JPS61210943A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
- Publication number
- JPS61210943A JPS61210943A JP60050423A JP5042385A JPS61210943A JP S61210943 A JPS61210943 A JP S61210943A JP 60050423 A JP60050423 A JP 60050423A JP 5042385 A JP5042385 A JP 5042385A JP S61210943 A JPS61210943 A JP S61210943A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- sample
- specimen
- sound wave
- transmitting
- 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
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- 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、超音波顕微鏡ξζ係り、特化音波レンズを用
いて観察を行なうもの化好適な超音波顕微鏡に関するも
のである。
いて観察を行なうもの化好適な超音波顕微鏡に関するも
のである。
従来の超音波顕微鏡においては、試料内部観察特番こお
ける観察位置の深さ等すなわち深さ方向の情報が提供で
きるものは見当らない。ところが、音波レンズと試料と
の相対距離を順次変化させて得られる第２図番ζ示す検
波信号の強度分布曲線から焦点合わせを行なう方法とし
て、特開昭５７−１９１５４３号公報、特開昭５７−１
９１５４４号公報が知られている。これらは、検波信号
の最大強度となる試料表面１ζ音波レンズの焦点を合わ
せるもので、また、検波信号の強度分布曲線１ζおける
横軸の２方向距離は音波レンズ自身の２方向すなわち試
料の深さ方向の移動量であり、該試料内における合焦点
位置の移動量でない。したがって、試料中和おける合焦
点位置の深さを得るには、該試料中の音速が既知であれ
ば検波信号の強度分布曲線と音波レンズの表面合焦点位
置からの下降距離を前記音速から換算して試料表面から
の深さを算出できるが、非常に煩雑な作業であった。ま
た、観察中の試料における音速が未知の場合善とは、な
んらかの方法で前記音速を測定しなければならず、さら
に煩雑な作業が必要であった。
ける観察位置の深さ等すなわち深さ方向の情報が提供で
きるものは見当らない。ところが、音波レンズと試料と
の相対距離を順次変化させて得られる第２図番ζ示す検
波信号の強度分布曲線から焦点合わせを行なう方法とし
て、特開昭５７−１９１５４３号公報、特開昭５７−１
９１５４４号公報が知られている。これらは、検波信号
の最大強度となる試料表面１ζ音波レンズの焦点を合わ
せるもので、また、検波信号の強度分布曲線１ζおける
横軸の２方向距離は音波レンズ自身の２方向すなわち試
料の深さ方向の移動量であり、該試料内における合焦点
位置の移動量でない。したがって、試料中和おける合焦
点位置の深さを得るには、該試料中の音速が既知であれ
ば検波信号の強度分布曲線と音波レンズの表面合焦点位
置からの下降距離を前記音速から換算して試料表面から
の深さを算出できるが、非常に煩雑な作業であった。ま
た、観察中の試料における音速が未知の場合善とは、な
んらかの方法で前記音速を測定しなければならず、さら
に煩雑な作業が必要であった。
本発明の目的とするところは、観察している試料中の合
焦点位置すなわち深さ方向の位置情報を容易に検知でき
る超音波顕微鏡を提供することｊこある。
焦点位置すなわち深さ方向の位置情報を容易に検知でき
る超音波顕微鏡を提供することｊこある。
音波の測定について第３図により説明する。開示のよう
に、試料７の厚さをδ、試料中の音速をＶ５ 、送信音
波レンズ１から受信音波レンズ１５までの距離をＡ、超
音波集束用媒質８中の音速を４とし、かつ、送信音波レ
ンズｌから送信された超音波が受信音波レンズ１５に受
信されるまでの時間をｔ、送信音波レンズ１の長さをｊ
！、受信音波レンズの長さを！２として、各音波レンズ
中の音波をＶｅ ＊ Ｖｅ’とすると、 となり、 より試料中の音速Ｖｓが算出できる。一方、別な方法と
しては第５図および第６図に示すように、送信音波レン
ズ１から受信音波レンズ１５までの距離Ａを固定してお
き、第５図の試料７のない状態での送信音波レンズ１の
送信から受信音波レンズ１５の受信までの時間１．を計
測し、第６図の試料７をセットした状態での送信音波レ
ンズ１の送信から受信音波レンズ１５の受信までの時間
ｔ２を計測する。そして、前記時間ｔ１と時間ｔ２との
差が試料７における音速によるものであるから、前述と
同様１ζ超音波集束用媒質８における音速をＶＷ ｌ求
