JPS59183364A - 超音波顕微鏡装置 - Google Patents
超音波顕微鏡装置Info
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- JPS59183364A JPS59183364A JP58058368A JP5836883A JPS59183364A JP S59183364 A JPS59183364 A JP S59183364A JP 58058368 A JP58058368 A JP 58058368A JP 5836883 A JP5836883 A JP 5836883A JP S59183364 A JPS59183364 A JP S59183364A
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- 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
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はフーリエ変換等の波形解析手法を用いて、被検
査物体の音響特性を計測する超音波顕微鏡装置に関する
ものである。
査物体の音響特性を計測する超音波顕微鏡装置に関する
ものである。
近年、集束した超音波ビームを用いて物体の微視的ある
いは巨視的な構造および音響特性を、観察・測定する機
械走査型超音波顕微鏡が開発された。この超音波顕微鏡
は、原理的には円錐状に集束された超音波ビームを被検
査体に照射し、超音波ビームの焦点の位置を被検査体面
内で移動させたり、あるいは被検査体面に垂直方向に移
動させたりして、被検査体内の各点における弾性的性質
の差異等によつて生ずる超音波の反射波あるいは透過波
を超音波トランスジユーサで検出して、電気信号に変換
し、その信号を陰極線管面上に二次元的に表示して超音
波顕微鏡像を得たり、あるいはＸ−Ｙレコーダー等に記
録したりするものである。集束超音波ビームを形成する
ための変換器としては、代表的にはレンズ方式によるも
の、凹面あるいは凸面の球面上に超音波変換器を構成し
た方式によるもの等がある。また、超音波トランスジユ
ーサの配置により透過型と反射型の超音波顕微鏡に分類
される。
いは巨視的な構造および音響特性を、観察・測定する機
械走査型超音波顕微鏡が開発された。この超音波顕微鏡
は、原理的には円錐状に集束された超音波ビームを被検
査体に照射し、超音波ビームの焦点の位置を被検査体面
内で移動させたり、あるいは被検査体面に垂直方向に移
動させたりして、被検査体内の各点における弾性的性質
の差異等によつて生ずる超音波の反射波あるいは透過波
を超音波トランスジユーサで検出して、電気信号に変換
し、その信号を陰極線管面上に二次元的に表示して超音
波顕微鏡像を得たり、あるいはＸ−Ｙレコーダー等に記
録したりするものである。集束超音波ビームを形成する
ための変換器としては、代表的にはレンズ方式によるも
の、凹面あるいは凸面の球面上に超音波変換器を構成し
た方式によるもの等がある。また、超音波トランスジユ
ーサの配置により透過型と反射型の超音波顕微鏡に分類
される。
第１図は反射型の超音波顕微鏡のブロツク図で、高周波
パルス発振器（１）からの電気信号は、方向性結合器（
２）を経て、前記のような集束用超音波トランスジユー
サ（３）により集束超音波ビームとなり、液体音場媒体
（４）を介して、被検査体保持板（５）上に固定され、
ほぼ焦点近傍に配置された被検査体（６）に照射される
。保持板（５）は走査装置（７）によつてＸ及びＹ方向
に移動される。もちろん、保持板（５）を移動させる代
わりに超音波トランスジユーサ（３）をＸ及びＹ方向に
移動させてもよい。走査装置（７）は走査制御回路（８
）によつて制御される。被検査体（６）より反射された
反射波は再び超音波トランスジユーサ（３）で集音され
、電気信号に変換され、前記方向性結合器（２）を経て
表示装置（９）へ供給され超音波顕微鏡像が得られる。
パルス発振器（１）からの電気信号は、方向性結合器（
