JPH07120442A

JPH07120442A - 超音波顕微鏡

Info

Publication number: JPH07120442A
Application number: JP5263684A
Authority: JP
Inventors: Sakae Takeda; 栄竹田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】目的とする反射波に対して確実にゲートを設
定することを可能にする。【構成】受信信号内の送信エコーおよび音響レンズ内
反射エコーを含むように設定された時間幅を有する遅延
パルスを発生する遅延パルス発生手段３０と、遅延パル
スに応じて受信信号に対してゲートを設定するゲート手
段３７と、遅延パルスの立ち下がり後において受信信号
が閾値を越えると判定信号を出力する判定手段２６と、
遅延パルスのタイミングと判定信号が出力されるタイミ
ングとの相対的時間差に基づいて、次回の物性値測定に
おけるゲートが干渉波に追従するように遅延パルスの時
間幅を制御する制御手段２７、３３、３４とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料の物性解析などに
用いられる超音波顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の超音波顕微鏡の一例の概
略構成を示す図であり、以下、本図により超音波顕微鏡
による試料の観察動作を説明する。。試料台１０上に置
かれた試料６にカップラントと呼ばれる媒体（例えば
水）５を滴下し、超音波探触子（送受信型）４を接触さ
せる。送信器１からバースト状の電気信号をサーキュレ
ータ３を介して探触子４に印加する。探触子４は電気信
号を超音波信号に変換し、探触子４の端部に設けられた
レンズで集束してカップラント５を介して試料６に超音
波信号を入射する。試料６の表面層で反射・散乱する超
音波信号は同じレンズに入射して探触子４により電気信
号に変換された後、サーキュレータ３を介して受信器２
に送信される。受信器２に送信された電気信号は適当に
増幅され、ピーク検出器７に送信される。

【０００３】この際、図８に示す試料表面からのレンズ
中心近傍の直接反射波１４と弾性表面波１５とが干渉し
て、図９に示すような両者の位相差により干渉波に大き
な振幅変化が起こる。この干渉波が電気信号に変換され
て、サーキュレータ３を介して受信器２に送信される。

【０００４】この状態で、探触子４と試料６との間の距
離を、ＣＰＵ９からの命令により制御器１３から制御信
号（パルス）を送出することでＺ軸移動装置１１により
一定方向に変化させ、ピーク検出器７から得られるピー
ク値を測定すると、前述した直接反射波と弾性表面波と
の位相変化によりピーク値が変化する。そこで、このピ
ーク値をＡ／Ｄ変換器８を介してＣＰＵ９により取り込
み、これをディスプレイ１２上に表示すると、図１０に
示すような曲線が得られる。これをＶ（ｚ）曲線と呼
び、縦軸はピーク値Ｖ、横軸は探触子４と試料６との間
の距離ｚである。なお、ｚの値は、探触子４のレンズの
焦点位置から試料６に向かう方向を負とし、通常は負の
値のみ測定する。このＶ（ｚ）曲線は試料６の弾性表面
波の音速に依存する形状を有しており、従って、測定対
象たる試料６のＶ（ｚ）曲線を求めることで試料６の弾
性表面波の音速を測定することができる。具体的には、

【数１】により試料６の弾性表面波の音速Ｃ_rが求められる。こ
こで、Ｃ_wはカップラント５の音速、ｆは超音波の周波
数、ΔｚはＶ（ｚ）曲線の周期（図１０参照）である。

【０００５】この際、干渉波（図９）を送信波や探触子
４のレンズ内反射波と区別するために、ピーク検出器７
は不図示のゲート設定手段を内蔵し、受信器２で増幅さ
れた受信信号にはこのゲート設定手段によりゲートが設
定され、干渉波のみが抽出されてそのピーク値が検出さ
れる。ただし、探触子４と試料６との間の距離により受
信信号中の干渉波の位置も変化するので、干渉波の位置
に応じてゲートを設定する位置を追従させる必要があ
る。

【０００６】従来のゲート設定方法としては、探触子４
の移動量をポテンショメータ等により検出してこの移動
量に追従してゲート設定位置を移動させる方法（実公昭
６１−４８４０号公報参照）や、探触子４の送り量ピッ
チに対応してゲート設定位置を追従、移動させる方法
（特開平４−２８６９５４号公報参照）などがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のゲート設定方法では、試料表面から探触子まで
の距離や探触子の移動量といった情報を予め求めておく
か、あるいは既知として所定値を入力しておく必要があ
ったので、情報入力の精度によりゲート追従の精度が左
右されるとともに、情報計測時の環境と実際のＶ(ｚ)曲
線測定時の環境とが異なる場合はその分が誤差となるお
それがあった。

