JPS60129666A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS60129666A JPS60129666A JP58237922A JP23792283A JPS60129666A JP S60129666 A JPS60129666 A JP S60129666A JP 58237922 A JP58237922 A JP 58237922A JP 23792283 A JP23792283 A JP 23792283A JP S60129666 A JPS60129666 A JP S60129666A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- sound wave
- sample
- liquid metal
- container
- 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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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
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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】
〔発−の利用分野〕
本発明は超音波顕微鏡、特にその試料撮影のための手段
を備えた超音波顕微鏡に関する。
を備えた超音波顕微鏡に関する。
浜年、１ＧＨｚ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
とになり、その結果、−亭い分解能？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
波ビームを作り、１μｍに及ぶ高い分解叩を実現す条の
で、ある。
となったので、水中、約１μｍの音波長が実現できるこ
とになり、その結果、−亭い分解能？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
波ビームを作り、１μｍに及ぶ高い分解叩を実現す条の
で、ある。
上記のビー釡中に試臀を挿入し１．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
り、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４度をブラウン管や輝度信号として表示す
、れば、試料の微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！成を示す図
である。超音波の集束及び送受は音波しンズｌにより行
っているが、その構造は円柱状の溶融石英等をもちいた
物質の一面を光学研磨し、その上に圧電薄膜（例えばＺ
ｎ０）２”ｆｒ上下電極３によりはさむ、このようにサ
ンドウィッチ構造になっている圧電薄膜２にパルス発撮
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Ｑ、１ｍｍ〜１．０ ｍｍ
程度の凹面状の半球穴が形成されており、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。
波を検出し、て試料の微細領域の弾性的性質を解明した
り、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４度をブラウン管や輝度信号として表示す
、れば、試料の微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！成を示す図
である。超音波の集束及び送受は音波しンズｌにより行
っているが、その構造は円柱状の溶融石英等をもちいた
物質の一面を光学研磨し、その上に圧電薄膜（例えばＺ
ｎ０）２”ｆｒ上下電極３によりはさむ、このようにサ
ンドウィッチ構造になっている圧電薄膜２にパルス発撮
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Ｑ、１ｍｍ〜１．０ ｍｍ
程度の凹面状の半球穴が形成されており、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。
圧電薄膜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６０００ｍ／ｓ）と水（省速１５００ｍ／ｓ）
との音速の差により屈折作用が生じ、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、音波レンズにより集音整相さ
れ、平面波となって圧電薄膜２に達し、ここで、ＲＦ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。
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６０００ｍ／ｓ）と水（省速１５００ｍ／ｓ）
との音速の差により屈折作用が生じ、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、音波レンズにより集音整相さ
れ、平面波となって圧電薄膜２に達し、ここで、ＲＦ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によりｘ−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１面圧２示される。
の駆動電源１３によりｘ−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１面圧２示される。
以上の説明は、音波レンズｌ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ｌ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
があげられる。
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ｌ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