める試料７の音速をＶａとすれば、 となり、試料７の厚さδと超音波集束用媒質８における
音速のみの値で第５図および第６図化示す各状態の時間
差を計算すれば、試料７における音速が算出できる。こ
のよう１ζ、試料７におけ音速が得られれば、第４図１
ζ示すよう化検波信号の強度分布曲線における音波レン
ズの表面合焦位置からの下降距離ｄを試料中の距離ｄｓ
に、 なる式で換算し、試料表面からの深さ方向位置情報を提
供できる。本発明は、前述の要旨に基づいて、各種の距
離および時間を測定できる構成とするととも１ζ、前記
各種演算を行なえるようにしたことを特徴とするもので
ある。
に、試料７の厚さをδ、試料中の音速をＶ５ 、送信音
波レンズ１から受信音波レンズ１５までの距離をＡ、超
音波集束用媒質８中の音速を４とし、かつ、送信音波レ
ンズｌから送信された超音波が受信音波レンズ１５に受
信されるまでの時間をｔ、送信音波レンズ１の長さをｊ
！、受信音波レンズの長さを！２として、各音波レンズ
中の音波をＶｅ ＊ Ｖｅ’とすると、 となり、 より試料中の音速Ｖｓが算出できる。一方、別な方法と
しては第５図および第６図に示すように、送信音波レン
ズ１から受信音波レンズ１５までの距離Ａを固定してお
き、第５図の試料７のない状態での送信音波レンズ１の
送信から受信音波レンズ１５の受信までの時間１．を計
測し、第６図の試料７をセットした状態での送信音波レ
ンズ１の送信から受信音波レンズ１５の受信までの時間
ｔ２を計測する。そして、前記時間ｔ１と時間ｔ２との
差が試料７における音速によるものであるから、前述と
同様１ζ超音波集束用媒質８における音速をＶＷ ｌ求
める試料７の音速をＶａとすれば、 となり、試料７の厚さδと超音波集束用媒質８における
音速のみの値で第５図および第６図化示す各状態の時間
差を計算すれば、試料７における音速が算出できる。こ
のよう１ζ、試料７におけ音速が得られれば、第４図１
ζ示すよう化検波信号の強度分布曲線における音波レン
ズの表面合焦位置からの下降距離ｄを試料中の距離ｄｓ
に、 なる式で換算し、試料表面からの深さ方向位置情報を提
供できる。本発明は、前述の要旨に基づいて、各種の距
離および時間を測定できる構成とするととも１ζ、前記
各種演算を行なえるようにしたことを特徴とするもので
ある。
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、球面レンズから成り超音波の送信を行なう
送信音波レンズｌと該送信音波レンズ１からの超音波を
受信する受信音波レンズ１５は、試料７をはさんで対向
させて配置されている。
図において、球面レンズから成り超音波の送信を行なう
送信音波レンズｌと該送信音波レンズ１からの超音波を
受信する受信音波レンズ１５は、試料７をはさんで対向
させて配置されている。
該送信音波レンズ１および受信音波レンズ１５の電極部
は、素材である円柱状の熔解石英等の一面を光学研磨し
、その上に圧電薄膜（ＺｎＯ等）２を上下電極３により
はさんで積層構造として取付けられている。一方、送信
音波レンズｌの他端部には口径０．１ｍｍφ〜１．□ｍ
ｍφ程度の凹面体の半球穴が形成されている。ところで
、試料７と送信音波レシズｌおよび受信音波レンズ１５
との間には、超音波を伝播させるための媒質（例えば水
）８が満たされている。
は、素材である円柱状の熔解石英等の一面を光学研磨し
、その上に圧電薄膜（ＺｎＯ等）２を上下電極３により
はさんで積層構造として取付けられている。一方、送信
音波レンズｌの他端部には口径０．１ｍｍφ〜１．□ｍ
ｍφ程度の凹面体の半球穴が形成されている。ところで
、試料７と送信音波レシズｌおよび受信音波レンズ１５
との間には、超音波を伝播させるための媒質（例えば水
）８が満たされている。
このような構成において、送信音波レンズ１の圧電薄膜
２に発振器４から発生された高周波パルスを印加して超
音波を発生させると、該超音波は該送信音波レンズｌ内
を平面波となって伝播し、レンズ部分でその材質と媒質
８との伝播速度の差によって屈折作用を生じ、試料７に
集束した超音波を照射することができる。このようにし
て、送信音波レンズ１から送信された超音波は、媒質８
と試料７との音速の差ｌこより屈折しながら該試料７内
を透過し受信音波レンズ１５の圧電薄膜２まで、各透過
物質における音速の差化よって集音され伝播し、該受信
音波レンズ１５の圧電薄膜２により電気信号に変換され
る。そして、この電気信号は受信器１０で受信されると
ともにダイオード検波され、かつ、エコー処理部１６で
Ａ／Ｄ変換され、試料台移動装［１８に同期させてデジ
タルイメージメモリ１７に取り込まれて画像データとな
る。そして、該デジタルイメージメモリ１７の画像デー
タはビデオ信号に変換されて、表示装置１２に表示され
る。なお、前記エコー処理部１６は、前記発振器４から
高周波パルスが送信音波レンズ１の圧電薄膜２に印加さ
れたのに合わせてクロックパルス発振器１９を動作させ
、受信音波レンズ１５で超音波を受信した時点で該クロ
ックパルス発振器１９の動作を停止させる構成となって