【０００８】例えば、上述の特開平４ー２８６９５４号
公報に開示された技術においては、最初に探触子４の焦
点位置が試料６の表面に合致した位置における干渉波の
時間軸上の位置を基準とし、探触子４のＺ軸方向の送り
ピッチに対応した時間遅れをこの基準位置に対して与え
ることによってゲート設定位置を追従させている。この
ため、干渉波の時間軸上の位置の精度がそのままゲート
追従の精度となり、時間軸上の位置測定の誤差がゲート
追従に反映してしまうとともに、基準位置測定時と実際
のＶ(ｚ)曲線測定時とにおいてカップラント５の温度が
変化して超音波の音速が変化してしまうとその分がゲー
ト追従の誤差になりうる。

【０００９】そこで、受信信号に対して所定のスレッシ
ョルドレベル（閾値）を設定して干渉波の時間軸位置を
検出し、干渉波の時間軸位置に基づいてゲートを干渉波
に追従させることが考えられる。

【００１０】一例として、図１１(ａ)に示すように、受
信信号中には送信波Ｔ、レンズ内反射波Ｌおよび干渉波
Ｓが順に受信されるので、図１１(ｂ)に示すように送信
波Ｔおよびレンズ内反射波Ｌを含む時間幅を有する遅延
パルスを設定し、この遅延パルスの立ち下がりから受信
信号を監視して受信信号のレベルが閾値ｖ_T（図１１
(ａ)参照）を越えた時点でゲートを開き、図１１(ｃ)に
示すように所定時間幅のゲートを設定することにより干
渉波Ｓのみを抽出することができる。この際、レンズ内
反射波Ｌと干渉波Ｓとの間に存在するノイズＮ（図１２
(ａ)参照）によりゲートが誤動作することを防止するた
めに、遅延パルスの立ち下がり位置をなるべく干渉波Ｓ
に近づけることが好ましい。

【００１１】しかしながら、Ｖ(ｚ)曲線を測定するため
には探触子と試料との間の距離の順次変化させる必要が
あり、これに連れて干渉波Ｓの時間軸位置も変化するた
め、図１１(ｄ)に示すように干渉波Ｓが遅延パルス内に
含まれてしまうとゲートの設定が不可能または困難にな
ってしまうおそれがある。

【００１２】一方、図１２(ｂ)に示すように遅延パルス
の時間幅を短くして干渉波Ｓが遅延パルスに含まれない
ようにした場合、図１２(ａ)に示すように今度はレンズ
内反射波Ｌと干渉波Ｓとの間に存在するノイズＮの存在
によりゲートが誤動作し、図１２(ｃ)に示すようにゲー
トが干渉波Ｓに確実に追従しないおそれがある。

【００１３】本発明の目的は、目的とする反射波に対し
て確実にゲートを設定することの可能な超音波顕微鏡を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、超音波振動子で発生し
た超音波を音響レンズを介して試料２４に照射し、この
試料２４の表面で直接反射して得られる直接反射波と試
料表面近傍に励起された表面波との干渉波を超音波探触
子２４で受信して受信信号を得て、干渉波の位相変化に
より試料の物性値を測定する超音波顕微鏡に適用され
る。そして、上述の目的は、受信信号内の送信エコーお
よび音響レンズ内反射エコーを含むように設定された時
間幅を有する遅延パルスを発生する遅延パルス発生手段
３０と、遅延パルスに応じて受信信号に対してゲートを
設定するゲート手段３７と、遅延パルスの立ち下がり後
において受信信号が閾値を越えると判定信号を出力する
判定手段２６と、遅延パルスのタイミングと判定信号が
出力されるタイミングとの相対的時間差に基づいて、次
回の物性値測定におけるゲートが干渉波に追従するよう
に遅延パルスの時間幅を制御する制御手段２７、３３、
３４とを設けることにより達成される。