２）を経て、前記のような集束用超音波トランスジユー
サ（３）により集束超音波ビームとなり、液体音場媒体
（４）を介して、被検査体保持板（５）上に固定され、
ほぼ焦点近傍に配置された被検査体（６）に照射される
。保持板（５）は走査装置（７）によつてＸ及びＹ方向
に移動される。もちろん、保持板（５）を移動させる代
わりに超音波トランスジユーサ（３）をＸ及びＹ方向に
移動させてもよい。走査装置（７）は走査制御回路（８
）によつて制御される。被検査体（６）より反射された
反射波は再び超音波トランスジユーサ（３）で集音され
、電気信号に変換され、前記方向性結合器（２）を経て
表示装置（９）へ供給され超音波顕微鏡像が得られる。
一方、前述の超音波顕微鏡を改良して被検査体の音速を
測定する音測速定装置が開発されている。これは、超音
波顕微鏡において、Ｘ及びＹ方向に走査させず、第２図
に示されるようにＺ軸方向移動装置（１１）上に配置さ
れた被検査体（１０）（例えば、固体物質）を、移動制
御装置（１２）によつて、ビーム軸（Ｚ軸）に沿つて超
音波トランスジユーサ（３）方向に近づくように移動さ
せながらトランスジユーサ出力を観察するようにした装
置である。トランスジユーサの出力は（ｂ）図に示され
るような周期的に変化する曲線となつて記録装置（１３
）に描かれる。この曲線はＶ（Ｚ）曲線あるいは音響特
性化曲線と呼ばれている。その周期性は物質に依存し、
これは被検査体（１０）に照射される集束超音波ビーム
のうちのＺ軸近傍からの反射波と、臨界角近傍のビーム
によつて励起された漏洩弾性波の再放射した波との干渉
によるものであることが知られている。したがつて、第
２図（ｂ）中の周期ΔＺを計算により求めることができ
る。この周期ΔＺと音速の関係は近似的に次式で与えら
れる。
測定する音測速定装置が開発されている。これは、超音
波顕微鏡において、Ｘ及びＹ方向に走査させず、第２図
に示されるようにＺ軸方向移動装置（１１）上に配置さ
れた被検査体（１０）（例えば、固体物質）を、移動制
御装置（１２）によつて、ビーム軸（Ｚ軸）に沿つて超
音波トランスジユーサ（３）方向に近づくように移動さ
せながらトランスジユーサ出力を観察するようにした装
置である。トランスジユーサの出力は（ｂ）図に示され
るような周期的に変化する曲線となつて記録装置（１３
）に描かれる。この曲線はＶ（Ｚ）曲線あるいは音響特
性化曲線と呼ばれている。その周期性は物質に依存し、
これは被検査体（１０）に照射される集束超音波ビーム
のうちのＺ軸近傍からの反射波と、臨界角近傍のビーム
によつて励起された漏洩弾性波の再放射した波との干渉
によるものであることが知られている。したがつて、第
２図（ｂ）中の周期ΔＺを計算により求めることができ
る。この周期ΔＺと音速の関係は近似的に次式で与えら
れる。
ΔＺ＝υｌ／｛ｚｆ（１−ｃｏｓθ）｝θｓ＝Ｓｉｎ−
１（υｌ／υｓ） ここで、θｓ；臨界角，υｌ；液体音場媒体（４）の縦
波速度、υｓ；漏洩弾性波速度、ｆ；使用超音波周波数
である。したがつて、この音速測定装置では周期ΔＺを
実測することによつて、固体の音速を求めるのである。
１（υｌ／υｓ） ここで、θｓ；臨界角，υｌ；液体音場媒体（４）の縦
波速度、υｓ；漏洩弾性波速度、ｆ；使用超音波周波数
である。したがつて、この音速測定装置では周期ΔＺを
実測することによつて、固体の音速を求めるのである。
その一例が１９７９年２月１日発行の応用物理レター（
ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ）３４
巻３号の１７９頁から１８１頁にウエグライン（Ｗｅｇ
ｌｅｉｎ）の論文で“Ａ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒｐｒｅｄ
ｉｃｔｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ”があり、上記のような測定装置
と測定方法によれば、この方法が固体の音響特性の定量
