JPS585646A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS585646A JPS585646A JP56101224A JP10122481A JPS585646A JP S585646 A JPS585646 A JP S585646A JP 56101224 A JP56101224 A JP 56101224A JP 10122481 A JP10122481 A JP 10122481A JP S585646 A JPS585646 A JP S585646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- film
- lens
- thin film
- ultrasonic waves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- 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。
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、特にその試料撮影のための手段
を備え九超音波顕微鏡に関する。
を備え九超音波顕微鏡に関する。
近年、IGH!に及び超高周波の音波の発生検出が可能
となったので、水中、約1μmの音波長が実現できるこ
とになル、その結果、高い分解能の音波撮影装置が得ら
れるようになった。即ち、凹面レンズを用いて集束音波
ビームを作)、1μmK及ぶ高i分解能を実現するので
ある。
となったので、水中、約1μmの音波長が実現できるこ
とになル、その結果、高い分解能の音波撮影装置が得ら
れるようになった。即ち、凹面レンズを用いて集束音波
ビームを作)、1μmK及ぶ高i分解能を実現するので
ある。
上記のビーム中に試料を挿入し、試料からの反射超音波
を検出して試料の微細領域の弾性的性質を解明したシ、
或いは試料を機械的に2次元に走査しながら、この信号
の強度をブラウン管の輝度信号として表示すれば、試料
の鐵細構造を拡大してみることができる。
を検出して試料の微細領域の弾性的性質を解明したシ、
或いは試料を機械的に2次元に走査しながら、この信号
の強度をブラウン管の輝度信号として表示すれば、試料
の鐵細構造を拡大してみることができる。
第1図は、このような超音波顕微鏡の概略構成を示す図
である。超音波の集束及び送受は球面レンズlによシ行
っているが、その構造は円柱状の熔融石英等をもち匹た
物質の一面を光学研磨し、その上に圧電薄膜(例えばZ
flU)2を上下電極3によシはさむ、このようにナン
ドクィッチ構造になっている圧電薄膜2にパルス発fR
器4から発生されたパルス5を印加して超音波6を発生
させる。また、他端部は口径αl■〜LoiII程度の
凹面状の半球穴が形成されてお)、この半球穴と試料と
の間には、超音波6を試料7に伝播させるための媒質(
例えば水)8が満されている。
である。超音波の集束及び送受は球面レンズlによシ行
っているが、その構造は円柱状の熔融石英等をもち匹た
物質の一面を光学研磨し、その上に圧電薄膜(例えばZ
flU)2を上下電極3によシはさむ、このようにナン
ドクィッチ構造になっている圧電薄膜2にパルス発fR
器4から発生されたパルス5を印加して超音波6を発生
させる。また、他端部は口径αl■〜LoiII程度の
凹面状の半球穴が形成されてお)、この半球穴と試料と
の間には、超音波6を試料7に伝播させるための媒質(
例えば水)8が満されている。
圧電Wl膜2によって発生した超音波6は円柱の中を平
面波となって伝播する。この平面波が半球穴に達すると
石英(音速sooom/m)と水(音速1500m/l
)との音速の差によシ屈折作用が生じ、試料7面上に集
束した超音“波6を照射することができる。逆に試料7
から反射されてくる超音波は、球面レンズにより集音整
相され、平面波となって圧鑞薄膜2に達し、ここで、R
F信号9に変換される。このRF信号9を受信器10で
受信し、ここでダイオード検波してビデオ信号11に変
換し、CRTディスプレイ12の入力信号として用いる
。
面波となって伝播する。この平面波が半球穴に達すると
石英(音速sooom/m)と水(音速1500m/l
)との音速の差によシ屈折作用が生じ、試料7面上に集
束した超音“波6を照射することができる。逆に試料7
から反射されてくる超音波は、球面レンズにより集音整
相され、平面波となって圧鑞薄膜2に達し、ここで、R
