JPS61111458A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS61111458A JPS61111458A JP60254750A JP25475085A JPS61111458A JP S61111458 A JPS61111458 A JP S61111458A JP 60254750 A JP60254750 A JP 60254750A JP 25475085 A JP25475085 A JP 25475085A JP S61111458 A JPS61111458 A JP S61111458A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- lens
- axis
- scanning
- spherical lens
- 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
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/30—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
-
- 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)
- Acoustics & Sound (AREA)
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (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、試料台を静圧空気軸受によって、非接触に支
持したことを特徴とする超音波顕微鏡等の試料移動台に
関する。
持したことを特徴とする超音波顕微鏡等の試料移動台に
関する。
近年ＩＧＨｚに及ぶ超高周波の音波の発生検出が可能と
なったので、水中で約１μｍの音波長が実現できること
になり、その結果、高い分解能の音波撮像装置が得られ
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に及ぶ高い分解能を実現するのであ
る。
なったので、水中で約１μｍの音波長が実現できること
になり、その結果、高い分解能の音波撮像装置が得られ
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に及ぶ高い分解能を実現するのであ
る。
上記ビーム中に試料をそう入し、試料による反射超音波
を検出して試料の微細領域の弾性的性質を解明したり、
或は試料を機械的に２次元に走査しながら、この信号の
強度をブラウン管の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。
を検出して試料の微細領域の弾性的性質を解明したり、
或は試料を機械的に２次元に走査しながら、この信号の
強度をブラウン管の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、その超音波顕微鏡の主要構成部を示す図であ
る。超音波の集束及び送受は球面レンズ１により行って
いるが、その構造は円柱状の熔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（ＺｎＯ）２を
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、パルス発振器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０．１ｍｎ＋φ〜１．Ｏｍφ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。
る。超音波の集束及び送受は球面レンズ１により行って
いるが、その構造は円柱状の熔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（ＺｎＯ）２を
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、パルス発振器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０．１ｍｎ＋φ〜１．Ｏｍφ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（音速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球面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、ＣＲ
Ｔディスプレイ１２の入力信号として用いている。