【００１５】ここで、ゲート手段３７は、遅延パルスの
立ち下がりから所定時間経過後にゲートを開くことが好
ましい。この場合、制御手段は、遅延パルスの立ち下が
りから充電を開始するコンデンサ３３の充電量により判
定信号出力までの相対的時間差を計時する計時手段３４
を備えていることが好ましい。あるいは、ゲート手段３
７は、遅延パルスの立ち下がりによりゲートを開くこと
が好ましい。

【００１６】

【作用】判定手段２６は、遅延パルス発生手段３０によ
り発生された遅延パルスの立ち下がり後において受信信
号が閾値を越えると判定信号を出力し、制御手段２７、
３３、３４は、遅延パルスのタイミングと判定信号が出
力されるタイミングとの相対的時間差に基づいて、次回
の物性値測定におけるゲートが試料２４からの干渉波に
追従するように遅延パルスの時間幅を制御する。したが
って、一度遅延パルスの立ち下がりを干渉波に近付けて
設定しておけば、干渉波が移動しても遅延パルスの時間
幅がこれに応じて制御され、遅延パルスの立ち下がりを
常に干渉波に近付けた状態にすることができる。

【００１７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【実施例】

−第１実施例− 図１は、本発明による超音波顕微鏡の第１実施例を示す
図であり、その要部の回路構成を示すブロック図であ
る。図１において、２０は発振回路であり、不図示のク
ロック回路からのトリガ信号によりバースト波状の高周
波電圧を発生する。発振回路２０からの高周波電圧は方
向性結合器２１を介して超音波探触子２２に供給され
る。超音波探触子２２は圧電素子（超音波振動子）およ
び音響レンズ（共に不図示）を備え、この圧電素子に高
周波電圧が供給されることにより超音波が発生し、音響
レンズおよび水などの超音波伝播媒質２３を介して試料
２４に超音波が照射される。試料２４からの反射超音波
は、上述と逆の経路を辿って超音波探触子２２の圧電素
子により電気信号により変換され、方向性結合器２１を
介して受信回路２５に入力される。

【００１８】受信回路２５は超音波探触子２２の受信信
号を増幅し、これを比較回路２６へ送出する。比較回路
２６は、入力された受信信号と基準電圧ｖ_Tとを比較
し、受信信号が基準電圧ｖ_Tより大きい場合に判定信号
をマイクロコンピュータ２７に送出する。

【００１９】また、受信回路２５からの受信信号はピー
ク検出回路２８にも入力される。このピーク検出回路２
８は、後述のゲート回路３７により設定されたゲート内
における受信信号のピーク値を検出し、出力する。ピー
ク検出回路２８の出力は、従来の超音波顕微鏡と同様に
不図示のＡ／Ｄコンバータを介してマイクロコンピュー
タ２７に出力され、Ｖ(ｚ)曲線測定用のデータとなる。

【００２０】３０は遅延回路であり、不図示のクロック
回路からのトリガ信号により所定時間幅の遅延パルスを
発生する。遅延パルスの時間幅は可変であり、マイクロ
コンピュータ２７からの指令値により制御される。遅延
パルスはスイッチ回路３１に入力され、スイッチ回路３
１は遅延パルスの立ち下がりにより定電流回路３２をオ
ンする。定電流回路３２からの出力により一端が接地さ
れたコンデンサ３３が充電され、その端子間電圧はＡ／
Ｄコンバータ３４によりデジタル値に変換され、マイク
ロコンピュータ２７に入力される。マイクロコンピュー
タ２７は、比較回路２６から判定信号が入力された時点
におけるＡ／Ｄコンバータ３４の出力を読み取り、読み
取った値に応じて遅延パルス時間幅指令値を送出する。
この指令値はＤ／Ａコンバータ３５によりアナログ値に
変換されて遅延回路３０に入力される。また、比較回路
２６からの判定信号もスイッチ回路３１に入力され、ス
イッチ回路３１は判定信号の入力により定電流回路３２
をオフする。

【００２１】また、遅延回路３０からの遅延パルスは遅
延回路３６にも入力され、遅延回路３６は遅延回路３０
の遅延パルスの立ち下がりにより固定時間幅を有する遅
延パルスを発生する。遅延回路３６からの遅延パルスは
ゲート回路３７に入力され、ゲート回路３７はこの遅延
パルスの立ち下がりにより固定時間幅のゲートを開く。
設定されたゲートはピーク検出回路２８に入力される。

