JPS61170654A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS61170654A JPS61170654A JP60010811A JP1081185A JPS61170654A JP S61170654 A JPS61170654 A JP S61170654A JP 60010811 A JP60010811 A JP 60010811A JP 1081185 A JP1081185 A JP 1081185A JP S61170654 A JPS61170654 A JP S61170654A
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- JP
- Japan
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- frequency
- oscillator
- lens
- sample
- echo
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超音波顕微鏡に係り、特に幅広い周波数の超
音波を用いて観察を行なうのに好適な超音波顕微鏡に関
するものである。
音波を用いて観察を行なうのに好適な超音波顕微鏡に関
するものである。
超音波顕微鏡に関しては、特開昭５０−１１６０５８号
公報等に記載されているように種々の構成が開発されつ
つある。これら従来の超音波顕微鏡の構成を第２図によ
って説明する。同図において、１は円柱状の熔融石英等
から成り一面を光学研磨し、他面に半球穴１５を形成し
て成る球面レンズである。２は前記球面レンズ１の光学
研磨した面に取付けられる圧電薄膜（ＺｎＯ等）で、上
下電極３によって挾んだ状態で前記球面レンズ１に取付
けられている。前記球面レンズ１、圧電薄膜２および上
下電極３をまとめてセンサ１６という。
公報等に記載されているように種々の構成が開発されつ
つある。これら従来の超音波顕微鏡の構成を第２図によ
って説明する。同図において、１は円柱状の熔融石英等
から成り一面を光学研磨し、他面に半球穴１５を形成し
て成る球面レンズである。２は前記球面レンズ１の光学
研磨した面に取付けられる圧電薄膜（ＺｎＯ等）で、上
下電極３によって挾んだ状態で前記球面レンズ１に取付
けられている。前記球面レンズ１、圧電薄膜２および上
下電極３をまとめてセンサ１６という。
４は前記上下電極３に対してパルス５を発信するパルス
発振器である。該パルス発振器４によって発振したパル
ス５を前記上下電極３に印加すると圧電薄膜２が振動し
て超音波６を発生する。７は前記球面レンズ１の半球穴
１５側に対向して試料台１４上に配置された試料、８は
球面レンズ１と試料７との間を満たす媒質（例えば水）
である。前記圧電薄膜２で発生した超音波６は球面レン
ズ１内を平面波となって伝播する。前記超音波６の平面
波が半球穴１５部に達すると該球面レンズ１の材質と水
との伝播音速の差により屈折作用が生じ、前記超音波６
の平面波は集束されて試料７面上に照射される。このよ
う１こして試料７に照射された超音波６は、該試料７内
で反射して媒質８に伝わり、半球穴１５部で集音整相さ
れ平面波となりで圧電薄膜２に達する。そして、該圧電
薄Ｍ２によってＲＦ倍信号高周波電気信号）９に変換さ
れる。１０は前記ＲＦ倍信号を受信し、かつ、ダイオー
ド検波してビデオ信号Ｈに変換する受信器、４は前記ビ
デオ信号１１について増幅、レベル調整およびＡ／Ｄ変
換を行なってデジタルイメージメモリ乙に出力するエコ
ー処理部である。１３は前述の試料７を支える試料台１
４を走査させる駆動装置で、該駆動装置１３は前記試料
台１４を走査させる際その走査位置情報を前記デジタル
イメージメモリ７３へ出力する構成となっている。そし
て、前記デジタルイメージメモリ囚では、前記エコー処
理部２１からのビデオ信号と前記駆動装置１３からの走
査位置情報とを同期させて画像を形成し記憶する。そし
て、該デジタルイメージメモリｎ内の画像情報をＣＲＴ
（ブラウン管）１２に表示させて観察を行なう。なお、
ｎは前記ビデオ信号１１をエコー処理部２１で増幅およ
びレベル調整する度合を表示するエコー表示部であり、
表示された状態を目安として観察を行なう。一方、前述