的測定に有用であることを実験的に明らかにしている。
ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ）３４
巻３号の１７９頁から１８１頁にウエグライン（Ｗｅｇ
ｌｅｉｎ）の論文で“Ａ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒｐｒｅｄ
ｉｃｔｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓｉｇｎａｔｕｒｅｓ”があり、上記のような測定装置
と測定方法によれば、この方法が固体の音響特性の定量
的測定に有用であることを実験的に明らかにしている。
上述のＶ（Ｚ）曲線にもとづく音速測定において、前記
の円錐状に集束された超音波ビームを用いると、微小部
分に対しての音響特性を検出できるという特徴をもつて
いるが、そのビーム形状の対称性により、ビームの成分
はビーム軸のまわりの全方向に広がつているために、被
検査体がＺ軸のまわりに異方向をもつている場合には、
方向に依存した異方性の検出はできず、音速は平均値と
して測定される。そこで、異方性をも含めて定量的に精
密な計測を行うため、直線状に集束された超音波ビーム
（直線状集束超音波ビーム）を用いる超音波顕微鏡が提
案されている（特願 昭５６−１０７４０２号 参照）
。
の円錐状に集束された超音波ビームを用いると、微小部
分に対しての音響特性を検出できるという特徴をもつて
いるが、そのビーム形状の対称性により、ビームの成分
はビーム軸のまわりの全方向に広がつているために、被
検査体がＺ軸のまわりに異方向をもつている場合には、
方向に依存した異方性の検出はできず、音速は平均値と
して測定される。そこで、異方性をも含めて定量的に精
密な計測を行うため、直線状に集束された超音波ビーム
（直線状集束超音波ビーム）を用いる超音波顕微鏡が提
案されている（特願 昭５６−１０７４０２号 参照）
。
第３図は直線状集束超音波ビームを用いて、固体の音響
特性のＺ軸のまわりの異方性を検出測定する方法を示す
説明図である。直線状集束超音波ビーム（１５）は液体
音場媒体（同図中には示されていない）を介して、被検
査体（１６）に照射され、上述の円錐状に集束された超
音波ビームを用いた場合と同様に、Ｚ軸方向に被検査体
（１６）を移動しながらＶ（Ｚ）曲線を記録する。デイ
ツプの周期ΔＺと固体の漏洩弾性波速度との関係式は、
円錐状に集束された超音波ビームを用いた場合において
説明したものと全く同様である。第３図では、Ｘ方向に
だけ漏洩弾性波を励振できるため、Ｘ方向の伝搬速度を
測定できる。順次、被検査体（１６）をＺ軸のまわりに
角度θ回軸して同様な測定を繰り返すことによつてＺ軸
のまわりの異方性を漏洩弾性波速度値の差異として測定
することができる。すなわち、上記直線状集束超音波ビ
ームを使用した場合には、結晶の異方性を角度θと音速
の関係で表わすことができる。
特性のＺ軸のまわりの異方性を検出測定する方法を示す
説明図である。直線状集束超音波ビーム（１５）は液体
音場媒体（同図中には示されていない）を介して、被検
査体（１６）に照射され、上述の円錐状に集束された超
音波ビームを用いた場合と同様に、Ｚ軸方向に被検査体
（１６）を移動しながらＶ（Ｚ）曲線を記録する。デイ
ツプの周期ΔＺと固体の漏洩弾性波速度との関係式は、
円錐状に集束された超音波ビームを用いた場合において
説明したものと全く同様である。第３図では、Ｘ方向に
だけ漏洩弾性波を励振できるため、Ｘ方向の伝搬速度を
測定できる。順次、被検査体（１６）をＺ軸のまわりに
角度θ回軸して同様な測定を繰り返すことによつてＺ軸
のまわりの異方性を漏洩弾性波速度値の差異として測定
することができる。すなわち、上記直線状集束超音波ビ
ームを使用した場合には、結晶の異方性を角度θと音速
の関係で表わすことができる。
以上のような測定法に基づいて音速決定を行うためには
、Ｖ（Ｚ）曲線中のデイツプ周期が規則的にあらわれる
ことが必要である。しかしながら、一般に観測されるＶ