【００２２】次に、図１〜図４を参照して、本実施例の
超音波顕微鏡の動作について説明する。不図示のクロッ
ク回路から図２(ａ)に示すようなトリガ信号が発振回路
２０に入力されると発振回路２０がバースト波状の高周
波電圧を発生し、この高周波電圧により超音波探触子２
２から超音波が発生して媒質２３を介して試料２４に照
射される。試料２４からの反射超音波は超音波探触子２
２により電気信号に変換され、受信回路２５により増幅
される。受信回路２５から出力される受信信号は、たと
えば図２(ｂ)に示すようなものであり、送信波Ｔ、レン
ズ内反射波Ｌおよび干渉波Ｓが時系列的に順次受信され
ている。

【００２３】一方、図２(ａ)に示すトリガ信号により、
遅延回路３０は図２(ｃ)に示すような時間幅ｔ_dの遅延
パルスを発生する。上述のように遅延回路３０から出力
される遅延パルスの時間幅は可変になっている。図２
(ｃ)に示す時間幅ｔ_dは測定開始時の初期値であり、こ
の初期値ｔ_dは、送信波Ｔおよびレンズ内反射波Ｌが遅
延パルス内に含まれるように予め定められている。

【００２４】遅延回路３０からの遅延パルスの立ち下が
りによりスイッチ回路３１は定電流回路３２をオンし、
遅延パルスの立ち下がりからコンデンサ３３の充電が開
始する。コンデンサ３３の一端に定電流を供給すると、
コンデンサ３３内に流れる電圧ｉとコンデンサ３３の端
子間電圧Ｅは、図３および図４に示すように遅延パルス
の立ち下がりからの時間ｔに比例して増加する。したが
って、コンデンサ３３の容量がわかっていれば端子間電
圧Ｅにより経過時間ｔが測定できる。コンデンサ３３の
端子間電圧Ｅは、Ａ／Ｄコンバータ３４によりデジタル
値に変換されて逐次マイクロコンピュータ２７に出力さ
れる。

【００２５】受信回路２５から出力される受信信号は比
較回路２６により監視され、干渉波Ｓのレベルが閾値ｖ
_Tを越えた時点で比較回路２６は判定信号を出力する。
マイクロコンピュータ２７は、判定信号が入力されると
その時点におけるＡ／Ｄコンバータ３４の出力値、つま
りコンデンサ３３の端子間電圧値を読み取り、遅延回路
３０の遅延パルスの立ち下がりから干渉波Ｓが閾値ｖ_T
を越えるまでの時間差ｔ_FIX（図２(ｃ)参照）を読み取
る。そして、マイクロコンピュータ２７は、この時間差
ｔ_FIXが常に同一になるようにＤ／Ａコンバータ３５を
介して指令値を遅延回路３０に送出する。ただし、図２
(ｂ)〜(ｄ)に示す状態では、遅延パルス立ち下がりから
干渉波Ｓが閾値ｖ_Tを越えるまでの時間差がちょうどｔ
_FIXになっており、マイクロコンピュータ２７から指令
値は送出されない。

【００２６】一方、遅延回路３０の遅延パルスにより、
遅延回路３６は固定時間幅ｔ_FIXの遅延パルス（図示
略）を発生する。そして、遅延回路３６の遅延パルスの
立ち下がりによりゲート回路３７は図２(ｄ)に示すよう
な固定時間幅のゲートを開き、これをピーク検出回路２
８に送出する。ピーク検出回路２８は、ゲート回路３７
により設定されたゲート内に存在する受信信号、つまり
干渉波Ｓのみを抽出し、そのピーク値を検出する。以降
は、従来例と同様に不図示のＡ／Ｄコンバータによりピ
ーク値をデジタル値に変換し、探触子２２と試料２４と
の間の距離とともにマイクロコンピュータ２７の不図示
の記憶素子内に格納する。

