JPS5928362Y2 - 超音波顕微鏡 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超音波顕微鏡特に試料の走査構造に関する。

光の代りに超音波を用いて物体の微視的な構造を観察し
ようという考えが古くからあり、最近機械走査型超音波
顕微鏡が開発された。

この超音波顕微鏡は、原理的には細く絞った超高周波超
音波ビームによって試料面を機械的に走査し、散乱され
た超音波を集音して電気信号に変換し、陰極線管の表面
に二次元的に表示し、顕微鏡像を得るのである。

構成としては、超音波の検出の仕方によって、すなわち
試料内で散乱あるいは減衰しながら透過してきた超音波
を検出する場合と、試料内の音響的性質の差によって反
射してきた超音波を検出する場合とによって、透過型と
反射型とに分けられる。

第１図は透過型の超音波顕微鏡の基本構成を示すブロッ
ク図であり、同図中１は高周波発振器、２は送波側超音
波集束レンズでサファイアなどの超音波伝搬媒体材から
成り、−面に送波用トランスジューサ２ａが貼着され、
他面は球面状にえぐられた球面レンズ部２ｂを有する。

３は送波側超音波集束レンズと同じくサファイア板など
の超音波伝搬媒体材からなり、−面に受渡用トランスジ
ューサ３ａが貼着され、他面には球面状にえぐられた球
面レンズ部３ｂを有する。

そして、このような一対の超音波集束レンズは互いに球
面レンズ部を対向せしめて音場媒体となる水４を介して
共焦点構成に配設されている。

５は試料保持板で、該試料保持板５に被検査物体となる
試料６が取付けられている。

７は試料保持板５をＸ及びＹ方向に移動させる走査装置
、８は走査装置７を制御する走査回路、９は受渡側超音
集束レンズ３の出力を受信する受信回路、１０は表示装
置である。

前述の如き超音波顕微鏡において、まず送波用トランス
ジューサ２ａによって放射された平面超音波は球面レン
ズ部２ｂによって集束され、水中に焦点を結ぶ。

この焦点に集まった超音波は共焦点に配置されている受
渡側超音波集束レンズ３の球面レンズ部３ｂによって集
音され、水平面超音波となり、受渡用トランスジューサ
３ａによって電気信号に変換される。

そこで試料の検査面が焦点に位置するようにしながら試
料保持板５をＸ方向に振動させなからＹ方向に少しずつ
移動させれば、超音波ビームは相対的に試料面を走査す
ることになる。

超音波ビームが試料６を透過する際、振幅や位相の変化
を受けるから、超音波ビームが横切るところの試料面の
各点に対応させて表示装置１０内の陰極線管ＣＲＴの電
子ビームを掃引し、受渡用トランスジューサ３ａの出力
信号に応じて輝度変調をかければＣＲＴ面上には二次元
的に顕微鏡像が得られる。

ところで、上述の如き超音波顕微鏡において、通常、試
料保持板５の走査は、Ｘ方向の振動をボイスコイルに５
０止程度の交流信号を印加することにより行い、且つ、
該試料保持板５をモーターによりＹ方向に機械的に少し
ずつ移動させることが考えられている。

しかし、上記構成では、−画像の走査速度を速めるため
に、ボイスコイルの振動数を増加させると、振幅がとれ
なくなる欠点がある。

また、試料保持板５をＸ方向に振動させながら、且つ、
Ｙ方向に移動させるために、振動に伴う不要なブレが生
じ易く、画像に悪影響を及ぼす欠点がある。

本考案は上記の点に鑑み、試料を取付けた試料保持板を
回転させることにより、走査速度を速め、且つ、複数個
の試料を同時に検出し得る超音波顕微鏡を提供するにあ
る。

以下、本考案の１実施例の概略図を第２図〜第４図によ
り説明すると、１１は送波側・受渡側超音波集束レンズ
部１２．１３を設けた超音波レンズ系、１４は円筒状の
水槽で、該水槽１４の下面板１４ａがモータ１５の軸１
６に固定されている。