（Ｚ）曲線は、第４図の実験例に示すように、デイツプ
周期も形状もかなり乱れる場合が多い。この現象は、被
検査体が異方性をもつ場合、あるいは層状構造（拡散層
も含む）の場合、および使用超音波の波長に比較してあ
まり大きくない厚さの被検査体の場合等によくみられる
。この原因として、これらの被検査体においては、一般
に複数個の漏洩弾性波モードが存在し、それぞれのモー
ドの波からの再放射波が複雑に干渉し合うために、Ｖ（
Ｚ）曲線のデイツプ周期および波形に乱れが誘起される
からである。したがつて、これらの場合にはデイツプ周
期ΔＺが正確に求められない。すなわち、従来の音速測
定装置及び音速測定法は、基本的には被検査体と液体音
場媒体との境界に存在・伝搬する漏洩弾性波が唯一つの
モードである場合、あるいは他の漏洩弾性波モードが存
在しても、その影響が無視できて、Ｖ（Ｚ）曲線におけ
るデイツプ周期および形状に及ぼす影響が小さいとみな
せる場合に対してしか適用できず、一般的に複数個の漏
洩弾性波モードが存在する被検査体については、従来の
音速測定装置と方法では音速および異方性を計測するこ
とは不可能であるという重大な欠点があつた。
、Ｖ（Ｚ）曲線中のデイツプ周期が規則的にあらわれる
ことが必要である。しかしながら、一般に観測されるＶ
（Ｚ）曲線は、第４図の実験例に示すように、デイツプ
周期も形状もかなり乱れる場合が多い。この現象は、被
検査体が異方性をもつ場合、あるいは層状構造（拡散層
も含む）の場合、および使用超音波の波長に比較してあ
まり大きくない厚さの被検査体の場合等によくみられる
。この原因として、これらの被検査体においては、一般
に複数個の漏洩弾性波モードが存在し、それぞれのモー
ドの波からの再放射波が複雑に干渉し合うために、Ｖ（
Ｚ）曲線のデイツプ周期および波形に乱れが誘起される
からである。したがつて、これらの場合にはデイツプ周
期ΔＺが正確に求められない。すなわち、従来の音速測
定装置及び音速測定法は、基本的には被検査体と液体音
場媒体との境界に存在・伝搬する漏洩弾性波が唯一つの
モードである場合、あるいは他の漏洩弾性波モードが存
在しても、その影響が無視できて、Ｖ（Ｚ）曲線におけ
るデイツプ周期および形状に及ぼす影響が小さいとみな
せる場合に対してしか適用できず、一般的に複数個の漏
洩弾性波モードが存在する被検査体については、従来の
音速測定装置と方法では音速および異方性を計測するこ
とは不可能であるという重大な欠点があつた。
本発明は上記従来例の欠点を解消するものであり、フー
リエ変換等の波形解析手法を用いて解析する機能を有す
る超音波顕微鏡装置に関するものである。本発明は、「
複数の漏洩弾性波モードが存在する被検査体に対して得
られる複雑なＶ（Ｚ）曲線は、各々のモードだけが存在
すると仮定した場合に得られるＶ（Ｚ）曲線の重ね合わ
せとして考えることができる」という本発明者らの着想
にもとづくものである。すなわち、本発明は、測定され
たＶ（Ｚ）曲線に波形解析手法として、フーリエ変換等
の操作をとりいれて、周波数領域で、各々のモードをそ
れぞれに対応した周波数スペクトラムとして他のモード
から分離し、各々のモードに対して対応するデイツプ周
期ΔＺを算出し、前述したデイツプ周期ΔＺと漏洩弾性
波速度υｓとの関係式にもとづいて、各々のモードの漏
洩弾性波速度を決定することができるようにした装置で
ある。ここで波形解析手法としては、通信情報処理技術
でよく知られているフイルター、周波数分析器、アナロ
グ又はデイジタルフーリエ変換器、その他最大エントロ
ピー法によるデイジタル解析器など種々の方法をとりい
れることができる。以下、図面により実施例を詳細に説
明する。
リエ変換等の波形解析手法を用いて解析する機能を有す
る超音波顕微鏡装置に関するものである。本発明は、「
複数の漏洩弾性波モードが存在する被検査体に対して得
られる複雑なＶ（Ｚ）曲線は、各々のモードだけが存在
すると仮定した場合に得られるＶ（Ｚ）曲線の重ね合わ
せとして考えることができる」という本発明者らの着想
にもとづくものである。すなわち、本発明は、測定され