があげられる。
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
、物質の弾性、密度、粘性などの力学的性質の変化を反
映した情報が得られることから、無染色の生物組織や細
胞でもコントラストが生じ観察が可能となる。
でも透過するので、物質の内部構造が観察できることや
、物質の弾性、密度、粘性などの力学的性質の変化を反
映した情報が得られることから、無染色の生物組織や細
胞でもコントラストが生じ観察が可能となる。
このような特徴をもつ装置を使って試料を観察しようと
する場合、特に試料内部を観察しようとする場合には、
出来るだけ音波を試料内部に伝播するように媒質８をえ
らび、試料の音響インピーダンス（２−δ・Ｖ、δ：密
度、ｖ：音速）に近い値をもう物質を媒質８に使用する
ことが望ましい。なぜならば、音響インピーダンスの異
なった二つの物質２１．２２ の界面での音波の反射は
、（Ｚ□−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）に比例した量で反射
されるからである。１例として観察しようとする物質を
金属材料とした場合、そのほとんど音響インピーダンス
Ｚｓ ＝ ２０〜５０ Ｘ １０’ ＭＫＳＣＤ値をも
っているために、媒質８に水（Ｚｗ ＝ １．５ ”ｘ
ｌ ０’ＭＫ８ ）を用いると、誉波のほとんどは界面
で反射し、音源の方へもどってしまい、試料の内−には
、ｉ波を伝播することが出来んいことから、試料の丙部
観療が一不可能になってしまう。
する場合、特に試料内部を観察しようとする場合には、
出来るだけ音波を試料内部に伝播するように媒質８をえ
らび、試料の音響インピーダンス（２−δ・Ｖ、δ：密
度、ｖ：音速）に近い値をもう物質を媒質８に使用する
ことが望ましい。なぜならば、音響インピーダンスの異
なった二つの物質２１．２２ の界面での音波の反射は
、（Ｚ□−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）に比例した量で反射
されるからである。１例として観察しようとする物質を
金属材料とした場合、そのほとんど音響インピーダンス
Ｚｓ ＝ ２０〜５０ Ｘ １０’ ＭＫＳＣＤ値をも
っているために、媒質８に水（Ｚｗ ＝ １．５ ”ｘ
ｌ ０’ＭＫ８ ）を用いると、誉波のほとんどは界面
で反射し、音源の方へもどってしまい、試料の内−には
、ｉ波を伝播することが出来んいことから、試料の丙部
観療が一不可能になってしまう。
このことから、金−材料のよ゛うに音響インピーダンス
の大きい値をもつ物質を観察しようとする場合に適した
媒質としてはＨｇ 、 Ｉｎ 、 Ｇａなどの液体金属
が砿ちいられている。例えばＨｇはｚ＝〜１９×ｌＯ６
ＭＫＳモあることから、Ａ／（７）Ｚ＝〜１８Ｘ１０６
ＭＫＳとほとんど同一の値となることから、界面での反
射は無視できる値となり、音波のほとんどを試料内部に
伝播することができ、試料の内部観察が可能となる。
の大きい値をもつ物質を観察しようとする場合に適した
媒質としてはＨｇ 、 Ｉｎ 、 Ｇａなどの液体金属
が砿ちいられている。例えばＨｇはｚ＝〜１９×ｌＯ６
ＭＫＳモあることから、Ａ／（７）Ｚ＝〜１８Ｘ１０６
ＭＫＳとほとんど同一の値となることから、界面での反
射は無視できる値となり、音波のほとんどを試料内部に
伝播することができ、試料の内部観察が可能となる。
しかし、楡を媒質８として使用する場合、Ｈｇは試料表
面に塗ることができず、試料表面を球状となって飛散し
てしまい安定した媒質として、球面レンズｌと試料７と
の間に保持しておくことがむづかしく、実用化の面で・
は問題があった。
面に塗ることができず、試料表面を球状となって飛散し
てしまい安定した媒質として、球面レンズｌと試料７と
の間に保持しておくことがむづかしく、実用化の面で・
は問題があった。
本発明は、上述の問題点に鑑み音波レンズの先端部に微
量の液体金属を安定に保持することを可能とし、もりて
良好な試料観察を可能とする超音波レンズを提供するこ
とを目的としたものである。
量の液体金属を安定に保持することを可能とし、もりて
良好な試料観察を可能とする超音波レンズを提供するこ
とを目的としたものである。
本発明の特徴は音波レンズの先端に音波伝播媒質を保持
する容器を設けた点にある。
する容器を設けた点にある。
さらに本発明の第２の特徴は、容暮開゛口部から音波伝
播媒質を凸面状にしぼり出す加圧機工を設けた点にある
。
播媒質を凸面状にしぼり出す加圧機工を設けた点にある
。
−〔発明の実施例〕
以下、図をもちいてその実施例を示す。
第２図は、球面レンズ１の先端部に保持部１４を設け、
その中心部には球面レンズｌのもつ凹面穴の直径と同一
あるいは、それよりわずか大きい値をもつ円筒状の穴を
設ける。この円筒状の穴の中に媒質としての液体金属１
５Ｑ凹面穴曲率に沿っての作る球と、はぼ同量のものを
挿入すると、液体金属１５は第２図に示すように保持部
１４と球面レンズｌとに接して保持されるとともに、そ
の先端部の一部分は試料７．に接し、音波を試料７に伝
播することができる。図からあきらかなように液体金属
１７の球は、保持部１４により、周囲から保持されてい
るために、外部からの衝撃に対しても飛散することなく
、安定に操作することが出来るようになった。
その中心部には球面レンズｌのもつ凹面穴の直径と同一
あるいは、それよりわずか大きい値をもつ円筒状の穴を
設ける。この円筒状の穴の中に媒質としての液体金属１
５Ｑ凹面穴曲率に沿っての作る球と、はぼ同量のものを
挿入すると、液体金属１５は第２図に示すように保持部
１４と球面レンズｌとに接して保持されるとともに、そ
の先端部の一部分は試料７．に接し、音波を試料７に伝
播することができる。図からあきらかなように液体金属
１７の球は、保持部１４により、周囲から保持されてい
るために、外部からの衝撃に対しても飛散することなく
、安定に操作することが出来るようになった。
第３図は、第２図のアイデアをさらに発展させた実施例
であり、これについて図をもちいて、さらに詳しく述べ
る。
であり、これについて図をもちいて、さらに詳しく述べ
る。
第２図と同じく第３図でも球面レンズｌの先端部に保持
部１４’を取りつけるが、第２図よりも多量の液体金属
