JPS5819555A - 超音波顕微鏡における円柱試料の走査方法 - Google Patents

超音波顕微鏡における円柱試料の走査方法

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JPS5819555A
JPS5819555A JP56117522A JP11752281A JPS5819555A JP S5819555 A JPS5819555 A JP S5819555A JP 56117522 A JP56117522 A JP 56117522A JP 11752281 A JP11752281 A JP 11752281A JP S5819555 A JPS5819555 A JP S5819555A
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JP
Japan
Prior art keywords
sample
receiving element
cylindrical sample
wave transmitting
scanning
Prior art date
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Pending
Application number
JP56117522A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Ishibashi
石橋 純一
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 Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5819555A publication Critical patent/JPS5819555A/ja
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • 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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波顕微鏡における円柱試料の走査方法に
関するものであって、その目的とするところは、観察し
ようとする試料が円柱状の場合に、その円外側atたは
内側面に沿って二次元走査しうる走査方法を提供しよう
とするものである。
第1図は従来の反射抛超音波顕微鏡における走査方法の
説明図である0同図(a)に示したように従来の走査方
法においては、上面に超音波トランスジューサを設け、
下面に音響レンズを形成した超音波送受波素子lと観察
したい試料2とをX方向およびY方向に移動させること
によって、二次元の平面走査を行なっている。その超音
波送受波素子lと試料2の間には、同図、(b)のよう
に超音波減衰の少ない、たとえば液体のよう″Ik@音
波伝達媒体3が満されており、この超音波伝達媒体Jを
介して超音波送受波素子lかも一定の焦点圧−をもって
超音波を放射し走査するようにしている。このような従
来の走査方法においては、試料が平面状であることを前
提にしているため、第2図(転)に示したように円柱状
あるいは球状の試料参の内側面を走査する場合、−試料
ダの観察しようとする面は円周面であり超音波送受波索
子lの平面走査であるから同図伽)に示したように超音
波送受波索子lと試料参との距離にlよ−1.の差が生
じてしまう。
従って、試料が円柱、状の場合にはその軸方向に、また
球状のものでは微少な同心円状に、超音波送受波素子l
の焦点距離近傍の位置する部分だけしか超音波顕微鏡像
が得られない一点があった・観察試料のうち、工業用材
料として円柱形の材料は比較的多く存在するが、この円
柱形材料を超音波顕微鏡で観察しようとすると、上記の
ように限られた微少部分のみしか観察し得なかったので
、全円柱側面を観察するには、多数の画像をとらなけれ
ばならず、そのために試料をたびたび回転させなければ
ならない煩わしさがあった。このような問題は円筒の内
側面を観察する場合にも同様に生ずるものである。
本発明は上述の如き一点を解消し、円柱状試料の観察を
能率的に行いうるようにした超音波顕微鏡における円柱
試料の走査方法を提供すべくなされたものであって、超
音波送受波素子が円柱状試料の内側面に沿ってその円周
方向に変位するように、それら超音波送受波素子と円柱
状試料とを相対的に揺動または回転させるとともに、そ
の超音波送受波素子が前記円柱状試−の軸方向に沿って
・変位するように、それら超音波送受波素子と円柱状試
料とを相対的に往復移動させることにより、前記円柱状
試料内側面をその内側面に沿って二次元走査する仁とを
特徴とするものである。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する・第3図は
、超音波送受波素子Iと円柱状試料参の表面との距離を
一定にして焦点距離を保つようにした本発明方法による
各種の走査W111を示したものである。
同図において、五−!ないしム−1は、円柱状試料参の
