JPS61165657A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS61165657A JPS61165657A JP61011947A JP1194786A JPS61165657A JP S61165657 A JPS61165657 A JP S61165657A JP 61011947 A JP61011947 A JP 61011947A JP 1194786 A JP1194786 A JP 1194786A JP S61165657 A JPS61165657 A JP S61165657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- specimen
- sample
- magnetic field
- magnetic
- ultrasonic
- 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)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超音波顕微鏡、特に所定試料を研摩すること
のできる超音波顕微鏡等に関する。
のできる超音波顕微鏡等に関する。
近年Ｉ Ｇ Ｈｚに及ぶ超高周波の音波の発生検出が可
能しなったので、水中で約１μｍの青波長が・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。
能しなったので、水中で約１μｍの青波長が・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人し、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０．１ｍｍφ〜１ 、０ ｍ ｍφ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０．１ｍｍφ〜１ 、０ ｍ ｍφ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石英
（音速６０００ ｍ ／ 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石英
（音速６０００ ｍ ／ 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ｚ −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に開示される。
電源１３によりｚ −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に開示される。
而して、一般に超音波は物体の表面で一部分は反射する
が、かなりの部分は物体が光学的に透明かどうかに関係
なく、その中にはいってゆき、物体内部に存在する硬さ
や、密度、粘性の違いや欠陥などを反映したエコーとな
って返ってくる。この性質を利用して試料内部の様相を
検出できるのが超音波顕微鏡である。
が、かなりの部分は物体が光学的に透明かどうかに関係
なく、その中にはいってゆき、物体内部に存在する硬さ
や、密度、粘性の違いや欠陥などを反映したエコーとな
って返ってくる。この性質を利用して試料内部の様相を
検出できるのが超音波顕微鏡である。
一方、一般に１強磁性体の超音波吸収の主原因は磁歪と
の相互作用により異なると云う報告がある。例えば、ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊ、 Ａ
ｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ ）誌、第２１巻（１９５０）第１
０６７頁、やレビャー・オブ・モダン・フィジックス（
Ｒｅｖ、 Ｍｏｄａｒｎ Ｐｈｙｓ、）誌ν第２５巻（
１９５３）第１４０頁には、キューリ点以下で磁区の移
動による吸収があることを示している。
の相互作用により異なると云う報告がある。例えば、ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊ、 Ａ
ｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ ）誌、第２１巻（１９５０）第１
０６７頁、やレビャー・オブ・モダン・フィジックス（
Ｒｅｖ、 Ｍｏｄａｒｎ Ｐｈｙｓ、）誌ν第２５巻（
１９５３）第１４０頁には、キューリ点以下で磁区の移
動による吸収があることを示している。
また１強磁性体と超音波との相互作用のうち顕著なもの
に、第２図に示すような分域構成の変化があり、相隣る
分域は分極（図の矢印Ｒ２で示す）の方向が９０°また
は１８０′異っている磁性材料において磁場が作用する
と、各分域には磁歪効果が現れる。これは磁場Ｈに平行
な方向と垂直な方向では伸びの方向が異なる。したがっ
て９０°分域の境界では（図の矢印Ｒ１で示す）を加え
ると分域境界の移動（実線から点線への移動）が起るが
１８０ａ分域では影響されない、それは、磁場の方向を
逆にしても磁歪に変化はないためである。
に、第２図に示すような分域構成の変化があり、相隣る
分域は分極（図の矢印Ｒ２で示す）の方向が９０°また
は１８０′異っている磁性材料において磁場が作用する
と、各分域には磁歪効果が現れる。これは磁場Ｈに平行
な方向と垂直な方向では伸びの方向が異なる。したがっ
て９０°分域の境界では（図の矢印Ｒ１で示す）を加え
ると分域境界の移動（実線から点線への移動）が起るが
