JPS6097265A - 超音波顕微鏡の保護装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、試料内の微小部分を超音波を用いて観察し得
るように構成した超音波顕微鏡において、焦点合せ等を
行う場合、試料と超音波集束レンズとの間隔を調整する
時、試料にレンズが接触してレンズ及び試料が破損する
のを防止するようにした超音波顕微鏡の保護装置に関す
る。

［発明の技術的背景とその問題点］ 光の代りに超音波を用いて物体の微視的な構造を観察す
る装置として、機械走査形超音波顕微鏡がある。この超
音波顕微鏡は、原理的には細く絞った超音波ビームによ
って試料面を機械的に走査し、その試料により散乱され
た超音波を集音して電気信号に変換し、その信号を陰極
線管の表示面に二次元的に表示し、顕微鏡像を得るもの
である。

走査する超音波としては、１００ＭＨｚ〜ＩＧＨ２位の
超高周波ビームが用いられ、１０ｊＪｍ〜１Ｊ程度の分
解能が得られる。さらに、上記以上の周波数ビームを用
いれば、さらに分解能を上げることも可能であり、また
超音波によって物体の内部像を観察し得るという利点も
有している。

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図は反射型の超音波類ｍ鏡の構成図で、高周波発振
器１からの信号は方向性結合器２により送受兼用トラン
スジューサ３へ供給される。この信号は超音波に変換さ
れてこれが貼着された送受波兼用のサファイア等の超音
波伝搬媒体材から成る超音波集束レンズ４の一面より内
部に放射される。該超音波集束レンズ４の他面は球面状
にえぐられて球面レンズ部４ａとされ、球面レンズ部４
ａと対向して試料保持台５が配される。超音波集束レン
ズ４と前記保持台５との間には音場媒体である水６が介
在され、前記球面レンズ部４ａの焦点において試料７が
保持台５に取付けられる。保持台５は走査装置８でＸ及
びＹ方向に移動される。

勿論、保持台５の代りに超音波集束レンズ４をＸ及びＹ
方向に移動することも可能である。走査装置８は走査回
路９により制御される。

上記構成においては、トランスジューサ３より超音波集
束レンズ４に入射された超音波は集束されて試料７へ到
達し、その反射波は再び超音波集束レンズ４で集音され
、トランスジューサ３で電気信号に変換されて、前記方
向性結合器２を通って表示装置１０へ供給されるように
なっている。

ところで、上述のような超音波顕微鏡の場合、焦点合せ
は、例えば保持台５を７方向に移動させ試Ｆ３１７から
の反射信号強度をシンクロスコープ等の表示手段で観察
しながら行うので、操作者が熟練していないと、試料７
がレンズ４に接触してレンズ４を破壊させたり試料７を
損傷したりするという問題がある。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみ、焦点合せ等を行うため
に、試料と超音波集束レンズとの間隔を調整する場合、
試料がレンズ面に接触することによってレンズや試料が
破損するのを防止することかできる超音波顕微鏡の保護
装置を提供することである。

［発明の概要］ 本発明の超音波顕微鏡の保護装置は、超音波集束レンズ
を保持するためのレンズホルダと超音波集束レンズ間に
圧力センサを介在させた構成とすることにより、レンズ
に試料が接触するに至ったとき、圧力センサによってそ
の接触を検知するようにするものである。

［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明に係る超音波顕微鏡の保護装置を示す断
面図である。

第２図において、符号３はトランスジューサ、５は試料
保持台、６は音場媒体となる水、７は試料であり、また
符号１１はサファイア、溶融石英等の透明部材から成る
超音波集束レンズで、はぼ円柱状を成し、レンズ下面は
円錐状となっていて先端が球面状にえぐられて球面レン
ズ部１１ａとされ、球面レンズ部１１ａと対向して試料
保持台５が配されている。一方、レンズ上面は平面状で
トランスジューサ３が貼着されていてかつ外周方向に拡
径にされてフランジ部１１ｂが形成されている。このよ
うに構成された超音波集束レンズ１１は、そのフランジ
部１１ｂがレンズホルダ１２を用いて保持されている。

レンズホルダ１２は、内部が中空状の略円筒体を成し、
下端内周部分が切り欠かれて内周拡径部１２ａが構成さ
れている。

レンズホルダ１２の下端には下面抑え板１２ｂが設けら
れていて、超音波集束レンズ１１は、この抑え板１２ｂ
上にそのフランジ部１１ｂが載置された状態で内周拡径
部１２ａ内に保持されるようになっている。