位置を固定して、超音波送受波素子lをその円柱状試料
参の内側面に沿わせて揺動もしくは回転させると同時に
その円蜂状試料参の軸方向に振動もしくは移動させて、
その円柱状試料ダの内側面をその内側面に沿い二次元走
査するようにしたものである・同1it!ff B −
−1ないしB−1は、その逆に超音波送受波素子lの位
置を固定し、円柱状試料参を、その軸を中心にして揺動
もしくは回転させると同時に軸方向に振動もしくは移動
させて円柱状試料参の内側面に沿い二次元走査するも、
のである・ tた、fmvAo−/−1’&いLO−/−111FO
−コーIないし0−J−1は、超音波送受波素子Iおよ
び円柱状試料参の双方を走査動作させる場合のものであ
って、そのO−/−1ないしC−/’−1は超音波送受
波素子Iを直線的に移動動作させ、円柱状試料ダをその
軸心を中心に揺動もしくは回転させる仁とにより二次走
査するものであり、C−コーlなし%LO−コー鳳は、
それとは逆に円柱状試料参をその軸方向に直義運動葛せ
るとともに、超音波送受波素子lを、前記軸を中心に揺
動もしくは回転させる−ことにより、円柱状試料参の内
側面をその内側面に沿って二次元走査する場合をそれぞ
れ示したものである。
それらの各走査方法において、五−1%’s −1゜0
−/−1および0−J−1に示した走査方法は、円柱状
試料参の面を、超音波送受波素子/lたは円柱状試料も
しくはその両者の相対運動による円柱状試料参の軸方向
に対する振動と、円周方向に対する低連揺動とによって
走査するようにし・ており1、五−I%B−1,O−/
−1および0−J−夏は、それとは逆に円柱状試料参の
軸方向走査は低速走査、その円周方向は振動による高速
走査により二次元走査を行なう場合を示している。
また、ム−1,B−1、O−/−1およびC−2−[は
1超音波送受波素子lまたは円柱状試料参の何れか一方
をその円柱状試料参の軸を中心に回転させるとともに円
柱状試料参の軸方向に低速移動させ、もしくはそ・の一
方を高速回転させ他方を前記軸方向に低速移動させるこ
とによる両者の相対位置の変化に°よって前記円柱状試
料参の内側面をスパイラル走査するようにしたものであ
る・なおこのスパイラル走査による場合を含め、二次元
走査周期とこの走査によって得られる超音波顕微鏡像と
は同期を取らなければなら嫌いことは勿論である。
第参図は、上述の本発明方法を実施するための走査装置
の一例の構成図であるeMIilにおいて、lは超音波
送受波素子、参紘観察したい円柱状試であって、その超
音波送受波素子lと円柱状試暑艶聞には液体のような超
音波伝達媒体を介在させている。!はその円柱状試料参
を芯出しして保持するチャック、≦はそのチャックに保
持された円柱状試参をその軸を中心にして任意に回転さ
せうるように構成した円柱試料回転用駆動部、7はその
円柱状試料回転用駆動部tを、前記チャックSにより保
持した円柱状試料ダの軸方向に、ペッドtに設けた送り
台tに沿って任意の手段により正確に直線移動させるた
めの試料送り駆動部、10は優音波送受波素子lを保持
し、必要に応じて円柱状試料ダの軸方向もしくは円周方
向に振動させるための加振器、llはその加振器10に
よって保持された句音波送受波素子lの円柱状試料参の
径方向の位置を可変させるための径方向送り機構、12
はその径方向送り機@//と前記加振器10を保持し、
これらをその加振器に保持した超音波送受波素子lとと
もに、その超音波送受波素子が前記円柱状試料参の軸を
中心にその内側面に沿″つて揺動あるいは回転するよう
に駆動するための超音波送受波素子回転駆動部、/Jは
超音波送受波素子lを円柱状試料参の軸方向に、前記送
り台tに沿って正確に直線的に低速移動式せうるように
構成した超音波送受波素子送り用駆動部であって、この
駆動部に前記超音波送受波素子回転事態動部/2が取り
付けられている。しかして、前記円柱状試料回転用駆動
部6により回転するチャックlの軸と、前記超音波送受
波素子回転用駆動部12により揺動もしくは回転する超
音波送受波素子lの回転軸とは同軸となるように設定し
である。
以上のように構成した円柱試料走査機構において、まず
観察すべき円柱状試料ダをチャックSにより保持し、微
調整しながら軸を決める。ついでその円柱状試料参の表
面近傍に超音波送受波素子lを近づけ、その超音波送受
波素子lと、前記円柱状試料参上に超音波伝達媒体たと
えば液体を介在させる。超音波送受波素子lを円柱状試
料ダの表面に近づけるには、超音波送受波素子送り用駆
動部13を送り台デに沿って矢印aの方向に直!Is動
させ、翅音波送受波素子lが円柱状試料参上にきたら、
径方向送り機構//により矢印すで示した円柱状試料参
の径方向の調節を行なって、適当な焦点距雇になるよう
に円柱状試料qの面に対する超音波送受波素子lの位置
を定める。
このように設定したうえで、第J図ムー1に示した走査
を行なう場合は、観察したい箇所の幅だけ加振@10に
より矢印Cの方向に超音波送受波素子lを撮動させると
同時に、超音波送受波素子回転用駆動部12により矢印
dで示した所定の一方向に前記円柱状試料の軸を回転軸