【００２７】次に、探触子２２と試料２４との間の距離
が狭まって、干渉波Ｓの時間軸位置が図２(ａ)に示す位
置から図２(ｅ)に示す位置まで移動した場合、図２(ｄ)
のゲートでは干渉波Ｓを抽出することはできない。そこ
で、マイクロコンピュータ２７は、図２(ｃ)に示す遅延
パルスの立ち下がりから比較回路２６の判定信号出力ま
での時間差ｔ₁を検出し、干渉波Ｓが移動した分（ｔ_FIX
−ｔ₁）だけ遅延パルスの立ち下がりを早くする、つま
り遅延パルスの時間幅を（ｔ_FIX−ｔ₁）だけ短くする指
令値を遅延回路３０に送出する。指令値としては、遅延
パルスの時間幅を短くする量（つまりｔ_FIX−ｔ₁）その
ものであればよい。

【００２８】遅延回路３０は、マイクロコンピュータ２
７からの指令値に基づいて、図２(ｆ)に示すように時間
幅を（ｔ_FIX−ｔ₁）だけ短くした、つまり時間幅をｔ_d
−（ｔ_FIX−ｔ₁）にした遅延パルスを発生する。そし
て、遅延回路３６は、図２(ｆ)に示す遅延パルスの立ち
下がりから固定時間幅ｔ_FIXの遅延パルスを発生するの
で、ゲート回路３７は図２(ｇ)に示すような干渉波Ｓの
時間軸位置に対応したゲートを設定することができる。
この後、探触子２２と試料２４との間の距離をそのまま
にして再度発振回路２０によりバースト波状の高周波電
圧を探触子２２に印加すれば、ゲート回路３７で設定さ
れたゲートにより干渉波Ｓのみを抽出することができ
る。このようにして、干渉波Ｓが移動してもこれに追従
してゲートを設定することができる。

【００２９】したがって、本実施例によれば、受信信号
に閾値を設けて干渉波を検出し、この干渉波に追従して
ゲートを設定しているので、事前に試料表面から探触子
までの距離といった情報を入力する必要もなく、しか
も、媒質の温度変化といった環境変化によって干渉波の
位置が変動してもこれに追従することが可能であるの
で、干渉波に確実にゲートを設定することが可能にな
る。

【００３０】しかも、干渉波の時間軸位置に応じて遅延
パルスの立ち下がり位置を変更しているので、遅延パル
スの立ち下がりを常に干渉波近傍に持ってくることが可
能となり、ノイズ等による誤動作を防いでこの面からも
干渉波に確実にゲートを設定することが可能になる。

【００３１】−第２実施例− 図５は、本発明による超音波顕微鏡の第２実施例を示す
図である。この図において、不図示のクロック回路から
供給されるトリガ信号により送信回路４０がバースト波
状の高周波電圧を発生し、方向性結合器４１を介して高
周波電圧が超音波探触子に供給されることにより超音波
が発生して媒質４３を介して試料４４に照射される。試
料４４からの反射超音波は超音波探触子４２により電気
信号に変換されて受信回路４５に入力される。

【００３２】受信回路４５からの受信信号は比較回路４
６に入力され、比較回路４６は受信信号のレベルが閾値
ｖ_Tを越えた時点で判定信号を後述する時間計測回路５
１に送出する。また、受信回路４５からの受信信号はピ
ーク検出回路４７にも入力され、後述するゲート回路に
より設定されたゲート内に存在する受信信号のピーク値
を検出、出力する。

【００３３】一方、クロック回路からのトリガ信号は遅
延回路５０にも入力され、この遅延回路５０は所定時間
幅を有する遅延パルスを発生する。この遅延パルスの時
間幅も可変であり、後述する遅進判定回路５２からの指
令値により制御される。遅延パルスは時間計測回路５１
に入力され、時間計測回路５１は、遅延回路５０の遅延
パルスの立ち下がりから計時を開始し、比較回路４６か
らの判定信号入力により計時を停止してその結果を遅進
判定回路５２に入力する。遅進判定回路５２は時間計測
回路５１の出力に応じて遅延パルス時間幅指令値を送出
する。また、遅延回路５０からの遅延パルスはゲート回
路５３にも入力され、ゲート回路５３はこの遅延パルス
の立ち下がりにより固定時間幅のゲートを開く。設定さ
れたゲートはピーク検出回路に入力される。

【００３４】次に、図５および図６を参照して、本実施
例の超音波顕微鏡の動作について説明する。不図示のク
ロック回路から図６(ａ)に示すようなトリガ信号が発振
回路４０に入力されると発振回路４０がバースト波状の
高周波電圧を発生し、この高周波電圧により超音波探触
子４２から超音波が発生して媒質４３を介して試料４４
に照射される。試料４４からの反射超音波は超音波探触
子４２により電気信号に変換され、受信回路４５により
増幅される。受信回路４５から出力される受信信号は、
たとえば図６(ｂ)に示すようなものであり、送信波Ｔ、
レンズ内反射波Ｌおよび干渉波Ｓが時系列的に順次受信
されている。