F信号9に変換される。このRF信号9を受信器10で
受信し、ここでダイオード検波してビデオ信号11に変
換し、CRTディスプレイ12の入力信号として用いる
。
この様に構成された装置において、試料7が試料台7′
の駆動電源13によ6x−y平面内で2次元に走査して
いると試料走査にともなう試料面からの反射の強弱が2
次元的にCRT面12に表示される。
の駆動電源13によ6x−y平面内で2次元に走査して
いると試料走査にともなう試料面からの反射の強弱が2
次元的にCRT面12に表示される。
以上の説明は、球面レンズ1を固定し、これに対向する
試料をx−y平面内で2次元に走査する方法を述べたが
、これとは逆に球面レンズ1をX−y平面内で走査し、
試料7を固定する方法でも上述の方法と同一の効果がめ
げられる。
試料をx−y平面内で2次元に走査する方法を述べたが
、これとは逆に球面レンズ1をX−y平面内で走査し、
試料7を固定する方法でも上述の方法と同一の効果がめ
げられる。
超音波顕微鏡の特徴は、超音波が、光学的に不透明な物
体でも透過するので、物質の内部構造が、観察できるこ
とや、無染色の生物組織や細胞を観察した場合、物質の
弾性、密度、粘性などの物理的性質の変化があった場合
、それを反映した構造を描画できるので、生きたままの
生物試料でも観察できるなどの特徴がめる。
体でも透過するので、物質の内部構造が、観察できるこ
とや、無染色の生物組織や細胞を観察した場合、物質の
弾性、密度、粘性などの物理的性質の変化があった場合
、それを反映した構造を描画できるので、生きたままの
生物試料でも観察できるなどの特徴がめる。
このような装置をもちいて、試料を観察しようとする場
合、試料の表面の形状、特に凹凸が大きく影響する。す
なわち、第2図(a)K示すように試料7の表面が平坦
である場合には、球面レンズlから放射された超音波6
は試料7面に垂直に入射するために試料7内に容易に伝
播し、試料内部の構造を反映した信号をとらえることが
できるが、第2図Φ)K示すように試料表面に凹凸があ
る場合には、超音波ビーム6は試料7表面で乱反射して
しまい、試料7の内部には伝播することができないため
に、超音波顕微鏡の特徴で弗る試料内部の観察は不可能
となって−30 本発明は上述の問題点を解決することを目的としたもの
で、試料表面に凹凸をもつ試料でも観察することが可能
とすることにある。
合、試料の表面の形状、特に凹凸が大きく影響する。す
なわち、第2図(a)K示すように試料7の表面が平坦
である場合には、球面レンズlから放射された超音波6
は試料7面に垂直に入射するために試料7内に容易に伝
播し、試料内部の構造を反映した信号をとらえることが
できるが、第2図Φ)K示すように試料表面に凹凸があ
る場合には、超音波ビーム6は試料7表面で乱反射して
しまい、試料7の内部には伝播することができないため
に、超音波顕微鏡の特徴で弗る試料内部の観察は不可能
となって−30 本発明は上述の問題点を解決することを目的としたもの
で、試料表面に凹凸をもつ試料でも観察することが可能
とすることにある。
以下、因を用いて、本発明f、説明する。
” 第3図(a)及びΦンは本発明の一実施例の構成を
示したものである。・、この場合の超音波顕微鏡の構成
は、上述の試料が固定して、球画し/ズがx−y平面に
走査する場合を例にあげて述べる。
示したものである。・、この場合の超音波顕微鏡の構成
は、上述の試料が固定して、球画し/ズがx−y平面に
走査する場合を例にあげて述べる。
第3図(荀に示すように球面レンズlの前面K。
超音波6が透過しやすい物質中でき友薄膜14(例えば
フッ素樹脂をもちいたプラスチックフィルム)を球面レ
ンズlの凹穴面の前面に所定の位置を保って平坦に、か
つ試料7の面とほぼ平行に取シつける。仁の薄膜14は
支持枠15によ−りて球面し/ズ部に固定されている。
フッ素樹脂をもちいたプラスチックフィルム)を球面レ
ンズlの凹穴面の前面に所定の位置を保って平坦に、か
つ試料7の面とほぼ平行に取シつける。仁の薄膜14は
支持枠15によ−りて球面し/ズ部に固定されている。
しかしながら、球面レンズl0X−1平面での走査には
関係なく、試料7面に対して対向した状態で固定してい
る。
関係なく、試料7面に対して対向した状態で固定してい
る。
すなわち、全率の構成は試料7面上に薄llX14がと
9つけてあシ、さらにその上面く球面レンズlが配置さ
れている。
9つけてあシ、さらにその上面く球面レンズlが配置さ
れている。
このように構成された球面レンズ部を徐々に試料7に近