のように圧電薄膜２で発生した超音波６は球面レンズｌ
の中を伝播して半球穴１５部に達すると、試料７に照射
されるもの以外奢こ、球面レンズ１と媒質８との音響イ
ンピーダンスの差によって反射するものがある。また、
媒質８を満たさない場合には、球面レンズ１と空気との
音響インピーダンスの差により全反射する。
発振器である。該パルス発振器４によって発振したパル
ス５を前記上下電極３に印加すると圧電薄膜２が振動し
て超音波６を発生する。７は前記球面レンズ１の半球穴
１５側に対向して試料台１４上に配置された試料、８は
球面レンズ１と試料７との間を満たす媒質（例えば水）
である。前記圧電薄膜２で発生した超音波６は球面レン
ズ１内を平面波となって伝播する。前記超音波６の平面
波が半球穴１５部に達すると該球面レンズ１の材質と水
との伝播音速の差により屈折作用が生じ、前記超音波６
の平面波は集束されて試料７面上に照射される。このよ
う１こして試料７に照射された超音波６は、該試料７内
で反射して媒質８に伝わり、半球穴１５部で集音整相さ
れ平面波となりで圧電薄膜２に達する。そして、該圧電
薄Ｍ２によってＲＦ倍信号高周波電気信号）９に変換さ
れる。１０は前記ＲＦ倍信号を受信し、かつ、ダイオー
ド検波してビデオ信号Ｈに変換する受信器、４は前記ビ
デオ信号１１について増幅、レベル調整およびＡ／Ｄ変
換を行なってデジタルイメージメモリ乙に出力するエコ
ー処理部である。１３は前述の試料７を支える試料台１
４を走査させる駆動装置で、該駆動装置１３は前記試料
台１４を走査させる際その走査位置情報を前記デジタル
イメージメモリ７３へ出力する構成となっている。そし
て、前記デジタルイメージメモリ囚では、前記エコー処
理部２１からのビデオ信号と前記駆動装置１３からの走
査位置情報とを同期させて画像を形成し記憶する。そし
て、該デジタルイメージメモリｎ内の画像情報をＣＲＴ
（ブラウン管）１２に表示させて観察を行なう。なお、
ｎは前記ビデオ信号１１をエコー処理部２１で増幅およ
びレベル調整する度合を表示するエコー表示部であり、
表示された状態を目安として観察を行なう。一方、前述
のように圧電薄膜２で発生した超音波６は球面レンズｌ
の中を伝播して半球穴１５部に達すると、試料７に照射
されるもの以外奢こ、球面レンズ１と媒質８との音響イ
ンピーダンスの差によって反射するものがある。また、
媒質８を満たさない場合には、球面レンズ１と空気との
音響インピーダンスの差により全反射する。
前述のような構成の超音波顕微鏡においては、試料の材
質等に応じて種々の異なる周波数域を用い、かつ、それ
ぞれの周波数域に応じたセンサ１６を用いて観察を行な
う方が効果的な観察が行なえる。ところが、各種のセン
サ１６を用いて観察を行なう場合、該センサ１６の球面
レンズｌの対応周波数域における最適な周波数すなわち
超音波の伝播効率の最もよい周波数を見付は出す必要が
ある。
質等に応じて種々の異なる周波数域を用い、かつ、それ
ぞれの周波数域に応じたセンサ１６を用いて観察を行な
う方が効果的な観察が行なえる。ところが、各種のセン
サ１６を用いて観察を行なう場合、該センサ１６の球面
レンズｌの対応周波数域における最適な周波数すなわち
超音波の伝播効率の最もよい周波数を見付は出す必要が
ある。
従来、この各センサ１６における周波数選定操作は、球
面レンズ１の半球穴１５に媒質８を満たさない状態で行
ない、周波数を手動で変換しながら前記半球穴部で全反
射して（る反射エコーをエコー表示部ｎで操作者が判定
し、最適周波数を選定していた。この操作は、前述のよ
うに周波数を変えながら、各周波数毎にエコー表示部η
を見て最大反射エコーを判定しなければならず、非常に
煩雑で、かつ、多大な時間を要していた。また、センサ
１６を取替える度に行なわなければならず、この点にお
いても問題となっていた。
面レンズ１の半球穴１５に媒質８を満たさない状態で行
ない、周波数を手動で変換しながら前記半球穴部で全反
射して（る反射エコーをエコー表示部ｎで操作者が判定
し、最適周波数を選定していた。この操作は、前述のよ
うに周波数を変えながら、各周波数毎にエコー表示部η
を見て最大反射エコーを判定しなければならず、非常に
煩雑で、かつ、多大な時間を要していた。また、センサ
１６を取替える度に行なわなければならず、この点にお
いても問題となっていた。
