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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