づけでS膜14が試料71C接触する寸前、あるいは試
料面上の凸部が薄膜14に少し押しつぶされる状態にま
で近づける。(第3図(b)に示す。)しかるのらに、
球面レンズlと薄B!X14との間の空間および、薄膜
と試料7との空間を媒質8で満すことによル試料の一表
面の凹凸の影響をと)のぞくことができ、超音波を効率
よく試料7に伝播することができる。
づけでS膜14が試料71C接触する寸前、あるいは試
料面上の凸部が薄膜14に少し押しつぶされる状態にま
で近づける。(第3図(b)に示す。)しかるのらに、
球面レンズlと薄B!X14との間の空間および、薄膜
と試料7との空間を媒質8で満すことによル試料の一表
面の凹凸の影響をと)のぞくことができ、超音波を効率
よく試料7に伝播することができる。
以上は試料が生物試料のように軟弱である物質の内部観
察を行う場合についてのべたが、金属や半導体のように
、硬度の高い物質で表面に凹凸のめる試料を観察しよう
とする場合についても、本発明は適用できる。この場合
には、球面レンズ1と薄膜14との間に使用する媒質と
、薄膜14と試料7との間に用いる媒質には音響インピ
ーダンスの異なった媒質を使用するととt−W徴とする
。
察を行う場合についてのべたが、金属や半導体のように
、硬度の高い物質で表面に凹凸のめる試料を観察しよう
とする場合についても、本発明は適用できる。この場合
には、球面レンズ1と薄膜14との間に使用する媒質と
、薄膜14と試料7との間に用いる媒質には音響インピ
ーダンスの異なった媒質を使用するととt−W徴とする
。
一般1CHi音波6は第4図(匈に示すように音響イン
ピーダンス2.および2.である二つの媒質の境界面で
は、波17は一部分しか透過しない、残)は音源の方へ
(Zl −zt )/(zt +Z* )に比例した
量で反射される。固体と液体の境界面では、固体のイン
ピーダンスZIは液体のインピーダンスzlよ510倍
も大きいので、上記の比はlに近づく、つま多層音波は
ほとんど反射され、ごくわずかしか透過しないこと恍な
る。
ピーダンス2.および2.である二つの媒質の境界面で
は、波17は一部分しか透過しない、残)は音源の方へ
(Zl −zt )/(zt +Z* )に比例した
量で反射される。固体と液体の境界面では、固体のイン
ピーダンスZIは液体のインピーダンスzlよ510倍
も大きいので、上記の比はlに近づく、つま多層音波は
ほとんど反射され、ごくわずかしか透過しないこと恍な
る。
この状態は、第4図(噂に示すように境界面に特別な層
を作って除くことができる。この層を形成する物質とし
ては、インピーダンスがZ+ とZlの間になるような
インピーダンスZstもつ物質を選ぶ。そしてそれをλ
/4(λ:超音波の波長)K等しくなるような厚さで嘔
りつければよい。
を作って除くことができる。この層を形成する物質とし
ては、インピーダンスがZ+ とZlの間になるような
インピーダンスZstもつ物質を選ぶ。そしてそれをλ
/4(λ:超音波の波長)K等しくなるような厚さで嘔
りつければよい。
1
この層貴整合層の技術として非常によく開発されてお)
、超音波が境界面を通過してほぼ完全に透過するような
層を作成することが可能である。
、超音波が境界面を通過してほぼ完全に透過するような
層を作成することが可能である。
この原理を使ったもので第5図に示すように、試料7面
と薄膜14との間の空間には、インピーダンスzsなる
物質16を注入すると試料7の面上の凹凸は物質16に
よ)満されるとともに、薄膜14に接している側は平坦
となる。
と薄膜14との間の空間には、インピーダンスzsなる
物質16を注入すると試料7の面上の凹凸は物質16に
よ)満されるとともに、薄膜14に接している側は平坦
となる。
さらに、薄[14と、球面レンズlとの間にはインピー
ダンス2.なる媒質8をもちhると、球面レンズから放
射される超音波は媒質8と媒質14とが良好VC整合さ
れてhるために、この境界面での反射は減少し、そのほ
とんどが、媒質16側へ伝播される。また媒質16と試
料7との間の両者のインピーダンスの差はほとんどない
ために、この境界面でも超音波の反射を減少することが
でき、試料7内に超音波を効率よく伝播することができ
る。
ダンス2.なる媒質8をもちhると、球面レンズから放
射される超音波は媒質8と媒質14とが良好VC整合さ
れてhるために、この境界面での反射は減少し、そのほ
とんどが、媒質16側へ伝播される。また媒質16と試
料7との間の両者のインピーダンスの差はほとんどない
