JPS5928363Y2 - 超音波顕微鏡の走査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超音波顕微鏡に使用される走査装置に関する
。

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図の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は受渡側超音水集束レンズで同じくサファイア板など
の超音波伝搬媒体材から成り、−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は試料保持用枠でマイラー膜６が張設され、該マイラ
ー膜６に被検査物体となる試料７が取付けられている。

８は試料保持用枠５をＸ及びＹ方向に移動させる走査装
置。

９は走査装置８を制御する走査回路、１０は受渡用トラ
ンスジューサ３ａの出力を受信する受信回路、１１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７の検査面が焦点に位置するようにしながら
試料保持用枠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７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１１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、前記試料
保持用枠５のＸ方向の振動は５０Ｈｚ程度で行われるが
、通常、この振動に伴って不要な上下方向（Ｚ方向）の
ブレが生ずる。

ブレが生ずると前記試料７の検出面が送・受渡側超音波
集束レンズ２゜３の共焦点からずれてしまい、試料７の
正確な顕微鏡像が得られない欠点がある。

本考案は上述の点に鑑み、上下方向のブレを出来るだけ
軽減させた超音波顕微鏡の走査装置を提供するものであ
る。

以下、本考案のＸ方向の走査装置の構成を第２図及び第
３図により説明すると、１２は磁石で、該磁石１２の中
央極片１２ａにコイル保持枠１３に固定したコイル１４
が挿入されている。

１５は一端が前記コイル保持枠１３に固着され、他端に
試料保持用枠５を接続した駆動軸で、該駆動軸１５によ
りコイル１４の振動が試料保持用枠５に伝達される。

１６．１６の平面板状の板バネで、該板バネ１６．１６
の一端部１６ａ、１６ａは基台１７に固定された保持体
１８にそれぞれ固着され、また、板バネ１６．１６の他
端部１６ ｂ 、１６ ｂは前記駆動軸１５に取付けら
れて、２つの板バネ１６．１６は互いに咲チ行となる。

なお、１９は基台１７に固定された磁石ホルダーである
。

そこで、前記コイル１４に５０Ｈｚ程度の交流信号を印
加すれば、コイル１４が交流信号と同一周波数で振動し
、この振動（変位）が駆動軸１５を介して試料保持用枠
５に伝えられ、試料７のＸ方向の走査が行える。

この時、駆動軸１５の振動方向は駆動軸１５に固定され
た板バネ１６の板面に対して直角の方向なので、板バネ
１６は駆動軸１５の軸方向に撓むため、板バネ１６が駆
動軸１５の振動を妨げることはない。

しかし、駆動軸１５の振動に伴うブレの方向（Ｚ方向）
は、前記板バネ１６の板面に対して平行となるために、
そのブレをこの板バネ１６によって防止することができ
る。

なお、駆動軸１５の横方向（Ｙ方向）のブレは論理的に
は板バネ１６の一端部１６ ａから他端部１６ ｂまで
の長さに反比例して起こるが、実際上は駆動軸１５の振
幅が約１ｍｍと小さいためにほとんど無視し得る。

ここで、前記本考案のように駆動軸１５に板バネ１６を
取付けた場合と、駆動軸１５を軸受け（図示せず）等で
保持した場合とで、そのＸ方向の振動に伴うＺ方向のブ
レの幅を比較して示す。

例えば、駆動軸１５を振動数５０止、振幅１ｍｍでＸ方
向に走査すると、軸受けで保持したものについては駆動
軸１５と軸受けとの間にクリアランスが有るためにＺ方
向に１０〜１２μｍの幅のブレを生ずるが、本考案のよ
うに板バネ１６を固定したものはＺ方向のブレ幅を２μ
ｍ以下とすることが出来る。

なお、前記実施例では保持体１８に取付けた２つの板バ
ネ１６．１６を略三角形としたもので説明したが、第４
図に示すように矩形の板バネ１６．１６を用いても良い
。

ただし、板バネ１６．１６を含めた駆動系の質量はでき
るだけ軽量であることが望ましい。

また、２つの板バネ１６．１６の取付は位置は、第５図
に示すように試料保持用枠５を挾んでその両側に配置し
、駆動軸１５に取付けるようにしたものでも良い。

あるいは、第６図に示すように磁石１２の中央極片１２
ａに駆動軸１５が貫通する孔１２ ｂを設け、前記磁石
１２の両側に伸びた駆動軸１５に保持体１８に設けられ
た各板バネ１６．１６をそれぞれ固定するようにしても
良く、この場合は、２つの板バネ１６．１６の間隔が広
がり、駆動軸１５の振動時の安定性がより高められる。

叙上のように、本考案は駆動軸１５に、一端部１６ａが
固定された板バネ１６の他端部１６ｂを取付け、該板バ
ネ１６の板面を駆動軸１５の軸方向と略直交させたもの
であるため、駆動軸１５の軸方向以外の方向へのブレは
前記板バネ１６により防止することができ、試料７の検
出面が送・受渡側超音波集束レンズ２，３の共焦点から
ずれることがなく、試料７の正確な顕微鏡像が得られる
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基本構成を示すブロック
図、第２図〜第６図は本考案の超音波顕微鏡の走査装置
に係り、第２図はその１実施例を示す要部斜視図、第３
図はその概略説明図、第４図は他の板バネの構成を示す
要部斜視図、第５図、第６図はその他の実施例を説明す
る概略説明図である。 ５・・・・・・試料保持用枠、１５・・・・・・駆動軸
、１６・・・・・・板バネ、１６ａ・・・・・・板バネ
１６の一端部、１６ ｂ・・・・・・板バネ１６の他端
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試料保持用枠をその軸方向に振動させる駆動軸に、一端
   部が固定された板バネの他端部を取付け、前記板バネの
   板面を前記駆動軸の軸方向と略直交させたことを特徴と
   する超音波顕微鏡の走査装置。