１８０ａ分域では影響されない、それは、磁場の方向を
逆にしても磁歪に変化はないためである。
磁歪の■の物質（磁場に平行な方向に伸びる物質）に−
ぼう向きの圧力を加えると、応用を減らすために圧力の
方向の磁区の体積が減り、これに直角な方向の磁区の体
積が増すような方向に磁区の移動が起きる。
ぼう向きの圧力を加えると、応用を減らすために圧力の
方向の磁区の体積が減り、これに直角な方向の磁区の体
積が増すような方向に磁区の移動が起きる。
応力による磁壁の移動はひずみを増加させる方向に生ず
るので、ヤング率は弾性的ひずみだけによる場合よりは
減少する。飽和まで磁化した試料では磁区が１つになり
応力により磁壁の移動がないからヤング率は高い。飽和
磁化の場合と消磁された場合とのヤング率の差がΔＥ効
果と呼ばれているもので、ΔＥ効果に伴って同じ温度範
囲で超音波の吸収が生ずる。
るので、ヤング率は弾性的ひずみだけによる場合よりは
減少する。飽和まで磁化した試料では磁区が１つになり
応力により磁壁の移動がないからヤング率は高い。飽和
磁化の場合と消磁された場合とのヤング率の差がΔＥ効
果と呼ばれているもので、ΔＥ効果に伴って同じ温度範
囲で超音波の吸収が生ずる。
これらの現象の詳細な報告は例えば、ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ。
・アプライド・フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、 ）誌、第３３巻（１９６２）第９１４頁。
もしくはフィジカル・レビュー（Ｒｈｙｓ、 Ｒｅｖ、
）誌、第７５巻（１９４９）第１９５４頁などにある
。
）誌、第７５巻（１９４９）第１９５４頁などにある
。
このように超音波吸収と磁性体との間には密接な関係が
あるが、このような現像を容易に観察できる装置の実現
が要求されている。
あるが、このような現像を容易に観察できる装置の実現
が要求されている。
したがって本発明の目的は磁性体もしくは誘電体の分域
（ドメイン）の微少な変化を容易に観察できる装置を提
供するにある。
（ドメイン）の微少な変化を容易に観察できる装置を提
供するにある。
〔問題点を解決するための手段、及び作用〕本発明にお
いては、集束超音波ビームと試料の相対位置の移動によ
り試料内部の超音波像を得る超音波顕微鏡の試料台に、
試料に磁場もしくは電場を印加する手段を具備し、磁場
、もしくは電場の印加によるドメインの微少な変化を超
音波像にて観察できるようにしたものである。
いては、集束超音波ビームと試料の相対位置の移動によ
り試料内部の超音波像を得る超音波顕微鏡の試料台に、
試料に磁場もしくは電場を印加する手段を具備し、磁場
、もしくは電場の印加によるドメインの微少な変化を超
音波像にて観察できるようにしたものである。
以下１図にもとづいて、本発明の実施例について述べる
。
。
第３図は本発明の実施例の要部を示したものである、Ｘ
−Ｙ面上で走査されている、試料７に対して、４個の磁
石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄが図のように配
置されている。この磁石をもちいて、それぞれの励磁の
仕方を組合せると。
−Ｙ面上で走査されている、試料７に対して、４個の磁
石１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び１４ｄが図のように配
置されている。この磁石をもちいて、それぞれの励磁の
仕方を組合せると。
第４図の矢印で示したように種々の方向の磁場を試料７
に印加することができる。すなわち、それは試料７に対
して垂直、水平、斜めであり、かつ極性を変えることに
より正負の方向を逆転することができる。
に印加することができる。すなわち、それは試料７に対
して垂直、水平、斜めであり、かつ極性を変えることに
より正負の方向を逆転することができる。
図では省略したが磁石１４ａ〜１４ｄの励磁はコイルに
流れる電流を調節することにより行い。
流れる電流を調節することにより行い。
その磁場の強弱は自由に調節できる。
以上は試料に磁場を印加し、磁性体の性質を調べる一例
について述べたが、強誘電体試料の電場との相互作用を
調べるには、第３図に述べた磁石１４を電極におきかえ
ることにより容易に観察することができる。
について述べたが、強誘電体試料の電場との相互作用を
調べるには、第３図に述べた磁石１４を電極におきかえ
ることにより容易に観察することができる。
以上は、超音波顕微鏡に磁石を具備せしめる場合につい
て述べたが本発明はこれに限らず、非接触試料台の軸受
部を磁極として使用する場合にも適用できるものである
。
て述べたが本発明はこれに限らず、非接触試料台の軸受
部を磁極として使用する場合にも適用できるものである
。
第５図は、その非接触試料台として静圧空気軸受を用い
た試料台の一実施例を示す。
た試料台の一実施例を示す。
即ち、試料台の両側面に配置された２個の軸受と試流台
との間に圧縮空気を流し、この静圧力で試料台を支持す
る。なお第６図は第５図の静圧軸受部（図の円で示す部
分）の拡大図である。この図からあきらかなように試料
台は非接触であるために、従来一般に用いられている軸
受支持の場合のように摩擦抵抗がなく、各部の摩耗がな
いことや、テーブルとガイド面の静圧空気層が緩衝材と
して作用し、ガイド面や試料台の対向面にわずかな凹凸
があっても影響されることなく平滑に移動させることが
できる。
との間に圧縮空気を流し、この静圧力で試料台を支持す
る。なお第６図は第５図の静圧軸受部（図の円で示す部
