8
は、第1のステップの処理を実行する。第1のステップ
では、データ記憶部5から測定したV(z)データを読
出して複素V(z)データに変換する。第2のステップ
でその複素V(z)データから図2(b)に示すような
B(z)曲線を計算する。この計算されたB(z)曲線
はコントローラ9によって表示装置10に表示される。
In this way, the controller 7 whose V (z) curve has been measured gives an operation start command to the sonic velocity calculator 8. Sound velocity calculator 8 to which this operation start command is given
Executes the process of the first step. In the first step, the measured V (z) data is read from the data storage unit 5 and converted into complex V (z) data. In the second step, a B (z) curve as shown in FIG. 2 (b) is calculated from the complex V (z) data. The calculated B (z) curve is displayed on the display device 10 by the controller 9.

【0028】オペレータから、表示したB(z)曲線に
対して、Zが十分に0よりも大きいところで位相が直線
になるZoが入力されると、音速演算部8は第3のステ
ップの処理を実行する。この第3のステップでは、最小
2乗法によりB(z)曲線のZ>Zoの範囲に最も近似
した直線を決定し、その直線の傾きL(argV=L・
Z+const )を求める。直線の傾きLが求められると次
にステップ4の処理を実行する。ステップ4では、L=
4π/λの関係式を利用して、水中音波の波長λを求め
る。
When the operator inputs Zo where the phase becomes a straight line when Z is sufficiently larger than 0 with respect to the displayed B (z) curve, the sound velocity calculation unit 8 performs the processing of the third step. Run. In this third step, a straight line most approximated to the range of Z> Zo of the B (z) curve is determined by the least squares method, and the slope L (argV = L.multidot.L) of the straight line is determined.
Z + const) is calculated. When the slope L of the straight line is obtained, the process of step 4 is executed next. In step 4, L =
The wavelength λ of the underwater acoustic wave is obtained using the relational expression of 4π / λ.

【0029】コントローラ7は、音速演算部8がステッ
プ1〜4の処理を完了して水中音波の波長λを求める
と、その水中音波の波長λを反射率演算部9へ与え試料
の反射率Rを計算させる。反射率演算部9では、入力さ
れた波長λを用いて上記(6)式から試料の反射率を測
定する。
When the sound velocity calculator 8 completes the processing of steps 1 to 4 and obtains the wavelength λ of the underwater sound wave, the controller 7 gives the wavelength λ of the underwater sound wave to the reflectance calculator 9 and the reflectance R of the sample. To calculate. The reflectance calculator 9 measures the reflectance of the sample from the above equation (6) using the input wavelength λ.

【0030】この様に本実施例によれば、位相も含めた
複素V(z)データを測定し、その複素V(z)データ
からカプラ液体3の音速を測定するようにしたので、従
来必要とされた温度測定装置や温度制御装置等の外部装
置を削減することができ、装置の小形化が図られると共
にコストダウンを図ることもできる。
As described above, according to this embodiment, the complex V (z) data including the phase is measured, and the sound velocity of the coupler liquid 3 is measured from the complex V (z) data. It is possible to reduce the number of external devices such as the temperature measurement device and the temperature control device, which can reduce the size of the device and reduce the cost.

【0031】またカプラ液体中を超音波が伝播した経路
の音速情報が得られるので、カプラ液体の温度を間接的
に測定するのに比べて、得られた音速測定値にほとんど
誤差が含まれない。この結果、試料評価の信頼性を向上
することができる。
Further, since the sound velocity information of the path through which the ultrasonic wave propagates in the coupler liquid is obtained, the obtained sound velocity measurement value has almost no error as compared with the case where the temperature of the coupler liquid is indirectly measured. .. As a result, the reliability of sample evaluation can be improved.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、温
度測定装置,温度制御装置等の外部装置を用いることな
く、複素V(z)データを解析する一連の過程の中でカ
プラ液体の音速情報を求めることにより装置の小形化及
びコストダウンを図ることができ、しかも超音波が伝播
する経路の音速情報を測定することにより誤差のほとん
ど含まれない音速測定値を得ることができ、信頼性の高
い試料評価を実現し得る超音波顕微鏡を提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, the coupler liquid is analyzed in a series of processes for analyzing complex V (z) data without using an external device such as a temperature measuring device and a temperature control device. It is possible to reduce the size and cost of the device by obtaining the sound velocity information of, and it is possible to obtain a sound velocity measurement value that contains almost no error by measuring the sound velocity information of the path through which the ultrasonic waves propagate, An ultrasonic microscope that can realize highly reliable sample evaluation can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例に係る超音波顕微鏡の機能ブ
ロック図。
FIG. 1 is a functional block diagram of an ultrasonic microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】B(z)の振幅特性及び位相特性曲線を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing amplitude characteristic and phase characteristic curves of B (z).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…高周波送受信部、2…音響レンズ、3…カプラ液
体、4…試料、5…データ記憶部、6…Zステージ、7
…コントローラ、8…音速演算部、9…反射率演算部、
10…表示装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High frequency transmission / reception part, 2 ... Acoustic lens, 3 ... Coupler liquid, 4 ... Sample, 5 ... Data storage part, 6 ... Z stage, 7
... controller, 8 ... sound velocity calculation unit, 9 ... reflectance calculation unit,
10 ... Display device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 貢 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsugu Sakai 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音響レンズにより収束させた超音波を試
料に入射しその試料からの反射超音波を電気的な反射信
号に変換して取込み、超音波の入射方向をZ軸として、
音響レンズ又は試料のZ軸方向の位置Zとその位置に対
応した前記反射信号の信号値Vとの関係を表すV(z)
曲線を測定し、そのV(z)曲線を解析して前記試料に
関する情報を得る超音波顕微鏡において、 前記V(z)曲線から前記反射超音波の位相情報まで含
んだ複素V(z)データを求める手段と、 試料−音響レンズ間距離が前記音響レンズの焦点距離よ
りも大なる範囲での前記複素V(z)データの位相デー
タから、試料−音響レンズ間に充填された超音波伝播媒
体の音速情報を求める音速測定手段と、 前記音速測定手段によって求められた音速情報と前記複
素V(z)データとから前記試料の反射率を求める反射
率測定手段と、を具備したことを特徴とする超音波顕微
鏡。
1. An ultrasonic wave converged by an acoustic lens is incident on a sample, reflected ultrasonic waves from the sample are converted into an electric reflection signal and taken in, and the incident direction of the ultrasonic wave is set as a Z axis.
V (z) representing the relationship between the position Z of the acoustic lens or the sample in the Z-axis direction and the signal value V of the reflected signal corresponding to that position
In an ultrasonic microscope that measures a curve and analyzes the V (z) curve to obtain information about the sample, the complex V (z) data including the V (z) curve to the phase information of the reflected ultrasound is obtained. A means for obtaining the ultrasonic propagation medium filled between the sample and the acoustic lens based on the phase data of the complex V (z) data in a range in which the distance between the sample and the acoustic lens is larger than the focal length of the acoustic lens. It is characterized by further comprising sonic velocity measuring means for obtaining sonic velocity information, and reflectance measuring means for obtaining the reflectance of the sample from the sonic velocity information obtained by the sonic velocity measuring means and the complex V (z) data. Ultrasonic microscope.
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