そして、内周拡径部１２ａの上面には絶縁板１３が配さ
れ、この絶縁板１３とレンズフランジ部１１ｂとの間に
圧力センサ１４が介装されている。

圧力センサ１４は印加される圧力の大小によってその抵
抗値が変化するものであって、圧力センサ１４としては
導電性ゴム又は圧電素子が用いられ、例えば試料保持台
５をＺ方向に移動させて球面レンズ部１１ａに近づけた
とき試料７が球面レンズ部１１ａと接触して圧力が加え
られるように構成されている。符号３ａ及び１４ａは夫
々トランスジューサ３及び圧力センサ１４より引き出さ
れた電極リードで、レンズホルダ１２の中空部分を通し
て外部の電気回路へ接続されている。即ち、リード３ａ
は方向性結合器２へ接続し、リード１４ａは第３図に示
すような検知回路へ接続している。

第３図で、符号Ｒ１が圧力センサ１４の抵抗値であり、
例えば導電性ゴムを使用した場合、圧力が加えられると
圧縮されて厚さが小さくなるためその抵抗値Ｒ１は下が
る。この抵抗ＲＩをブリッジ抵抗の一つとし、そのほか
抵抗Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４（但し、抵抗Ｒ２は調整可能）を
順次接続してブリッジ回路を構成し、抵抗Ｒ＋　とＲ４
の接続点と抵抗Ｒ２とＲ３の接続点との間に励振電圧Ｅ
を印加し、抵抗Ｒ３とＲ４の接続点をアースしている。

抵抗Ｒ１とＲ２の接続点は、コンパレータ１５の非反転
入力端に接続し、その反転入力端はアース電位とされる
かアースより＋△Ｖだけ高い電位に保持されている。こ
の回路では、平衡状態では抵抗Ｒ１とＲ２の接続点の電
位は＋△■の値より低い値に調整されていて、抵抗Ｒ１
が圧力を受けてその値が下がると抵抗Ｒ１とＲ２の接続
点の電位は上がる。したがって、コンパレータ１５の非
反転入力端の電位が上がって第４図の斜線部分に示す＋
Δ■の値を越える値となったとき、コンパレータ１５は
一定レベルの検知信号を出力することになる。

このような構成では、超音波集束レンズ１１どレンズホ
ルダ１２間に圧力センサ１４が介在しているので、試料
保持台５が２方向へ移動して試料７がレンズ１１に触れ
ると、センサ１４に圧力が加わりその抵抗値が減少して
検知回路より電気信号が検知される。この検知信号を用
いて警報又はその旨を表示する警告装置を動作させるよ
うにするか、試料保持台５の移動を停止するように構成
すればレンズ１１及び試料７の破損を防止することがで
きる。

なお、上記実施例では、試料保持台５を２方向へ移動さ
せて間隔調整を行うようにしているが、この構成に代え
て超音波集束レンズ１１及びレンズホルダ１２側を移動
させて間隔調整するように構成してもよい。

また、上記圧力センサ１４としては、導電性ゴム又はと
ニジ抵抗効果による圧電素子のほか感圧トランジスタや
ダイオード等の感圧素子を用いることも可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、超音波集束レンズと
これを保持するレンズホルダ間に圧力センサを介在させ
、試料と超音波集束レンズとの間隔を調整する時、試料
がレンズ面に接触したことを検知するように構成したの
で、焦点合せ等において試料にレンズが接触してレンズ
を破壊させたり、試料を傷つけたりするのを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波顕微鏡の一例を示す構成図、第２
図は本発明に係る超音波顕微鏡の保護装置を示す断面図
、第３図は圧力センサを組込んで構成される検知回路の
回路図、第４図は第３図の動作を説明する説明図である
。 ５・・・試料保持台 ６・・・音場媒体　７・・・試料 １１・・・超音波集束レンズ １２・・・レンズホルダ　１３・・・絶縁板１４・・・
圧力センサ　１５・・・コンパレータ第１図 第２図 　１１０ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レンズホルダにて保持された超音波集束レンズによって
   超音波を集束し、集束した超音波ビームを走査して試料
   に照射し、試料からの反射波又は透過波を受波し超音波
   画像として表示可能とする超音波顕微鏡において、前記
   超音波集束レンズと試料との間隔を調整する時試料がレ
   ンズ面に接触したことを検知可能とする圧力センサを、
   前記レンズホルダと前記超音波集束レンズ間に介在した
   構成としたことを特徴とする超音波顕微鏡の保護装置。