にして低速回転させればよい。また、第3図ムー璽の走
査を行なうには、超音波送受波素子lを超音波送受波素
子回転用駆動部12により矢印dのように揺動すなわち
回転振動させるとともに、超音波送受波素子送り用駆動
部13を矢印aに示した方向に低速移動させればよい。
第J図ムー1の走査方法を実施するには上述したム−1
の走査の場合における揺動すなわち回転振動を、全回転
動作にして円柱状試料ダに対しスパイフル走査すればよ
い。
−万、第3図B−I″IkいしB−1における走査方法
は、円柱状試料参のみの連動による走査動作であるので
、たとえばB−1の走査方法を実施する場合は、円柱状
試料参を円柱試料回転用駆動部6により矢印eで示した
ように揺動すなわち回転振動させるとともに、試料送り
用駆動部7により矢印fで示した方向の低速直線移動を
行なわせればよ<%B−璽に示した走査方法は、前述の
B−■の場合における揺動すなわち回転振動に代えて円
柱状試料参を金回転動作させれば容易に実施できる・な
お、B ”’ lに示した2査方法は円柱状試料を第一
回には図示しない加振器によって振動させれ旨、実施可
能であるが、円柱状試料参の大きざ、重量に眼界があり
、正確な走査を行なうには実用向きでない。また、第1
図0−/−1ないしQ−/−1および0−J−1ないし
0−J−1に示した各走査方法は、円柱状試料参上よび
超音波送受波素子lを共に動作葛せ、その相対運動によ
って二次元走査するようにしたものであるから、前、述
のム=−1ないし五−1における超音波送受波素子lの
各動作と、B−1’&いしB−1における円柱状試料の
各動作を適当に組合わせることによつて容易に実施でき
る。
たとえばO−/−1ないしO−/−璽の方法は、加振器
10もしくは超音波送受波素子送り用駆動部/Jにより
超音波送受波素子を矢印Oの方向に振動もしくは矢印a
の方向に直線移動させるとともに一円柱状試料参を円柱
試料回転用駆動部により矢印eに示した方向に揺動もし
くは回転式せればよく、0−コーIないしC−コーlの
走査方法を実施するには、上述や場合とは逆に、円柱試
料回転用駆動部1もしくは試料送り駆動部7により、円
柱状試料参を矢印fの方向に直線振動させるとともに超
音波送受波素子lを超音波送受波素子回転用駆動部によ
り揺動もしくは回転式せればよい。
なお、第参図に示した構成のものにおいては、径方向送
り機構/lを矢印すで示した径方向に、超音波送受波素
子lの直線振動もしくは直線移動に+□ 関連して適当に移動するよう自動的に駆動させること吟
より1.その移動方向に径が変化するテーパー状試料の
観察をも可能とする仁とがで自る・また、第1図のよう
に円柱状試料参が円筒状のものでその内壁を観察したい
場合には、図示のように超音波送受波素子lの向きを、
第参図の場合とは逆に向ければ、その内壁面に沿って容
易に面走査柱状試料との相対位置を変化させて二次元走
査するようにした超音波顕微鏡の円柱状試料走査方法で
あるから、従来の門査方法では、多数回にわたって観察
する必要のあった円柱状試料軸面部の所望の範囲を超音
波顕微鏡像として一挙に観察しうる効果があり、またテ
ーパー状の試料の観察も可能であるばかりでなく、第#
図の実施例の構成によれば円柱状試料の哄定法も同時に
与えられるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の反射11F4音波顕微鏡における走査方
法の説明図、第J図は従来の走査方法によって円柱状試
料を走査した場合の説明図、第′J図は本発明の走査方
法の説明図、第参図は本発明の実施例の一例の構成図、
第jWJは本発明方法により円筒状試料の内側面を走査
する場合の説明図である。 l−超音波送受波素子、2−・平板状試料、! −超音
波伝達媒体、参−・円柱状試料、!−チャック、6・・
・円柱試料回転用駆動部、7−・試料送り駆動部、1−
・・ベッド、デー送り台、10−・加振器、l/−径方
向送り機構、’/2−・超音波送受波素子回転用駆動部
、/J−・・超音波送受波素子送り用駆動部・特許用願
人    オリンパス光学工業株式会社(a>    
     tb> 第2図 (a )       、 b、> 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L @i音波送受波素子が円柱状試料の内側面に沿って
    その円周方向に変位するように、それら超音波送受波素
    子と円柱状試料とを相対的に揺動または回転蕩せるとと
    もに、その超音波送受波素子が前記円柱状試料の軸方向
    に沿って変位するように、それら超音波送受波索子と円
    柱状試料とを相対的に移動させることにより、前記円柱
    状試料内側面をその内側面に沿って二次元走査すること
    を特徴とする超音波顕微鏡におけ、る円柱試料の走査方
    法。
JP56117522A 1981-07-27 1981-07-27 超音波顕微鏡における円柱試料の走査方法 Pending JPS5819555A (ja)

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