本発明の目的とするところは、各種の周波数域でそれぞ
れ異なるセンサを用いて観察を行なう場合において、該
各センサの最適周波数選定を自動的に行なう機能を有し
た超音波顕微鏡を提供することにある。
れ異なるセンサを用いて観察を行なう場合において、該
各センサの最適周波数選定を自動的に行なう機能を有し
た超音波顕微鏡を提供することにある。
超音波顕微鏡に用いる超音波の周波数域は、方位分解能
、深度分解能等より５０ ＭＨ２〜ＩＧＨｚさらには２
ＧＨｚまで広い範囲のものが用いられ、対象試料およ
び該試料の観察位置によって適宜周波数域を選定してい
る。該周波数域の選定に伴ってセンサについても最適な
ものを用いる。このようにして周波数域およびセンサを
決定するわけであるが、該センサについては、最も適し
た周波数すなわち伝播効率の最もよい周波数がある。本
発明は、各センサにおける前記最適周波数の選定を、発
振周波数を段階的に変化させ、この時の球面レンズの半
球穴部における全反射エコーの値を順次比較判定して該
反射エコーの最大値を求めることによって行なうことを
特徴とするものである。
、深度分解能等より５０ ＭＨ２〜ＩＧＨｚさらには２
ＧＨｚまで広い範囲のものが用いられ、対象試料およ
び該試料の観察位置によって適宜周波数域を選定してい
る。該周波数域の選定に伴ってセンサについても最適な
ものを用いる。このようにして周波数域およびセンサを
決定するわけであるが、該センサについては、最も適し
た周波数すなわち伝播効率の最もよい周波数がある。本
発明は、各センサにおける前記最適周波数の選定を、発
振周波数を段階的に変化させ、この時の球面レンズの半
球穴部における全反射エコーの値を順次比較判定して該
反射エコーの最大値を求めることによって行なうことを
特徴とするものである。
Ｃ発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。同
図において、前記従来例と同一符号は同一部材を示すも
のである。冴は発振器４およびエコー処理部乙に接続さ
れたレンズエコー判定部であり、前記発振器４の発振す
るパルス５の周波数を段階的に変化させる指令を該発振
器４に出力するとともに前述の周波数を段階的に変化さ
せた際の各段階における球面レンズ１０半球穴１５部の
全反射エコーの値を順次比較判定して最大値を求め、前
記反射エコーが最大値の周波数を発振器４にセットする
ものである。なお、前記レンズエコー判定部賞で最適周
波数選定を行なう場合、球面レンズ１の半球穴１５部に
おける全反射エコーを用いて判定を行なうため、該半径
穴１５部には媒質８は満たされていない。ところで、訂
記しンズエコー判定部澗で前述の判定を行なう場合に圧
電薄１！Ｘ２で受ける反射エコーには、発振信号９球面
レンズ１の半球穴１５部で反射した反射エコー、電気的
な反射信号および球面レンジ１内で多重反射した多重反
射エコーが含まれている。これらのうち、前記判定に必
要なものは半球穴１５で反射した反射エコーのみで他は
不要なものであり、該反射エコーを得るために次のよう
な操作が行なわれる。すなわち、電気的な反射信号は前
記半球穴１５部からの反射エコーに比べて到達時間が非
常に速いため、レンズエコー判定部Ｍで前記圧電薄膜２
からの出力を取込む時間帯を、発振器４からパルス５を
発振してから球面レンズ１の半球穴１５で反射してくる
時間経過後から各樵センサ１６のうち最も前記必要反射
エコーの到達時間の遅いものの到達時までとし、この時
間帯で反射エコーの取り込みを行ない判定する。なお、
前記時間帯で反射エコーを取り込むと、場合によっては
前記多重反射エコーも取り込まれるが、該多重反射エコ
ーは十分小さな値であるため、前記判定に影響を与える
ことはない。
図において、前記従来例と同一符号は同一部材を示すも
のである。冴は発振器４およびエコー処理部乙に接続さ
れたレンズエコー判定部であり、前記発振器４の発振す
るパルス５の周波数を段階的に変化させる指令を該発振
器４に出力するとともに前述の周波数を段階的に変化さ
せた際の各段階における球面レンズ１０半球穴１５部の
全反射エコーの値を順次比較判定して最大値を求め、前
記反射エコーが最大値の周波数を発振器４にセットする
ものである。なお、前記レンズエコー判定部賞で最適周
波数選定を行なう場合、球面レンズ１の半球穴１５部に