たＶ（Ｚ）曲線に波形解析手法として、フーリエ変換等
の操作をとりいれて、周波数領域で、各々のモードをそ
れぞれに対応した周波数スペクトラムとして他のモード
から分離し、各々のモードに対して対応するデイツプ周
期ΔＺを算出し、前述したデイツプ周期ΔＺと漏洩弾性
波速度υｓとの関係式にもとづいて、各々のモードの漏
洩弾性波速度を決定することができるようにした装置で
ある。ここで波形解析手法としては、通信情報処理技術
でよく知られているフイルター、周波数分析器、アナロ
グ又はデイジタルフーリエ変換器、その他最大エントロ
ピー法によるデイジタル解析器など種々の方法をとりい
れることができる。以下、図面により実施例を詳細に説
明する。
第５図は本発明の一実施例として、波形解析手法に高速
フーリエ変換解析器を用いた場合の超音波顕微鏡装置の
ブロツク図を示したものである。被検査体（１０）に対
してのＶ（Ｚ）曲線を記録装置（１３）に記録し、高速
フーリエ変換解析器（１７）で、波形解析を行い、漏洩
弾性波のモード分離を行い、それぞれのモードに対応し
た音速が得られる。
フーリエ変換解析器を用いた場合の超音波顕微鏡装置の
ブロツク図を示したものである。被検査体（１０）に対
してのＶ（Ｚ）曲線を記録装置（１３）に記録し、高速
フーリエ変換解析器（１７）で、波形解析を行い、漏洩
弾性波のモード分離を行い、それぞれのモードに対応し
た音速が得られる。
ここでは直線状集束超音波ビームを使用した音速測定装
置によつて、被検査体として（■）Ｇｅ（結晶系ｍ３ｍ
）について行つた実施例を示す。液体音場媒体（ここで
は水を使用する）とこの（■）Ｇｅ被検査体との境界面
に存在伝搬できる漏洩弾性波としては２つのモード、即
ち、漏洩弾性表面波と、（■）Ｇｅ被検査体中にも音響
エネルギーをわずかながら放射しながら伝搬する漏洩擬
似弾性表面波とがある。第６図は（■）Ｇｅ被検査体の
Ｚ軸のまわりの異方性に起因する漏洩弾性波の伝搬方向
（θ）依存性を示したものである。この場合、異方性は
結晶の対称性に依存し、θ＝０°から３０°までの間の
角度の音速との関係ですべての方向の特性が決定される
ことを示している。θ＝３０°及びその角度伝搬方向と
等価な方向への音波伝搬に関しては、純粋な漏洩レイリ
ー波だけとなり、漏洩擬似弾性表面波は消滅する。いま
、本発明を、この（■）Ｇｅ被検査体のθ＝０°と３０
°の方向に対して得られるＶ（Ｚ）曲線に対して適用し
てみる。第７図（ａ）と（ｂ）はそれぞれθ＝０°と３
０°に対してのＶ（Ｚ）曲線である。θ＝０°方向に対
してのＶ（Ｚ）曲線は、２つの漏洩弾性波が存在するた
めに（ａ）図に示されるように、漏洩弾性波モードが１
つだけのθ＝３０°の場合（（ｂ）図）に比較して、Ｖ
（Ｚ）曲線の波形が歪み、従来の音速測定法を適用する
のが困難であることが容易に理解できる。第８図はこれ
ら２つのＶ（Ｚ）曲線に対して高速フーリエ変換を施し
た結果を示すものである。ここでは高速フーリエ変換は
、８１９２ポイントのサンプリング・データに対して行
なわれ、そのポイント数のうち５５１のサンプリング・
ポイントが第８図のそれぞれのＶ（Ｚ）曲線波形に対し
て配分され、残りのサンプリング・ポイント数は、充分
な漏洩弾性波速度分解能を得るために、ダミー・ポイン
トとして配分した。（ａ）図においては、漏洩弾性表面
波に対してｆｐ（ＬＳＡＷ）＝５１．６４ＨＺ、漏洩擬
似弾性表面波に対してｆｐ（ＬＰＳＡＷ）＝３０．０３
ＨＺの周波数で極大のスペクトルが得られている。この
周波数より次式で表わされる関係式から、各々のモード
に対してのデイツプ周期ΔＺが求められる。
置によつて、被検査体として（■）Ｇｅ（結晶系ｍ３ｍ
）について行つた実施例を示す。液体音場媒体（ここで
は水を使用する）とこの（■）Ｇｅ被検査体との境界面
に存在伝搬できる漏洩弾性波としては２つのモード、即
ち、漏洩弾性表面波と、（■）Ｇｅ被検査体中にも音響
エネルギーをわずかながら放射しながら伝搬する漏洩擬
似弾性表面波とがある。第６図は（■）Ｇｅ被検査体の
Ｚ軸のまわりの異方性に起因する漏洩弾性波の伝搬方向