いる。
２に発振器４から発生された高周波パルスを印加して超
音波を発生させると、該超音波は該送信音波レンズｌ内
を平面波となって伝播し、レンズ部分でその材質と媒質
８との伝播速度の差によって屈折作用を生じ、試料７に
集束した超音波を照射することができる。このようにし
て、送信音波レンズ１から送信された超音波は、媒質８
と試料７との音速の差ｌこより屈折しながら該試料７内
を透過し受信音波レンズ１５の圧電薄膜２まで、各透過
物質における音速の差化よって集音され伝播し、該受信
音波レンズ１５の圧電薄膜２により電気信号に変換され
る。そして、この電気信号は受信器１０で受信されると
ともにダイオード検波され、かつ、エコー処理部１６で
Ａ／Ｄ変換され、試料台移動装［１８に同期させてデジ
タルイメージメモリ１７に取り込まれて画像データとな
る。そして、該デジタルイメージメモリ１７の画像デー
タはビデオ信号に変換されて、表示装置１２に表示され
る。なお、前記エコー処理部１６は、前記発振器４から
高周波パルスが送信音波レンズ１の圧電薄膜２に印加さ
れたのに合わせてクロックパルス発振器１９を動作させ
、受信音波レンズ１５で超音波を受信した時点で該クロ
ックパルス発振器１９の動作を停止させる構成となって
いる。
また、２０は前記クロックパルス発振器１９が動作して
生じたクロックパルスをカウントするカウンタであり、
２１は該カウンタ２０からの送信音波レンズ１と受信音
波レンズ１５との間の超音波伝播時間および試料台移動
装置１８からの送受信音波レンズｌ、１５の移動量によ
って前記演算を行なうものである。さらに、本実施例に
おいては、スイッチ２２．２３を設けたことにより、次
の表１ζ示すように透過型および゛送信音波レンズ１側
で反射型として供用可能にしている。
生じたクロックパルスをカウントするカウンタであり、
２１は該カウンタ２０からの送信音波レンズ１と受信音
波レンズ１５との間の超音波伝播時間および試料台移動
装置１８からの送受信音波レンズｌ、１５の移動量によ
って前記演算を行なうものである。さらに、本実施例に
おいては、スイッチ２２．２３を設けたことにより、次
の表１ζ示すように透過型および゛送信音波レンズ１側
で反射型として供用可能にしている。
表
このような構成において、試料７における音速を測定す
る場合には、送信音波レンズ１の圧電薄膜２へ発振器４
からのパルス印加時１ζ発振器１９が作動して、該発振
器１９から一定周期のクロックパルスが発生される。こ
のクロックパルスをカウンタ２０で計数し、その計数値
を演算部２１に供給して、該演算部２１で伝播時間を演
算する。
る場合には、送信音波レンズ１の圧電薄膜２へ発振器４
からのパルス印加時１ζ発振器１９が作動して、該発振
器１９から一定周期のクロックパルスが発生される。こ
のクロックパルスをカウンタ２０で計数し、その計数値
を演算部２１に供給して、該演算部２１で伝播時間を演
算する。
次に、前述の構成において、送信音波レンズ１の合焦点
位置の深さ情報を提供する場合書ζは、試料７における
音速が未知であれば前述の如く透過型として前記音速を
測定し、この値を演算部２１に入力しておく。次に、試
料台移動装ｆｌ １８ ＋ｃより送信音波レンズ１と試
料７との相対距離を順次変化させて得られた検波信号の
強度分布曲線から検波信号の最大点を求め、この点を基
準点として演算部２１および２方向駆動装置１８１ζ設
定する。
位置の深さ情報を提供する場合書ζは、試料７における
音速が未知であれば前述の如く透過型として前記音速を
測定し、この値を演算部２１に入力しておく。次に、試
料台移動装ｆｌ １８ ＋ｃより送信音波レンズ１と試
料７との相対距離を順次変化させて得られた検波信号の
強度分布曲線から検波信号の最大点を求め、この点を基
準点として演算部２１および２方向駆動装置１８１ζ設
定する。
そして、演算部２１では、前述の演算式が入力されてい
るので、該演算式Ｉこ基づいて合焦点の深さ情報を演算
し、必要ｌζ応じて表示装＠１２Ｉと表示される。
るので、該演算式Ｉこ基づいて合焦点の深さ情報を演算
し、必要ｌζ応じて表示装＠１２Ｉと表示される。
このような構成によれば、試料７における超音波伝播速
度すなわち音速が機知の場合、その値を演算部２１に入
力すれば、試料台移動装置１８からの試料７と送信音波
レンズ１との相対距離を換算しれ合焦点の深さ情報が瞬
時に提供できる。また、試料７における音速が未知の場
合であっても、送信音波レンズｌから受信音波レンズ１
５までの超音波伝播時間を測定し、その値をもとに容易
に演算できるため、前記と同様すみやか番ζ合焦点の深
さ情報が提供できる。一方、前述のような構成によれば
、試料７における音速を容易に測定できるので、該試料
７の密度がわかれば、前記音速と密度から超音波画像の
重要な情報である音響インピーダンスが算出でき、それ
らの情報も合わせて演算１表示させることもできる。ま
た、深さ方向位置の情報が提供できることにより、欠陥
位置の検出等において非常薯こ有効である。