【００３５】一方、図６(ａ)に示すトリガ信号により、
遅延回路５０は図６(ｃ)に示すような時間幅ｔ_dの遅延
パルスを発生する。上述のように遅延回路５０から出力
される遅延パルスの時間幅は可変になっている。図６
(ｃ)に示す時間幅ｔ_dは測定開始時の初期値であり、こ
の初期値ｔ_dは、送信波Ｔおよびレンズ内反射波Ｌが遅
延パルス内に含まれるように予め定められている。そし
て、遅延回路５０からの遅延パルスの立ち下がりにより
時間計測回路５１は計時を開始する。

【００３６】受信回路４５から出力される受信信号は比
較回路４６により監視され、干渉波Ｓのレベルが閾値ｖ
_Tを越えた時点で比較回路４６は判定信号を出力する。
時間計測回路５１は、比較回路４６からの判定信号が入
力されると計時を停止し、遅延回路５０の遅延パルス立
ち下がりから干渉波Ｓが閾値ｖ_Tを越えるまでの時間差
ｔ_s（図６(ｄ)参照）を出力する。そして、遅進判定回
路５２は、この時間差ｔ_sが常に同一になるように指令
値を遅延回路５０に送出する。ただし、図６(ｂ)〜(ｄ)
に示す状態では、遅延パルス立ち下がりから干渉波Ｓが
閾値ｖ_Tを越えるまでの時間差がちょうどｔ_sになってお
り、遅進判定回路５２から指令値は送出されない。

【００３７】一方、遅延回路５０の遅延パルスの立ち下
がりによりゲート回路５３は図６(ｄ)に示すような固定
時間幅のゲートを開き、これをピーク検出回路４７に送
出する。ピーク検出回路４７は、ゲート回路５３により
設定されたゲート内に存在する受信信号、つまり干渉波
Ｓのみを抽出し、そのピーク値を検出する。以降は、従
来例と同様に不図示のＡ／Ｄコンバータによりピーク値
をデジタル値に変換し、探触子４２と試料４４との間の
距離とともに不図示の記憶素子内に格納する。

【００３８】次に、探触子４２と試料４４との間の距離
が狭まって、干渉波Ｓの時間軸位置が図６(ａ)に示す位
置から図６(ｅ)に示す位置まで移動した場合、図６(ｆ)
のゲートを干渉波Ｓに追従する必要が生じる。そこで、
時間計測回路５１は、図６(ｃ)に示す遅延パルスの立ち
下がりから比較回路４６の判定信号出力までの時間差ｔ
_s1を計時し、遅進判定回路５２は、干渉波Ｓが移動した
分（ｔ_s−ｔ_s1）だけ遅延パルスの立ち下がりを早くす
る、つまり、遅延パルスの時間幅を（ｔ_s−ｔ_s1）だけ
短くする指令値を遅延回路５０に送出する。指令値とし
ては、遅延パルスの時間幅を短くする量（つまりｔ_s−
ｔ_s1）そのものであればよい。

【００３９】遅延回路５０は、遅進判定回路５２からの
指令値に基づいて、図６(ｇ)に示すように時間幅を（ｔ
_s−ｔ_s1）だけ短くした、つまり時間幅をｔ_d−（ｔ_s−
ｔ_s1）にした遅延パルスを発生する。そして、ゲート回
路５３は、図６(ｈ)に示す遅延パルスの立ち下がりによ
りゲートを開くので、このゲート回路５３により図６
(ｈ)に示すような干渉波Ｓの時間軸位置に対応したゲー
トを設定することができる。この後、探触子４２と試料
４４との間の距離をそのままにして再度発振回路４０に
よりバースト波状の高周波電圧を探触子４２に印加すれ
ば、ゲート回路５３で設定されたゲートにより干渉波Ｓ
のみを抽出することができる。このようにして、干渉波
Ｓが移動してもこれに追従してゲートを設定することが
できる。なお、図６(ｅ)と逆方向に干渉波Ｓがずれた場
合は、遅進判定回路５２から出力される指令値は（ｔ_s1
−ｔ_s）になる。