（θ）依存性を示したものである。この場合、異方性は
結晶の対称性に依存し、θ＝０°から３０°までの間の
角度の音速との関係ですべての方向の特性が決定される
ことを示している。θ＝３０°及びその角度伝搬方向と
等価な方向への音波伝搬に関しては、純粋な漏洩レイリ
ー波だけとなり、漏洩擬似弾性表面波は消滅する。いま
、本発明を、この（■）Ｇｅ被検査体のθ＝０°と３０
°の方向に対して得られるＶ（Ｚ）曲線に対して適用し
てみる。第７図（ａ）と（ｂ）はそれぞれθ＝０°と３
０°に対してのＶ（Ｚ）曲線である。θ＝０°方向に対
してのＶ（Ｚ）曲線は、２つの漏洩弾性波が存在するた
めに（ａ）図に示されるように、漏洩弾性波モードが１
つだけのθ＝３０°の場合（（ｂ）図）に比較して、Ｖ
（Ｚ）曲線の波形が歪み、従来の音速測定法を適用する
のが困難であることが容易に理解できる。第８図はこれ
ら２つのＶ（Ｚ）曲線に対して高速フーリエ変換を施し
た結果を示すものである。ここでは高速フーリエ変換は
、８１９２ポイントのサンプリング・データに対して行
なわれ、そのポイント数のうち５５１のサンプリング・
ポイントが第８図のそれぞれのＶ（Ｚ）曲線波形に対し
て配分され、残りのサンプリング・ポイント数は、充分
な漏洩弾性波速度分解能を得るために、ダミー・ポイン
トとして配分した。（ａ）図においては、漏洩弾性表面
波に対してｆｐ（ＬＳＡＷ）＝５１．６４ＨＺ、漏洩擬
似弾性表面波に対してｆｐ（ＬＰＳＡＷ）＝３０．０３
ＨＺの周波数で極大のスペクトルが得られている。この
周波数より次式で表わされる関係式から、各々のモード
に対してのデイツプ周期ΔＺが求められる。
ΔＺ＝（ΔＺｓ／Δｔ）・（１／ｆｐ）ここではΔＺｓ
＝１μｍ，Δｔ＝０００１ｓｅｃを用いている。前記デ
イツプ周期ΔＺと音速υｓとの関係式を用いると，それ
ぞれ漏洩弾性表面波速度υｓ（ＬＳＡＷ）＝２６７０ｍ
／ｓ，漏洩擬似弾性表面波速度υｓ（ＬＰＳＡＷ）＝３
４３５ｍ／ｓと算出される。一方，（ｂ）図のθ＝３０
°に対しては、ただ１つの純粋な漏洩レイリー波に対し
て極大を示す周波数がｆｐ（ＬＳＡＷ）＝４６．１４Ｈ
Ｚと得られ、その速度がυｓ（ＬＳＡＷ）＝２８１０ｍ
／ｓと決定できる。
＝１μｍ，Δｔ＝０００１ｓｅｃを用いている。前記デ
イツプ周期ΔＺと音速υｓとの関係式を用いると，それ
ぞれ漏洩弾性表面波速度υｓ（ＬＳＡＷ）＝２６７０ｍ
／ｓ，漏洩擬似弾性表面波速度υｓ（ＬＰＳＡＷ）＝３
４３５ｍ／ｓと算出される。一方，（ｂ）図のθ＝３０
°に対しては、ただ１つの純粋な漏洩レイリー波に対し
て極大を示す周波数がｆｐ（ＬＳＡＷ）＝４６．１４Ｈ
Ｚと得られ、その速度がυｓ（ＬＳＡＷ）＝２８１０ｍ
／ｓと決定できる。
以上，本発明は，被検査体の音響特性を集束超音波ビー
ムを用いて計測する高速フーリエ変換機能を備えた超音
波顕微鏡装置であつて，Ｖ（Ｚ）曲線における波形の乱
れがある場合でも，Ｖ（Ｚ）曲線に寄与する複数個の漏
洩弾性波モードを分離して，それぞれのモードに対する
音響特性を測定できることを述べた。本発明による超音
波顕微鏡装置は等方性被検査体に対しての音響特性測定
に対して適用してもよいこともちろんである。また，上
記実施例においては直線状集束超音波ビームを使用した
場合について説明したが，円錐状に集束された超音波ビ
ームを使用した場合についても適用できる。また，被検
査体からの種々の弾性的情報を含むＶ（Ｚ）曲線に対し
て，本説明では，干渉のデイツプ周期だけに注目した音
速測定に関して説明を行つたが，高速フーリエ変換を用
いた本超音波顕微鏡によるＶ（Ｚ）曲線解析法では，Ｖ
（Ｚ）曲線に含まれる全音響情報を解析しており，他の
弾性的パラメータ，例えば，漏洩弾性波の伝搬に併う伝
搬減衰の測定も可能である。漏洩弾性波の伝搬減衰の測
定は被検査体の表面状態，表面下の構造あるいは欠陥等
の情報を漏洩弾情波の伝搬特性に反映して検出できる。
ムを用いて計測する高速フーリエ変換機能を備えた超音
波顕微鏡装置であつて，Ｖ（Ｚ）曲線における波形の乱
れがある場合でも，Ｖ（Ｚ）曲線に寄与する複数個の漏