おける全反射エコーを用いて判定を行なうため、該半径
穴１５部には媒質８は満たされていない。ところで、訂
記しンズエコー判定部澗で前述の判定を行なう場合に圧
電薄１！Ｘ２で受ける反射エコーには、発振信号９球面
レンズ１の半球穴１５部で反射した反射エコー、電気的
な反射信号および球面レンジ１内で多重反射した多重反
射エコーが含まれている。これらのうち、前記判定に必
要なものは半球穴１５で反射した反射エコーのみで他は
不要なものであり、該反射エコーを得るために次のよう
な操作が行なわれる。すなわち、電気的な反射信号は前
記半球穴１５部からの反射エコーに比べて到達時間が非
常に速いため、レンズエコー判定部Ｍで前記圧電薄膜２
からの出力を取込む時間帯を、発振器４からパルス５を
発振してから球面レンズ１の半球穴１５で反射してくる
時間経過後から各樵センサ１６のうち最も前記必要反射
エコーの到達時間の遅いものの到達時までとし、この時
間帯で反射エコーの取り込みを行ない判定する。なお、
前記時間帯で反射エコーを取り込むと、場合によっては
前記多重反射エコーも取り込まれるが、該多重反射エコ
ーは十分小さな値であるため、前記判定に影響を与える
ことはない。
前述のようにして、センサ１６を取替える度に前記レン
ズエコー判定部為によって発振器４へ所定の間隔で発振
周波数の変換指令を出力し、かつ、各周波数における球
面レンズ１の半径穴す部からの反射エコーを取り込み、
その値を順次判定して該反射エコーが最大値の時の周波
数を見出す。そして、該周波数を発振器４にセットして
１周波数選定動作を完了する。この時点で試料７を試料
台１４上にセットし、かつ、該試料７と球面レンズ１と
の間に媒質８を満たして観察を実行する。
ズエコー判定部為によって発振器４へ所定の間隔で発振
周波数の変換指令を出力し、かつ、各周波数における球
面レンズ１の半径穴す部からの反射エコーを取り込み、
その値を順次判定して該反射エコーが最大値の時の周波
数を見出す。そして、該周波数を発振器４にセットして
１周波数選定動作を完了する。この時点で試料７を試料
台１４上にセットし、かつ、該試料７と球面レンズ１と
の間に媒質８を満たして観察を実行する。
ところで、前記レンズエコー判定部スでは、各センサ１
６の球面レンズｌの半球穴１５部からの反射エコーの最
大値を判定しているが、前記反射エコーはそのセンサ１
６について必要以上の値である必要があり、該レンズエ
コー判定部あで該反射エコーの強度判定を行なわせても
よい。この反射エコーの強度判定を行なうことによって
、常に各センサの合否判定を行ないながら試料７の観察
ができる。
６の球面レンズｌの半球穴１５部からの反射エコーの最
大値を判定しているが、前記反射エコーはそのセンサ１
６について必要以上の値である必要があり、該レンズエ
コー判定部あで該反射エコーの強度判定を行なわせても
よい。この反射エコーの強度判定を行なうことによって
、常に各センサの合否判定を行ないながら試料７の観察
ができる。
このような構成によれば、５ＭＨｚ〜２ＧＨｚという幅
広い周波数域で各種試料の観察を行なう場合、選定した
周波数域に合わせてセンサ１６をセットすると、自動的
に談センサ１６に最適な周波数が選定でき、煩雑な周波
数選定操作を行なう必要がなくなる。したがって、観察
作業が迅速かつ効率的に行なえる。また、操作者の煩雑
な作業をなくすることができる。さらに、球面レンズ１
の半球大正からの反射エコーの強度判定についても、レ
ンズエコー判定部冴で行なえば、各センサ１６の合否判
定も行なえる。
広い周波数域で各種試料の観察を行なう場合、選定した
周波数域に合わせてセンサ１６をセットすると、自動的
に談センサ１６に最適な周波数が選定でき、煩雑な周波
数選定操作を行なう必要がなくなる。したがって、観察
作業が迅速かつ効率的に行なえる。また、操作者の煩雑
な作業をなくすることができる。さらに、球面レンズ１
の半球大正からの反射エコーの強度判定についても、レ
ンズエコー判定部冴で行なえば、各センサ１６の合否判
定も行なえる。
なお、前記実施例においては、反射型のものについて説
明したが、透過型についても同様な効果が得られ゛るも
のである。
明したが、透過型についても同様な効果が得られ゛るも
のである。
以上説明したように本発明によれば、幅広い周波数域で
観察試料の材質あるいは観察深さ等によって周波数域を