【００４０】したがって、本実施例によっても、上述の
第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。

【００４１】以上説明した実施例と請求の範囲との対応
において、遅延回路３０、５０は遅延パルス発生手段
を、ゲート回路３７、５３はゲート手段を、比較回路２
６、４６は判定手段を、コンデンサ３３、Ａ／Ｄコンバ
ータ３４およびマイクロコンピュータ２７、および時間
計測回路５１および遅進判定回路５２はそれぞれ一体と
なって制御手段を、Ａ／Ｄコンバータ３４は計時手段を
それぞれ構成している。なお、本発明の超音波顕微鏡
は、その細部が上述の各実施例に限定されず、種々の変
形例が可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、受信信号に閾値を設けて干渉波を検出し、この干
渉波に追従して次回の物性値測定におけるゲートを設定
しているので、事前に試料表面から探触子までの距離と
いった情報を入力する必要もなく、しかも、媒質の温度
変化といった環境変化によって干渉波の位置が変動して
もこれに追従することが可能であるので、干渉波に確実
にゲートを設定することが可能になる。しかも、干渉波
のタイミングと遅延パルスのタイミングとの相対的時間
差に応じて遅延パルスの時間幅を制御しているので、遅
延パルスの立ち下がりを常に干渉波近傍に持ってくるこ
とが可能となり、ノイズ等による誤動作を防いでこの面
からも干渉波に確実にゲートを設定することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である超音波顕微鏡の要部
の回路構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例の動作を説明するための波形図であ
る。

【図３】第１実施例のコンデンサに流れる電流と時間と
の関係を示す図である。

【図４】第１実施例のコンデンサの端子間電圧と時間と
の関係を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例である超音波顕微鏡の要部
の回路構成を示すブロック図である。

【図６】第２実施例の動作を説明するための波形図であ
る。

【図７】従来の超音波顕微鏡の一例を示すブロック図で
ある。

【図８】超音波顕微鏡における反射波と表面波との関係
を示す図である。

【図９】反射波と表面波との干渉状態を説明するための
図である。

【図１０】Ｖ（ｚ）曲線を示す図である。

【図１１】従来の超音波顕微鏡の動作を説明するための
波形図である。

【図１２】図１１と同様の図である。

【符号の説明】

２２、４２超音波探触子２４、４４試料２６、４６比較回路２７マイクロコンピュータ２８、４７ピーク検出回路３０、３６、５０遅延回路３３コンデンサ３７、５３ゲート回路５１時間計測回路５２遅進判定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子で発生した音響レンズを介
して超音波を試料に照射し、この試料の表面で直接反射
して得られる直接反射波と前記試料表面近傍に励起され
た表面波との干渉波を前記超音波振動子で受信して受信
信号を得て、干渉波の位相変化により前記試料の物性値
を測定する超音波顕微鏡において、前記受信信号内の送信エコーおよび音響レンズ内反射エ
コーを含むように設定された時間幅を有する遅延パルス
を発生する遅延パルス発生手段と、前記遅延パルスに応じて前記受信信号に対してゲートを
設定するゲート手段と、前記遅延パルスの立ち下がり後において前記受信信号が
閾値を越えると判定信号を出力する判定手段と、前記遅延パルスのタイミングと前記判定信号が出力され
るタイミングとの相対的時間差に基づいて、次回の前記
物性値測定における前記ゲートが前記干渉波に追従する
ように前記遅延パルスの時間幅を制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする超音波顕微鏡。
【請求項２】請求項１に記載の超音波顕微鏡におい
て、前記ゲート手段は、前記遅延パルスの立ち下がりから所
定時間経過後に前記ゲートを開くことを特徴とする超音
波顕微鏡。
【請求項３】請求項２に記載の超音波顕微鏡におい
て、前記制御手段は、前記遅延パルスの立ち下がりから充電
を開始するコンデンサの充電量により前記判定信号出力
までの相対的時間差を計時する計時手段を備えているこ
とを特徴とする超音波顕微鏡。
【請求項４】請求項１に記載の超音波顕微鏡におい
て、前記ゲート手段は、前記遅延パルスの立ち下がりにより
前記ゲートを開くことを特徴とする超音波顕微鏡。