５は水槽１４内に予め挿入され、且つ、前記モーター１
５の軸１６に固定された円板状の試料保持板で、該保持
板５はモーター１５の回転により回動し、その表面には
試料６が取付けられている。

１７は水槽１４に取外し自在に取付けられた蓋板で、該
蓋板１７を開けて前記試料６の交換ができるようになっ
ている。

また、差金１７には試料保持板５の回転の同期を取るフ
ォトセンサー１８、及び水を水槽１４内に注入するため
の注入口を塞ぐ栓１９がそれぞれ設けられている。

なお、水槽１４内に注入された水を排水する際は、水槽
１４の下面板１４ａの排水口を塞ぐ栓２０を抜けば良い
。

次に、前記超音波レンズ系１１の送波側・受渡側超音波
集速レンズ部１２．１３のそれぞれの先端部は前記蓋板
１７及び前記下面板１４ａに設けた透孔から水槽１４内
に挿入され、しかも、該超音波レンズ系１１自体がＹ方
向に振動可能に保持されている。

なお、２１，２１は水槽１４に注入した水が前記透孔か
ら外部に流出するのを防止するために弾性体等からなる
バッキングである。

そこで、超音波顕微鏡を走査する場合には、前記試料保
持板５をモーター１５で回転させることにより、ボイス
コイルで行っていたＸ方向の振動の代替を果し、またＹ
方向の走査は超音波レンズ系１１自体をモーターにより
機械的に移動させるか、または、ボイスコイル等により
電気的に行い得る。

この際、第５図に示すように試料保持板５上に同期用マ
ーク２２を印刷等で形成しておき、該同期用マーク２２
を前記フォトセンサ１８で検出することにより、試料６
上の検査範囲の決定または変更を容易に行うことができ
る。

なお、試料６の斜線部６ａは検査範囲である。

また、前記同期用マーク２２を透過率あるいは反射率が
他と大きく異なるような物質を選べば、超音波レンズ系
１１自体で同期を検出し得る。

勿論、走査時においては、水等の音場媒体が水槽１４に
満され、試料６及び送波側・受波側超音波レンズ部１２
．１３が音場媒体につかっている。

第６図は試料保持板５に複数個の試料６・・・・・・を
取付けたものであり、これらの試料６・・・・・・は一
度に検査することができ、各試料６・・・・・・の比較
検討が極めて容易に行え得る。

なお、２２ａは試料保持板５の回転を検出するための同
期用マーク、２２ｂ・・・・・・は各試料６・・・・・
・間の同期用マークである。

また、前記実施例では透過型の超音波顕微鏡により説明
したが、反射型にも適用し得ること勿論である。

叙上のように、本考案は水槽１４内に回転可能に試料保
持板５を挿入し、該試料保持板５を回転することにより
、試料６面の一方向の走査を行わしめたものであるため
、ボイスコイルで走査させる構造に比して、振動数を増
すと振幅がとれないということはなく、且り、複数個の
試料６・・・・・・を一度に検査することができ、それ
らの比較検討が極めて容易となる。

また、他方向の走査は超音波レンズ系１１を振動させて
行わしめたので、Ｘ、Ｙ方向の振動がそれぞれ独立の系
によりなされ、振動に伴う不要なブレが少なく、鮮明な
画像が得られる等の実用上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は透過型超音波顕微鏡のブロック図、第２図〜第
６図は本考案の超音波顕微鏡に係り、第２図は要部概路
上面図、第３図は要部概路上面図、第４図は要部断概略
側面図、第５図は試料保持板の上面図、第６図は複数個
の試料を設けた試料保持板の上面図である。 ５・・・・・・試料保持板、６・・・・・・試料、１１
・・・・・・超音波レンズ系、１２．１３・・・・・・
送波側・受波側超音波集束レンズ部、１４・・・・・・
水槽。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水槽内に回転可能に試料保持板を挿入し、該試料保持板
   を回転することにより、試料面の一方向の走査を行わし
   め、他方向の走査は超音波レンズ系で行わしめたことを
   特徴とする超音波顕微鏡。