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（音速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球面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、ＣＲ
Ｔディスプレイ１２の入力信号として用いている。
この様に構成された装置において、試料７が試料台駆動
電源１３によりｘ −ｙ平面内で２次元に走査している
と試料の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１２に表示される。
電源１３によりｘ −ｙ平面内で２次元に走査している
と試料の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１２に表示される。
試料７の走査速度は高速であるほど、一画面を形成する
時間が短時間ですみ、操作性の向上につながるが、従来
、一般に使用されている試料７の走査方法は機械的に行
っているために走査速度も、Ｘ軸走査を数１０Ｈｚ、ｙ
軸走査を約１０砂径度で行っている。
時間が短時間ですみ、操作性の向上につながるが、従来
、一般に使用されている試料７の走査方法は機械的に行
っているために走査速度も、Ｘ軸走査を数１０Ｈｚ、ｙ
軸走査を約１０砂径度で行っている。
上述の如く、ｘ−ｙ平面に走査している試料に、超音波
を照射し、試料から反射してくる超音波を使って画像表
示する装置において、試料の近傍あるいは内部に弾性的
性質の変化があれば、その都度反射してくる超音波には
振幅や位相の変化が生ずる。この位相は球面レンズと試
料との距離が敏感に影響するので、走査している試料面
と超音波ビームの焦点面とは空間的に、いつも同一位相
条件に保つよう構成されなければならず、試料の走査に
は、その精度が問題となってくるが、このような装置に
適した試料移動台として、静圧空気軸受の使用が考えら
れているにの静圧空気軸受の特徴は軸受と試料台との間
に供給される空気の静圧力で試料台を支持する方法であ
るので、軸受の摩擦抵抗が少なく、摩耗のないことがあ
げられる。
を照射し、試料から反射してくる超音波を使って画像表
示する装置において、試料の近傍あるいは内部に弾性的
性質の変化があれば、その都度反射してくる超音波には
振幅や位相の変化が生ずる。この位相は球面レンズと試
料との距離が敏感に影響するので、走査している試料面
と超音波ビームの焦点面とは空間的に、いつも同一位相
条件に保つよう構成されなければならず、試料の走査に
は、その精度が問題となってくるが、このような装置に
適した試料移動台として、静圧空気軸受の使用が考えら
れているにの静圧空気軸受の特徴は軸受と試料台との間
に供給される空気の静圧力で試料台を支持する方法であ
るので、軸受の摩擦抵抗が少なく、摩耗のないことがあ
げられる。
さらに試料台と軸受面との静圧空気層が緩衝材として作
用するので軸受面のわずかな凹凸にも影響されることな
く平滑に移動する。
用するので軸受面のわずかな凹凸にも影響されることな
く平滑に移動する。
第２図（ａ）及び（ｂ）は上述の静圧空気軸受を使用し
た試料移動台の構成を示すもので、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）の断面図である。図りおいて、１４はガイド部
である。ガイド部には圧縮空気吐出口１５が所定の位置
に取りつけられており、この圧縮空気吐出口１５から吐
出される圧縮空気により試料台１６を保持する。１７は
圧縮空気取入口である。また、１８は試料台１６の駆動
軸である。
た試料移動台の構成を示すもので、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）の断面図である。図りおいて、１４はガイド部
である。ガイド部には圧縮空気吐出口１５が所定の位置
に取りつけられており、この圧縮空気吐出口１５から吐
出される圧縮空気により試料台１６を保持する。１７は
圧縮空気取入口である。また、１８は試料台１６の駆動
軸である。
このように構成された試料台を使用することにより、走
査中の試料の上下動を０．０３μｍ以下が実現され、超
音波顕微鏡の試料台として極めて安定に動作するのであ
る。
査中の試料の上下動を０．０３μｍ以下が実現され、超
音波顕微鏡の試料台として極めて安定に動作するのであ
る。
上述の超音波顕微鏡で種々の試料を観察する場合、使用
する周波数によりｗｔ察できる深さ方向の領域が異なる
。すなわち、周波数が高くなるにつれて、波長が短かく
なるために物質内に点在する異質物や結晶粒の異方性に
よって散乱されて減衰を生ずる度合は多くなり、深度へ
の透過は不可能になる。
する周波数によりｗｔ察できる深さ方向の領域が異なる
。すなわち、周波数が高くなるにつれて、波長が短かく
なるために物質内に点在する異質物や結晶粒の異方性に