度すなわち音速が機知の場合、その値を演算部２１に入
力すれば、試料台移動装置１８からの試料７と送信音波
レンズ１との相対距離を換算しれ合焦点の深さ情報が瞬
時に提供できる。また、試料７における音速が未知の場
合であっても、送信音波レンズｌから受信音波レンズ１
５までの超音波伝播時間を測定し、その値をもとに容易
に演算できるため、前記と同様すみやか番ζ合焦点の深
さ情報が提供できる。一方、前述のような構成によれば
、試料７における音速を容易に測定できるので、該試料
７の密度がわかれば、前記音速と密度から超音波画像の
重要な情報である音響インピーダンスが算出でき、それ
らの情報も合わせて演算１表示させることもできる。ま
た、深さ方向位置の情報が提供できることにより、欠陥
位置の検出等において非常薯こ有効である。
以上説明したよう１ζ本発明によれば、観察している試
料中の合焦点位置すなわち深さ方向の位置情報を容易に
検知できる。
料中の合焦点位置すなわち深さ方向の位置情報を容易に
検知できる。
第１図は本発明による超音波顕微鏡の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は超音波顕微鏡における検波信号の強
度分布曲線図、第３図、第４図。 第５図、第６図は送信音波レンズと受信音波レンズとの
対向部を示す垂直断面図で、前記第１図の超音波顕微鏡
の作動原理を説明するためのものである。
ロック図、第２図は超音波顕微鏡における検波信号の強
度分布曲線図、第３図、第４図。 第５図、第６図は送信音波レンズと受信音波レンズとの
対向部を示す垂直断面図で、前記第１図の超音波顕微鏡
の作動原理を説明するためのものである。
Claims (1)
- １、球面レンズ部を有し、かつ、発振器からのパルスに
よって超音波を発信する発信音波レンズと、該発信音波
レンズに対し試料を介在させて対向配置した受信音波レ
ンズと、前記発信音波レンズから受信音波レンズまでの
音波伝播時間を測定する伝播時間測定手段、該伝播時間
測定手段の測定結果により試料内部の合焦点位置を演算
する演算部と、前記送信音波レンズ部で受信したじょう
乱音波を走査情報と同期させて画像を形成する画像処理
手段とから構成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 |
|---|---|---|---|
| JP60050423A JPS61210943A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60050423A JPS61210943A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210943A true JPS61210943A (ja) | 1986-09-19 |
Family
ID=12858455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60050423A Pending JPS61210943A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61210943A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5224382A (en) * | 1990-07-12 | 1993-07-06 | Olympus Optical Co., Ltd. | Transmission type scanning acoustic microscope |
| JP2021525366A (ja) * | 2018-05-25 | 2021-09-24 | ピーヴィエー テプラ アナリティカル システムズ ゲーエムベーハーＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ | 超音波顕微鏡、および音響パルストランスデューサを運ぶキャリア |
-
1985
- 1985-03-15 JP JP60050423A patent/JPS61210943A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5224382A (en) * | 1990-07-12 | 1993-07-06 | Olympus Optical Co., Ltd. | Transmission type scanning acoustic microscope |
| JP2021525366A (ja) * | 2018-05-25 | 2021-09-24 | ピーヴィエー テプラ アナリティカル システムズ ゲーエムベーハーＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨ | 超音波顕微鏡、および音響パルストランスデューサを運ぶキャリア |
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