変え、かつ、該周波数域に対応するセンサを用いて観察
を行なう場合に、周波数の選定を簡単、かつ、正確に行
なえる。
観察試料の材質あるいは観察深さ等によって周波数域を
変え、かつ、該周波数域に対応するセンサを用いて観察
を行なう場合に、周波数の選定を簡単、かつ、正確に行
なえる。
第１図は本発明による超音波顕微鏡の一実施例を示すプ
ロ咋り図、第２図は従来の超音波顕微鏡を示すブロリク
図である。
ロ咋り図、第２図は従来の超音波顕微鏡を示すブロリク
図である。
Claims (1)
- １、パルスを発振する発振器と、該発振器からのパルス
によって超音波を発生する圧電薄膜を有し試料に対して
前記音波を照射する音波照射レンズと、該音波照射レン
ズから照射され試料によってじょう乱された音波を受信
し整相する圧電薄膜を有した音波受信レンズと、前記試
料を支える試料台と、該試料台を走査させ、かつ、その
走査情報を出力する駆動装置と、前記音波受信レンズで
受信した音波をビデオ信号に変換する受信器と、該受信
器からのビデオ信号および前記走査情報を同期させて画
像情報を形成し記憶するデジタルイメージメモリと、該
デジタルイメージメモリの画像情報を表示し観察する表
示装置とから成る超音波顕微鏡において、前記発振器の
発振パルスの周波数を変化させて順次発振させ、かつ、
該各パルスによって球面レンズの半球穴部で反射した反
射エコーを順次取り込んで該反射エコーが最大値となる
周波数を求めるレンズエコー判定部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 |
|---|---|---|---|
| JP60010811A JPS61170654A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60010811A JPS61170654A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 超音波顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61170654A true JPS61170654A (ja) | 1986-08-01 |
| JPH0412824B2 JPH0412824B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=11760729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60010811A Granted JPS61170654A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61170654A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5831157A (en) * | 1996-09-18 | 1998-11-03 | The Boeing Company | Digital bond tester |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60010811A patent/JPS61170654A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5831157A (en) * | 1996-09-18 | 1998-11-03 | The Boeing Company | Digital bond tester |
| US6018999A (en) * | 1996-09-18 | 2000-02-01 | The Boeing Company | Digital bond tester |
| US6073477A (en) * | 1996-09-18 | 2000-06-13 | The Boeing Company | Digital bond tester |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412824B2 (ja) | 1992-03-05 |
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