よって散乱されて減衰を生ずる度合は多くなり、深度へ
の透過は不可能になる。
このように周波数を高めると方位分解能は向上するが、
観察可能な深度方向の領域は浅くなってしまうと言う問
題が残る。
観察可能な深度方向の領域は浅くなってしまうと言う問
題が残る。
したがって、同一試料を表面層から、深部まで観察しよ
うとする場合には、使用する周波数を大幅に変えなけれ
ばならない、−例として５０Ｍ Ｈｚ程度であると試料
内部１１ＩＩＩＩ程度までの情報を得ることができるが
、５００ＭＦ（ｚ程度では、５０μｍ程度の情報しか得
られない。このことは逆に言うならば、表面層から１＋
＋ａ深さまでの情報を得ようとする場合、周波数を５０
０ＭＨｚから、５０ Ｍ Ｆ（ｚまで大幅に変化させな
ければならないことになるが、このような広い帯域で動
作する圧電薄膜の実現は不可能である。
うとする場合には、使用する周波数を大幅に変えなけれ
ばならない、−例として５０Ｍ Ｈｚ程度であると試料
内部１１ＩＩＩＩ程度までの情報を得ることができるが
、５００ＭＦ（ｚ程度では、５０μｍ程度の情報しか得
られない。このことは逆に言うならば、表面層から１＋
＋ａ深さまでの情報を得ようとする場合、周波数を５０
０ＭＨｚから、５０ Ｍ Ｆ（ｚまで大幅に変化させな
ければならないことになるが、このような広い帯域で動
作する圧電薄膜の実現は不可能である。
これを実現するためには、数個の異った帯域で動作する
圧電薄膜を具備した球面レンズを配置し、試料をそれぞ
れの球面レンズの所に移動して、逐次深さの異った部分
の情報を得ているのが現状である。
圧電薄膜を具備した球面レンズを配置し、試料をそれぞ
れの球面レンズの所に移動して、逐次深さの異った部分
の情報を得ているのが現状である。
しかし、このような方式であると所定の周波数をもつ球
面レンズの所へ試料を移動しｗｔ察する方法が用いられ
ているが、この試料移動時には、出来うるかぎり試料は
なめらかに移動し、試料の上下動が小さいこと及び、視
野の再現性にすぐれていることが要求される。
面レンズの所へ試料を移動しｗｔ察する方法が用いられ
ているが、この試料移動時には、出来うるかぎり試料は
なめらかに移動し、試料の上下動が小さいこと及び、視
野の再現性にすぐれていることが要求される。
本発明は、この点を鑑みてなされたものであり、視野の
再現性にすぐれた顕微鏡を提供することを目的とする。
再現性にすぐれた顕微鏡を提供することを目的とする。
本発明は試料台の走査方向の軸上の複数の位置にそれぞ
れ励振周波数の異なる複数の音響球面レンズを配置し、
試料台走査位置の移動によりレンズ切換を行なう構成に
特徴を有する。
れ励振周波数の異なる複数の音響球面レンズを配置し、
試料台走査位置の移動によりレンズ切換を行なう構成に
特徴を有する。
！ 〔発”０実施例〕
第３図は本発明に係る試料移動台の一実施例を示す図で
ある０本実施例では、超音波顕微鏡（音響球面レンズ１
で示す）で観察した試料と同一視野を周波数の異なる音
響球面レンズ２７で観察する構成について述べる。
ある０本実施例では、超音波顕微鏡（音響球面レンズ１
で示す）で観察した試料と同一視野を周波数の異なる音
響球面レンズ２７で観察する構成について述べる。
試料の視野選択を行うためのＸ−Ｙ方向の移動が可能な
粗動機構部２０．２１が直交して取りつけである。その
上部に図では省略したが試料７をｘ”ｙ走査するための
Ｘ’７走査部２２．２３が取りつけである。ここでＸ走
査部には第２図で述べた静圧空気軸受型試料台が使用さ
れており、その駆動は加振器２４から試料台駆動軸１８
を介して試料台１６に接続されていることにより行って
いる。
粗動機構部２０．２１が直交して取りつけである。その
上部に図では省略したが試料７をｘ”ｙ走査するための
Ｘ’７走査部２２．２３が取りつけである。ここでＸ走
査部には第２図で述べた静圧空気軸受型試料台が使用さ
れており、その駆動は加振器２４から試料台駆動軸１８
を介して試料台１６に接続されていることにより行って
いる。
ｙ軸走査はＸ軸走査と直交した方向にステップモータ２
５により移動できるようになっている。
５により移動できるようになっている。
また、試料７と球面レンズ１との間隙を調整するために
Ｚ軸移動機構２６が取りつけられている。
Ｚ軸移動機構２６が取りつけられている。
このように構成された超音波顕微鏡において観察した試
料７の同−視野内を他の音響球面レンズ２７で観察でき
るように球面レンズ１の軸中心よりＸ軸方向に距離した
けはなれた位置に音響球面レンズ２７が配置されている
。
料７の同−視野内を他の音響球面レンズ２７で観察でき
るように球面レンズ１の軸中心よりＸ軸方向に距離した
けはなれた位置に音響球面レンズ２７が配置されている
。
したがって、超音波顕微鏡で観察後の試料７を音響球面
レンズ２７によって観察しようとする場合には、試料台
１６を試料台駆動軸１８から切り離して、音響球面レン