を保持できるよう、保持部１４の先端部を加工し、液体
金属貯蔵部を設けたことを特徴とする。
部１４’を取りつけるが、第２図よりも多量の液体金属
を保持できるよう、保持部１４の先端部を加工し、液体
金属貯蔵部を設けたことを特徴とする。
すなわち、保持部１４’の先端には、液体金属貯蔵部と
して、空間部２４を機械加工により設ける。この加工等
についてはザグリなどにより容易に行うことが可能であ
る。このような空間部２４もった保持部１４’を球面レ
ンズｌに装着し、液体金属１５を貯えたのち、絞り１６
？：押えつけて固定すると、絞り１６に設けられた中心
部の穴（球面レンズｌに設けられた凹面穴とほぼ同等の
口径）より、液体金属１５の１部分が押しだされ、図の
ように半球）が出来る。この半球部が試料に接し、音波
を伝播することができる。
して、空間部２４を機械加工により設ける。この加工等
についてはザグリなどにより容易に行うことが可能であ
る。このような空間部２４もった保持部１４’を球面レ
ンズｌに装着し、液体金属１５を貯えたのち、絞り１６
？：押えつけて固定すると、絞り１６に設けられた中心
部の穴（球面レンズｌに設けられた凹面穴とほぼ同等の
口径）より、液体金属１５の１部分が押しだされ、図の
ように半球）が出来る。この半球部が試料に接し、音波
を伝播することができる。
また、本実施例は液体金属の半球部がなにかの都合で飛
散してしまった場合に液体金属を凸面状にしぼり出す加
圧機構を有する。すなわち容器１４’の側面に設けたネ
ジ穴には押ネジ１７が設けられる。押ネジ１７を回転さ
せ、押ネジ１７を内部に送り込むことにより、貯蔵部に
貯えられている液体金属１５を押しだすことにより、ま
た半球を絞１６の口径部に作ってやることができる。
散してしまった場合に液体金属を凸面状にしぼり出す加
圧機構を有する。すなわち容器１４’の側面に設けたネ
ジ穴には押ネジ１７が設けられる。押ネジ１７を回転さ
せ、押ネジ１７を内部に送り込むことにより、貯蔵部に
貯えられている液体金属１５を押しだすことにより、ま
た半球を絞１６の口径部に作ってやることができる。
また第４図の如く、極く薄く加工した円筒１８の内部に
液体金属１５を貯え、その上下から、絞り１６で押えつ
けると、液体金属１５の一部は絞り１６の孔部よりはみ
だして、上下部に図４に示すような形状の半球形の液体
金属部を作ることができる。このような貯蔵容量部を第
４図に示すように球面し／ズｌの先端部に取りつけても
、その効果は第２図、第３図に示したものと同様なもの
となる。
液体金属１５を貯え、その上下から、絞り１６で押えつ
けると、液体金属１５の一部は絞り１６の孔部よりはみ
だして、上下部に図４に示すような形状の半球形の液体
金属部を作ることができる。このような貯蔵容量部を第
４図に示すように球面し／ズｌの先端部に取りつけても
、その効果は第２図、第３図に示したものと同様なもの
となる。
なお、１９は取付は金具である。
以上、述べた如く本発明によれば、液体金属を音波の伝
播媒質として安定に使用でき、良好に試料の内部構造の
観察を行うことが可能となる。
播媒質として安定に使用でき、良好に試料の内部構造の
観察を行うことが可能となる。
第１図は超音波顕微鏡の構成を示す図、第２図、第３図
、第４図は本発明の実施例を示す図である。 ｌ・・・音波レンズ、１４．１４’・・・容器、１５・
・・音波伝播媒質、１７・・・押ネジ 第 ／ 図 笥３０ 算４囮
、第４図は本発明の実施例を示す図である。 ｌ・・・音波レンズ、１４．１４’・・・容器、１５・
・・音波伝播媒質、１７・・・押ネジ 第 ／ 図 笥３０ 算４囮
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、音波送受波面が球面の一部をなす凹面に形成された
音波レンズを有し、該音波レンズの焦点近傍に位置する
試料からのしよう乱音により・前記ド料を撮影する超音
波顕微鏡において、前記音波レンズの先端に音波伝播媒
質を保持する容器を設けたことを特徴と、する超音波顕
微鏡。 ２、前記容器は前記音波レンズの凹面に対応する部分に
開口を有することを特徴とする特許請求の顯囲第１項に
記載の超音波顕微鏡。 、３．童波、送受波面が球面の一部をなす凹面に形成さ
れた音波レンズを−有し、該音波レンズの焦点近傍に位
置する試料からのじよう乱音により前記試懸を撮、影す
る。超音波顕微鏡において、前記音波レンズの先端に音
波伝播媒質を、保持する容器を設け、、該、容器、−μ
前記音波レンズの凹面に対応する部分、に−戸を設ける
とともに、保持した音波伝播媒質を前記開口から凸面状
にしぼり出すための加圧機構を設けたことを特徴とする
超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58237922A JPS60129666A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58237922A JPS60129666A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129666A true JPS60129666A (ja) | 1985-07-10 |
Family
ID=17022435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58237922A Pending JPS60129666A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129666A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6234360U (ja) * | 1985-08-16 | 1987-02-28 |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP58237922A patent/JPS60129666A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6234360U (ja) * | 1985-08-16 | 1987-02-28 |
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