洩弾性波モードを分離して，それぞれのモードに対する
音響特性を測定できることを述べた。本発明による超音
波顕微鏡装置は等方性被検査体に対しての音響特性測定
に対して適用してもよいこともちろんである。また，上
記実施例においては直線状集束超音波ビームを使用した
場合について説明したが，円錐状に集束された超音波ビ
ームを使用した場合についても適用できる。また，被検
査体からの種々の弾性的情報を含むＶ（Ｚ）曲線に対し
て，本説明では，干渉のデイツプ周期だけに注目した音
速測定に関して説明を行つたが，高速フーリエ変換を用
いた本超音波顕微鏡によるＶ（Ｚ）曲線解析法では，Ｖ
（Ｚ）曲線に含まれる全音響情報を解析しており，他の
弾性的パラメータ，例えば，漏洩弾性波の伝搬に併う伝
搬減衰の測定も可能である。漏洩弾性波の伝搬減衰の測
定は被検査体の表面状態，表面下の構造あるいは欠陥等
の情報を漏洩弾情波の伝搬特性に反映して検出できる。
以上のように，本発明の集束超音波ビームを用いて被検
査体の音響特性を計測するために高速フーリエ変換等の
波形解析手法をとりいれた超音波顕微鏡装置は，Ｖ（Ｚ
）曲線から音響特性を測定することを目的とする測定に
対して，あるいは，集束超音波ビーム照射によつて得ら
れる信号波形の中に明白に存在あるいはうずもれた周期
的信号を検出することを目的とする測定に対して，すべ
てに使用できるという利点をもつている。
査体の音響特性を計測するために高速フーリエ変換等の
波形解析手法をとりいれた超音波顕微鏡装置は，Ｖ（Ｚ
）曲線から音響特性を測定することを目的とする測定に
対して，あるいは，集束超音波ビーム照射によつて得ら
れる信号波形の中に明白に存在あるいはうずもれた周期
的信号を検出することを目的とする測定に対して，すべ
てに使用できるという利点をもつている。
第１図は反射型超音波顕微鏡の原理を示す図、第２図は
反射型超音波顕微鏡による音速測定の原理を示す図、第
３図は直線状集束超音波ビームによる固体の異方性検出
の原理を示す説明図、第４図はＶ（Ｚ）曲線中のデイツ
プの周期性が乱れた場合を例示する図、第５図は本発明
の一実施例として波形解析手法に高速フーリエ変換解析
器を用いた場合の超音波顕微鏡装置のブロツク図、第６
図は実験用被検査体として（■）ＧｅのＺ軸のまわりの
異方性を示す漏洩弾性波伝搬特性の理論曲線図、第７図
は（■）Ｇｅ被検査体のθ＝０°とθ＝３０°の方向に
対して得られるＶ（Ｚ）曲線図、第８図は第７図の２つ
のＶ（Ｚ）曲線のそれぞれに対して高速フーリエ変換を
施した結果を示す図である。 （１）高周波パルス発振器、（２）方向性結合器、（３
）集束用超音波トランスジユーサ、（４）液体音場媒体
、（５）保持板、（６）（１０）（１６）被検査体、（
７）走査装置、（８）走査制御回路、（９）表示装置、
（１１）Ｚ軸方向移動装置、（１２）移動制御装置、（
１３）記録装置、 （１４）圧電型超音波トランスジユーサ、（１５）直線
状集束超音波ビーム、 （１７）高速フーリエ変換解析器 特許出願人 中鉢憲賢 特許出願人 櫛引淳一
反射型超音波顕微鏡による音速測定の原理を示す図、第
３図は直線状集束超音波ビームによる固体の異方性検出
の原理を示す説明図、第４図はＶ（Ｚ）曲線中のデイツ
プの周期性が乱れた場合を例示する図、第５図は本発明
の一実施例として波形解析手法に高速フーリエ変換解析
器を用いた場合の超音波顕微鏡装置のブロツク図、第６
図は実験用被検査体として（■）ＧｅのＺ軸のまわりの
異方性を示す漏洩弾性波伝搬特性の理論曲線図、第７図
は（■）Ｇｅ被検査体のθ＝０°とθ＝３０°の方向に
対して得られるＶ（Ｚ）曲線図、第８図は第７図の２つ
のＶ（Ｚ）曲線のそれぞれに対して高速フーリエ変換を
施した結果を示す図である。 （１）高周波パルス発振器、（２）方向性結合器、（３
）集束用超音波トランスジユーサ、（４）液体音場媒体
、（５）保持板、（６）（１０）（１６）被検査体、（
７）走査装置、（８）走査制御回路、（９）表示装置、
（１１）Ｚ軸方向移動装置、（１２）移動制御装置、（