分）の拡大図である。この図からあきらかなように試料
台は非接触であるために、従来一般に用いられている軸
受支持の場合のように摩擦抵抗がなく、各部の摩耗がな
いことや、テーブルとガイド面の静圧空気層が緩衝材と
して作用し、ガイド面や試料台の対向面にわずかな凹凸
があっても影響されることなく平滑に移動させることが
できる。
第５図及び第６図において１００はガイド部である６ガ
イド部には、圧縮空気吐出口１０１が所定の位置に取り
つけられており、この圧縮空気により、試料台１０３を
保持する。１０２は圧縮空気取入口である。また１０７
は試料台駆動軸である。
イド部には、圧縮空気吐出口１０１が所定の位置に取り
つけられており、この圧縮空気により、試料台１０３を
保持する。１０２は圧縮空気取入口である。また１０７
は試料台駆動軸である。
上記のような構成の試料台を使用することにより、試料
台の上下動を０．０３μ以下が実測され、極めて安定に
動作することができる。
台の上下動を０．０３μ以下が実測され、極めて安定に
動作することができる。
かかる試料台において本実施例では、第７に示す如く、
軸受部を磁極として使用する６即ち、軸受部を軸受１１
０とスペーサ１１１の三つの部分に分割し、軸受１１０
は断面構造がコ字形にし、その中心部に磁石励磁用コイ
ル１１２を配置する。
軸受部を磁極として使用する６即ち、軸受部を軸受１１
０とスペーサ１１１の三つの部分に分割し、軸受１１０
は断面構造がコ字形にし、その中心部に磁石励磁用コイ
ル１１２を配置する。
そして試料台１０３を非磁性材料で作り、コイル１１２
電流を流すと、軸受１１０には点線で示すような方向の
磁場が発生する。
電流を流すと、軸受１１０には点線で示すような方向の
磁場が発生する。
さらに、試料に磁場印加法の一実施例として第８図に示
すような構成も考えられる６すなわち、静圧空気軸受部
の外側を磁石で包囲するような構造のもので、その詳細
を図にしたがって述べる。
すような構成も考えられる６すなわち、静圧空気軸受部
の外側を磁石で包囲するような構造のもので、その詳細
を図にしたがって述べる。
図において、静圧空気軸受１００は第２図に示した構造
と同一であるが、この静圧空気軸受を包むような形状で
磁石２００が配置されている。この磁石２００はコイル
２０１により励磁され、その磁場強度も調節されている
ようになっている。
と同一であるが、この静圧空気軸受を包むような形状で
磁石２００が配置されている。この磁石２００はコイル
２０１により励磁され、その磁場強度も調節されている
ようになっている。
磁石の先端部は試料７および試料台１０３を上下からは
さむような状態に磁極がなっており、試料７に対して磁
場を印加が可能となる。
さむような状態に磁極がなっており、試料７に対して磁
場を印加が可能となる。
上述の試料台を使用することにより、試料に容易に磁場
を印加できるとともにその強度も観察中自由に変化する
も、試料の走査にはなん等支障されることなく安定した
試料台を実現でき、その効果には著といものがある。
を印加できるとともにその強度も観察中自由に変化する
も、試料の走査にはなん等支障されることなく安定した
試料台を実現でき、その効果には著といものがある。
第１図は超音波顕微鏡の概略構成を示す図、第２図は材
料中の磁壁の構造を示す概念図、第３図には本発明の一
実施例の構成を示す図、第４図は、その動作説明図、第
５図及び第６図は、第３図の実施例の試料台の概略構成
図、第７及び第８図は本発明の他の実施例の構成を示す
図である。 ′＼ 代理人 弁理士 小川勝男 〜” ￥Ｊ ３ 図 万５図 ＯＯ ％ ７ 図 第 ２ｊ 図 ２ρｌ
料中の磁壁の構造を示す概念図、第３図には本発明の一
実施例の構成を示す図、第４図は、その動作説明図、第
５図及び第６図は、第３図の実施例の試料台の概略構成
図、第７及び第８図は本発明の他の実施例の構成を示す
図である。 ′＼ 代理人 弁理士 小川勝男 〜” ￥Ｊ ３ 図 万５図 ＯＯ ％ ７ 図 第 ２ｊ 図 ２ρｌ
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よう乱音波により、上記
試料を撮影する超音波顕微鏡において、上記試料に磁場
及び電場を印加する手段を具備したことを特徴とした超
音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011947A JPS61165657A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011947A JPS61165657A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61165657A true JPS61165657A (ja) | 1986-07-26 |
Family
ID=11791831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61011947A Pending JPS61165657A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61165657A (ja) |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP61011947A patent/JPS61165657A/ja active Pending
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