JPS60355A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS60355A JPS60355A JP59108353A JP10835384A JPS60355A JP S60355 A JPS60355 A JP S60355A JP 59108353 A JP59108353 A JP 59108353A JP 10835384 A JP10835384 A JP 10835384A JP S60355 A JPS60355 A JP S60355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- reflected
- signal
- border face
- transmitted
- 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
Links
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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- 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】
［発明の利用分野〕
本発明は高周波超音波エネルギーを利用した撮像装置、
特に超音波顕微鏡に関する。
特に超音波顕微鏡に関する。
音波周波数Ｉ Ｇ ｌ−１ｚ、従って水中での音ｉ皮長
ネ白１ミクロンメータに及ぶ超高周波音波を利用して機
械走査型超音波顕微鏡（Ｓ ｃａｎｎｉｎｇＡｃｏｕｓ
ｔｉｃＭ １ｃｒｏｓｃｏｐｅ ＋以下ＳＡＭと略す）
が提案さＡｃている。
ネ白１ミクロンメータに及ぶ超高周波音波を利用して機
械走査型超音波顕微鏡（Ｓ ｃａｎｎｉｎｇＡｃｏｕｓ
ｔｉｃＭ １ｃｒｏｓｃｏｐｅ ＋以下ＳＡＭと略す）
が提案さＡｃている。
即ち第１図に示すように、サファイア等の円柱状の結晶
２０は、その一端面は光学研磨された平面で他端面には
凹面状の半球穴が孔たれている。
２０は、その一端面は光学研磨された平面で他端面には
凹面状の半球穴が孔たれている。
平板面に作成された圧電薄膜１５に信号源１０よりＲＦ
電気信号を印加し、結晶２０内に平面波のＲＦ音波を放
射させる。この平面音波は前記の凹部穴に形成される結
晶２０−４質３０ （通常水）の界面２５で両者の音速
差を利用した正のレンズにより、その所定焦点Ｆに集束
される。周９（１の１狼に集点距りと開口径の比、即ち
レンズの明るさを表わすＦナンバが充分小さい時は、こ
の構成により著るしく狭い超音波ビームを作成する事が
出来る。
電気信号を印加し、結晶２０内に平面波のＲＦ音波を放
射させる。この平面音波は前記の凹部穴に形成される結
晶２０−４質３０ （通常水）の界面２５で両者の音速
差を利用した正のレンズにより、その所定焦点Ｆに集束
される。周９（１の１狼に集点距りと開口径の比、即ち
レンズの明るさを表わすＦナンバが充分小さい時は、こ
の構成により著るしく狭い超音波ビームを作成する事が
出来る。
焦点付近におかれた試料により、この集束ｊｊｆ波は反
射、散乱、透過減衰といったしよう乱を受けるから、こ
のじよう乱音波エネルギーを防出する事により試料の弾
性的な性質を反映した電気借りを得る事が出来る。試料
を機械的に２次元に走査しながら、この電気信号をこの
走査に同期してＣＡＲＴ上に表示すれば、音波顕微鏡徐
が得られるわけである。
射、散乱、透過減衰といったしよう乱を受けるから、こ
のじよう乱音波エネルギーを防出する事により試料の弾
性的な性質を反映した電気借りを得る事が出来る。試料
を機械的に２次元に走査しながら、この電気信号をこの
走査に同期してＣＡＲＴ上に表示すれば、音波顕微鏡徐
が得られるわけである。
この様なしよう乱エネルギーを検出する’ｎｌ成として
は、第２図（ａ）及び第２図（ｂ）に示すものがある。
は、第２図（ａ）及び第２図（ｂ）に示すものがある。
第２図（ａ）は、超音波ビームを発生させる探触子系４
０を再び用いて水７０中の試料６０の反射音波を検出す
る反射型の構成を示し、第２図（ｂ）は探触子系４０ど
同一の今一つの探触子系５０を対向して共焦点に配置さ
せ、試料６０を透過した音波を検出する透過型の構成を
示す。
０を再び用いて水７０中の試料６０の反射音波を検出す
る反射型の構成を示し、第２図（ｂ）は探触子系４０ど
同一の今一つの探触子系５０を対向して共焦点に配置さ
せ、試料６０を透過した音波を検出する透過型の構成を
示す。
従来は、生物試料６０等は試料台８０に貼っており、こ
の試料台としては金属わくにはられた薄いマイラー膜が
用いられていた。マイラー膜の音響インピーダンスは水
と殆んど同じで、支持膜の存在が無視出来るからである
。
の試料台としては金属わくにはられた薄いマイラー膜が
用いられていた。マイラー膜の音響インピーダンスは水
と殆んど同じで、支持膜の存在が無視出来るからである
。
反射型は、ＩＣやＬＳＩ等のデバイスや厚み金属試料等
を観察する際に用いられ、又透過型は蓮い試料やとりわ
け生物試（゛ニＦに用いられている。生物試料はその音
響インピーダンスが水の音響インピーダンスと良く似て
いる為、充分な反射信号が得られないからである。
を観察する際に用いられ、又透過型は蓮い試料やとりわ
け生物試（゛ニＦに用いられている。生物試料はその音