ズ２７の光軸下に移動しなければならない、また、この
操作とは逆にあらかじめ音響球面レンズ２７によって試
料７を１！察しておき、この試料７を音響球面レンズ１
で観察するなどの場合も同様に、試料７の移動が滑らか
であるとともに高精度の位置の再現性が要求されるにれ
を実現する試料移動台として本発明は、第４図に示すよ
うな構成のものを用いる。すなわち、図において静圧空
気軸受のガイド部１４を試料台１６が音響球面レンズ２
７の軸上にまで移動しても脱落しない長さに延長するこ
とにより、その機能を充分実現することができる。
レンズ２７によって観察しようとする場合には、試料台
１６を試料台駆動軸１８から切り離して、音響球面レン
ズ２７の光軸下に移動しなければならない、また、この
操作とは逆にあらかじめ音響球面レンズ２７によって試
料７を１！察しておき、この試料７を音響球面レンズ１
で観察するなどの場合も同様に、試料７の移動が滑らか
であるとともに高精度の位置の再現性が要求されるにれ
を実現する試料移動台として本発明は、第４図に示すよ
うな構成のものを用いる。すなわち、図において静圧空
気軸受のガイド部１４を試料台１６が音響球面レンズ２
７の軸上にまで移動しても脱落しない長さに延長するこ
とにより、その機能を充分実現することができる。
以上の説明はＸ軸上に球面レンズ１から距ｆｉＬだけは
なされた位置に音響球面レンズ２７を１個設けた構成で
あるが、Ｘ軸上に複数個の音響球面レンズを配置し、ガ
イド部１４をそれぞれの音響球面レンズまで延長し、各
々の音響球面レンズ下の所定の場所に試料台１６が停止
するよう、ストッパ２８が試料台１６の動きに連動して
動作するようにすれば、試料台１６を各音響球面レンズ
下では同−視野内で停止する。この作業を逐次行ないな
がら、それぞれの装置から情報を取得することができる
。
なされた位置に音響球面レンズ２７を１個設けた構成で
あるが、Ｘ軸上に複数個の音響球面レンズを配置し、ガ
イド部１４をそれぞれの音響球面レンズまで延長し、各
々の音響球面レンズ下の所定の場所に試料台１６が停止
するよう、ストッパ２８が試料台１６の動きに連動して
動作するようにすれば、試料台１６を各音響球面レンズ
下では同−視野内で停止する。この作業を逐次行ないな
がら、それぞれの装置から情報を取得することができる
。
以上述べた如く、本発明では複数個の音響球面レンズを
試料台の走査軸上に配列し、各音響レンズ間の切換を走
査位置の移動により行なうことにより、視野の再現性に
すぐれ信頼性の高い観察結果を得るとの効果を発揮する
。
試料台の走査軸上に配列し、各音響レンズ間の切換を走
査位置の移動により行なうことにより、視野の再現性に
すぐれ信頼性の高い観察結果を得るとの効果を発揮する
。
第１図は超音波顕微鏡の構成の概要を示す図、第２図は
静圧空気軸受の主要構成部を示す図、第３図、第４図は
本発明の一実施例を示す図。 ￥７２ 図 （久） ／Ａ （ｂ） ｌ、ダ
静圧空気軸受の主要構成部を示す図、第３図、第４図は
本発明の一実施例を示す図。 ￥７２ 図 （久） ／Ａ （ｂ） ｌ、ダ
Claims (1)
- １、音波伝搬体と、この伝搬体の端部に形成され、かつ
所定焦点を有する音波レンズとからなり、上記焦点近傍
に設けられた所定試料からのじょう乱音波により、上記
試料を撮影する超音波顕微鏡において、上記試料の走査
方向の軸上の任意の個所に励振周波数の異なる複数個の
音響球面レンズを配置し、各々の観測手段の所定の位置
に試料台を移動せしめることを可能にしたことを特徴と
する超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60254750A JPS61111458A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60254750A JPS61111458A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61111458A true JPS61111458A (ja) | 1986-05-29 |
Family
ID=17269355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60254750A Pending JPS61111458A (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61111458A (ja) |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60254750A patent/JPS61111458A/ja active Pending
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