ために、この境界面でも超音波の反射を減少することが
でき、試料7内に超音波を効率よく伝播することができ
る。
さらに上述の如く、媒質16は試料70面上の凹凸の細
部まで侵入するために、試料表面の凹凸を音響的に平坦
として取ル扱うことが町11巨となシ、表面の形状効果
による影響を皆無にすることができる。
部まで侵入するために、試料表面の凹凸を音響的に平坦
として取ル扱うことが町11巨となシ、表面の形状効果
による影響を皆無にすることができる。
ここで媒質8および媒質16の物質として何を選ぶかは
観察しようとする試料によって異なるが、−例として、
半導体デバイスの内部構造を幌察しようとし九場合には
媒質8I/cは水を使用し、媒質16には高分材料(例
えばエポキシ樹脂)t−もちいればよい。
観察しようとする試料によって異なるが、−例として、
半導体デバイスの内部構造を幌察しようとし九場合には
媒質8I/cは水を使用し、媒質16には高分材料(例
えばエポキシ樹脂)t−もちいればよい。
以上、本発明によれば、試料表面の形状に影響を受ける
ことなく、良好に試料内部の構造を撮影することができ
る。
ことなく、良好に試料内部の構造を撮影することができ
る。
第1図は超音波顕微鏡の概略構成を示す図1響インピー
ダンスを説明する図、第5図は本発明第 1 目 /3 /Z 、YIZ 日 χ 4 (2) ¥55T21
ダンスを説明する図、第5図は本発明第 1 目 /3 /Z 、YIZ 日 χ 4 (2) ¥55T21
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、音波伝播体と仁の伝播体の端部に形成され、かつ所
定の焦点を有する音波レンズとからなシ、上記焦点近傍
に設けられた所定試料からのしよう乱音波により、上記
試料を撮影する超音波顕微鏡において、音波レンズと試
料との間に薄膜を配置し、試料観察時において上記薄a
t試料表面に接触する仁とt−特徴とした超音波顕微鏡
。 2普、上記の超音波顕微鏡において、音波レンズと薄膜
の間、および薄膜と試料との間のそれぞれに音響インピ
ーダンスの異なった音波伝播媒質を挿入したことを特徴
とする特許−求の範囲第1項記載の超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56101224A JPS585646A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56101224A JPS585646A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS585646A true JPS585646A (ja) | 1983-01-13 |
Family
ID=14294921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56101224A Pending JPS585646A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS585646A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006078408A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Toyohashi Univ Of Technology | 超音波画像検査方法、超音波画像検査装置 |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP56101224A patent/JPS585646A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006078408A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Toyohashi Univ Of Technology | 超音波画像検査方法、超音波画像検査装置 |
JP4654335B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2011-03-16 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 超音波画像検査方法、超音波画像検査装置 |
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