１３）記録装置、 （１４）圧電型超音波トランスジユーサ、（１５）直線
状集束超音波ビーム、 （１７）高速フーリエ変換解析器 特許出願人 中鉢憲賢 特許出願人 櫛引淳一
Claims (1)
- 集束超音波ビーを用いて被検査物体の音響特性を計測す
ることを目的とした超音波顕微鏡装置において、その集
束超音波ビームの検出器出力波形をフーリエ変換等の波
形解析手法を用いて解析する機能を有することを特徴と
する超音波顕微鏡装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58058368A JPS59183364A (ja) | 1983-04-03 | 1983-04-03 | 超音波顕微鏡装置 |
| US06/595,865 US4541281A (en) | 1983-04-03 | 1984-04-02 | Ultrasonic microscope system |
| EP84103640A EP0121890B1 (en) | 1983-04-03 | 1984-04-03 | Ultrasonic microscope system |
| DE8484103640T DE3479922D1 (en) | 1983-04-03 | 1984-04-03 | Ultrasonic microscope system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58058368A JPS59183364A (ja) | 1983-04-03 | 1983-04-03 | 超音波顕微鏡装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59183364A true JPS59183364A (ja) | 1984-10-18 |
| JPH0376418B2 JPH0376418B2 (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=13082379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58058368A Granted JPS59183364A (ja) | 1983-04-03 | 1983-04-03 | 超音波顕微鏡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59183364A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1986000710A1 (en) * | 1984-07-08 | 1986-01-30 | Noriyoshi Chubachi | Surface ultrasonic wave interference microscope |
| JPS6196452A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 表面弾性波の音速・減衰測定方法 |
-
1983
- 1983-04-03 JP JP58058368A patent/JPS59183364A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1986000710A1 (en) * | 1984-07-08 | 1986-01-30 | Noriyoshi Chubachi | Surface ultrasonic wave interference microscope |
| JPS6196452A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 表面弾性波の音速・減衰測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0376418B2 (ja) | 1991-12-05 |
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