響インピーダンスが水の音響インピーダンスと良く似て
いる為、充分な反射信号が得られないからである。
ところで、透過構成では、探触子系が２つ必要であるば
かりでなく、２つの探触子系を共焦点に設定する為のア
ライメントが必要で反射構成に比べて著るしく設定が困
難であるという欠点を有する。
かりでなく、２つの探触子系を共焦点に設定する為のア
ライメントが必要で反射構成に比べて著るしく設定が困
難であるという欠点を有する。
従って、本発明の目的は反射構成のままで、透過構成で
得られる透過信号を検出する事が出来る超音波顕微鏡を
提供し、もって上記の難点を解消し、又価格を安価とす
るにある。
得られる透過信号を検出する事が出来る超音波顕微鏡を
提供し、もって上記の難点を解消し、又価格を安価とす
るにある。
本発明は以−ヒの点を鑑みてなされたもので、単一の探
触子系のみを用いる反射構成で、透過構成で得られる透
過信号と同等の信号を得る為に、試料を支持する試料台
を工夫する事によりｌ」的を達せんとするものである。
触子系のみを用いる反射構成で、透過構成で得られる透
過信号と同等の信号を得る為に、試料を支持する試料台
を工夫する事によりｌ」的を達せんとするものである。
即ち、従来用いられているように、試料台として１〜２
μｒｎの厚みのマイラー膜を用いる代りに、ガラスや金
属等音響インピーダンスの大きな材料を用いるのである
。
μｒｎの厚みのマイラー膜を用いる代りに、ガラスや金
属等音響インピーダンスの大きな材料を用いるのである
。
水や生物試料にとって、ガラスや金属は完全反射体にな
る。第３図を用いて、なぜ反射構成で透過信号が得られ
るかを説明する。
る。第３図を用いて、なぜ反射構成で透過信号が得られ
るかを説明する。
ある厚みの生物試料１００の上面Ｕ、と下面Ｑ２とし、
下面Ｑ２には本発明のガラスや金属製の試料台１１０が
裏打ちされている。試料上方より入射した超音波ビーＡ
１２０はまず界面ｆｌｉで一部は反射し、大部分は試
料１００中へ伝播する。この反射波が生物試料では著る
しく弱いのである。
下面Ｑ２には本発明のガラスや金属製の試料台１１０が
裏打ちされている。試料上方より入射した超音波ビーＡ
１２０はまず界面ｆｌｉで一部は反射し、大部分は試
料１００中へ伝播する。この反射波が生物試料では著る
しく弱いのである。
さて、試料１００中を伝播した波は界面Ｑ２で反射され
、試料中を上方へ再び伝播し、界面Ｑｌ を介して水中
１３０に出、反射音波として探触子系１４０によって検
出されるのである。ここで、界面Ｑ２での反射は殆んど
完全反射であってこの反射信号は極めて大きいから、こ
の構成の反射信号は界面Ｑ、よりははるかに大きい界面
Ｑ２からの反射音波で決まるといえるわけである。この
反射信号は試料中を２回透過したのと同ししよう乱を受
けていると考えられる。又、完全反射体の裏打ち材を鏡
２００とみなした第４図の破線構成からも明らかであろ
う。
、試料中を上方へ再び伝播し、界面Ｑｌ を介して水中
１３０に出、反射音波として探触子系１４０によって検
出されるのである。ここで、界面Ｑ２での反射は殆んど
完全反射であってこの反射信号は極めて大きいから、こ
の構成の反射信号は界面Ｑ、よりははるかに大きい界面
Ｑ２からの反射音波で決まるといえるわけである。この
反射信号は試料中を２回透過したのと同ししよう乱を受
けていると考えられる。又、完全反射体の裏打ち材を鏡
２００とみなした第４図の破線構成からも明らかであろ
う。
即ち、第３図の構成は、第４図のようにミラー面２００
により共集点に対向した探触子系２１０゜２２０とその
間にそう人された等価的に厚みが倍の試料２３０が水中
２４０内にある構成と等価Ｃ５従来の透過構成と同じで
あるからである。
により共集点に対向した探触子系２１０゜２２０とその
間にそう人された等価的に厚みが倍の試料２３０が水中
２４０内にある構成と等価Ｃ５従来の透過構成と同じで
あるからである。
実際、生物試料の厚みをｄ、減哀宇を（χ５として、生
物試料、水、裏杓ち材の音響インピーダンスをそれぞれ
Ｚ、、Ｚｗ、ＺＢとすると、７．Ｓ：Ｚｗとして Ｚｓ＝ＺＷ十ΔＺ ΔＺ＜Ｚｓ、Ｚｗ （１）とおき、
従来溝底での反射信号ｒ や透過信号［及び本発明にお
ける反射信号Ｔ ′の大きさを泪算してみた。それによ
ると、第２図の構成では、透過（ｉ’ｉ号 Ｌ ｓ＝
ｅ、−５ｄ（２）反射信号 ｒｓ−Δｚ ／ ２７．５
（：ｌ）であり、本発明の構成では 反射信号 ｒＳ＝Ｃ−２″’ （’Ｉ）となる事が解っ
た。従って、硬くて完全反射体とみなせる材料で裏打ち
された生物試料の反射信号は、従来のように秋かい材料
で裏打ちされた生物信号の透過信号と等価で、得られる
コントラストは２乗の関係で秀ｔシている事がわかる。
物試料、水、裏杓ち材の音響インピーダンスをそれぞれ
Ｚ、、Ｚｗ、ＺＢとすると、７．Ｓ：Ｚｗとして Ｚｓ＝ＺＷ十ΔＺ ΔＺ＜Ｚｓ、Ｚｗ （１）とおき、
従来溝底での反射信号ｒ や透過信号［及び本発明にお
ける反射信号Ｔ ′の大きさを泪算してみた。それによ
ると、第２図の構成では、透過（ｉ’ｉ号 Ｌ ｓ＝
ｅ、−５ｄ（２）反射信号 ｒｓ−Δｚ ／ ２７．５
（：ｌ）であり、本発明の構成では 反射信号 ｒＳ＝Ｃ−２″’ （’Ｉ）となる事が解っ
た。従って、硬くて完全反射体とみなせる材料で裏打ち
された生物試料の反射信号は、従来のように秋かい材料
で裏打ちされた生物信号の透過信号と等価で、得られる
コントラストは２乗の関係で秀ｔシている事がわかる。
本発明で用いる裏４１月どしては、その音響インピーダ
ンスが水や生物試オートのそれの少なくとも３倍以上人
きく、材料の中での超音波減衰の大きなものであ九ば’
？’ｒＩｌ′＜てもよいが、）威衰の小さなものは２０
波長程度の厚みを有する方が良い結果を生む事も我々は
見出した。前者としては、テフロンやエポキシ樹脂等の
プラスティックが、後者としては、光学顕微鏡用のスラ
イドグラス等のガラスや、金属や半導体が代表例である
。又、界面Ｑ。
ンスが水や生物試オートのそれの少なくとも３倍以上人
きく、材料の中での超音波減衰の大きなものであ九ば’
？’ｒＩｌ′＜てもよいが、）威衰の小さなものは２０
波長程度の厚みを有する方が良い結果を生む事も我々は
見出した。前者としては、テフロンやエポキシ樹脂等の
プラスティックが、後者としては、光学顕微鏡用のスラ
イドグラス等のガラスや、金属や半導体が代表例である
。又、界面Ｑ。
からの反射信−８のみを界面＋２２からの反射信号から
時間弁別により分離して検出すれば通常の反射信号が得
られる事も勿論である。
時間弁別により分離して検出すれば通常の反射信号が得
られる事も勿論である。
以上述べた様に本発明によれば、反射構成のままで、透
過構成で得られる透過信号と等価な信号を検出する事が
出来、■探触子系が−っでよい事、■２つの探触子系を
共焦点に配置するアライメントの困難な作業を必要とし
ない等の利点を有し、生物試料を観察するに際し、操作
性や価格面において従来にない優れた構成をり、える事
が出来２当業界への寄与は犬なるものがある。
過構成で得られる透過信号と等価な信号を検出する事が
出来、■探触子系が−っでよい事、■２つの探触子系を
共焦点に配置するアライメントの困難な作業を必要とし
ない等の利点を有し、生物試料を観察するに際し、操作
性や価格面において従来にない優れた構成をり、える事
が出来２当業界への寄与は犬なるものがある。
第１図は、超音波顕微鏡の構成を示す図、第２図は従来
の透過・反射構成の顕微鏡の動作をｆｆ１ａ明する図、
第３図は本発明の詳細な説明する図、第４図は本発明が
透過構成と等価な動きをする°ＩＶを説明する図である
。 牙Ｉ図 ０ オ ２ し引 （ざ） 牙 ２図 （（１）（ａ） 牙３図 牙４図
の透過・反射構成の顕微鏡の動作をｆｆ１ａ明する図、
第３図は本発明の詳細な説明する図、第４図は本発明が
透過構成と等価な動きをする°ＩＶを説明する図である
。 牙Ｉ図 ０ オ ２ し引 （ざ） 牙 ２図 （（１）（ａ） 牙３図 牙４図
Claims (1)
- 第１の音波伝播媒体と、この第１の媒体の一端に設けら
れた圧電体と、その他端に形成さ才した球面穴と、この
球面穴と所定試料との間に設けられた第２の音波伝播媒
体とからなる音波探触系を用いて上記試料からの反射音
波により上記試料の超音波像を得る超音波撮像装置にお
１）で、上記試料が、この試料より音響インピーダンス
の太き（１試料支持材を有することを特徴とする超音波
顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59108353A JPS60355A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59108353A JPS60355A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60355A true JPS60355A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14482559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59108353A Pending JPS60355A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60355A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113686967A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-23 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法 |
-
1984
- 1984-05-30 JP JP59108353A patent/JPS60355A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113686967A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-23 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法 |
| CN113686967B (zh) * | 2021-09-03 | 2024-02-27 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 降低边界反射效应对应力波传播试验数据影响的方法 |
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