RU201846U1

RU201846U1 - Acoustic lens

Info

Publication number: RU201846U1
Application number: RU2020124064U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владиленович Минин; Олег Владиленович Минин
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-01-15

Abstract

Полезная модель относится к ультразвуковой технике, а точнее к устройствам, предназначенным для фокусировки упругих волн в фокальную область с поперечными размерами менее дифракционного предела, и может быть использована для проведения научно-исследовательских, контрольно-измерительных и диагностических работ, при осуществлении технологических процессов и исследования биообъектов, а также при ультразвуковом контроле и в медицинской диагностике, в системах звуковидения, акустических микроскопах, перемешивания веществ и т.п.Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно упрощение устройства акустической линзы, повышение надежности конструкции устройства и обеспечение актуального расширения приборного арсенала современных акустических мезоразмерных устройств фокусировки излучения в область с субволновыми размерами.Указанная задача решена благодаря тому, что в акустической линзе в форме кубоида с размером ребра не менее λ/2, где λ - длина волны излучения в окружающем пространстве линзы, выполненной из звукопроводящего материала с относительной скоростью звука в материале линзы относительно скорости звука в окружающей среде, лежащего в диапазоне от 0,5 до 0,83, новым является то, что линза составлена из решетки параллельных пластин, установленных под углом +α к падающему излучению выше оптической оси линзы и под углом -α ниже оптической оси линзы, шириной пластин, равных длине грани кубоида, и выполненных из материала с величиной импеданса, отличного от импеданса окружающей среды.Данная акустическая линза может применяться для субволновой фокусировки акустических волн как в газах, так и жидкостях. По сравнению с газовыми акустическими линзами предлагаемая линза обладает достаточной прочностью и надежностью. 2 ил.The utility model relates to ultrasound technology, and more precisely to devices designed to focus elastic waves into the focal region with transverse dimensions less than the diffraction limit, and can be used for research, control and measurement and diagnostic work, in the implementation of technological processes and research biological objects, as well as in ultrasound control and in medical diagnostics, in sound-vision systems, acoustic microscopes, mixing substances, etc. The objective of this utility model is to eliminate the indicated disadvantages, namely to simplify the device of an acoustic lens, increase the reliability of the device design and ensure an actual expansion instrumental arsenal of modern acoustic mesoscale devices for focusing radiation into a region with subwavelength dimensions. This problem is solved due to the fact that in an acoustic lens in the form of a cuboid with an edge size of at least λ / 2, where λ is the wavelength of the radiation in the surrounding space of a lens made of a sound-conducting material with a relative speed of sound in the lens material relative to the speed of sound in the environment, lying in the range from 0.5 to 0.83, it is new that the lens is composed of an array of parallel plates installed under an angle of + α to the incident radiation above the optical axis of the lens and at an angle of -α below the optical axis of the lens, the width of the plates equal to the length of the cuboid facet and made of a material with an impedance value different from the ambient impedance This acoustic lens can be used for subwavelength focusing acoustic waves in both gases and liquids. In comparison with gas acoustic lenses, the proposed lens has sufficient strength and reliability. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к ультразвуковой технике, а точнее к устройствам, предназначенным для фокусировки упругих волн в фокальную область с поперечными размерами менее дифракционного предела, и может быть использована для проведения научно-исследовательских, контрольно-измерительных и диагностических работ, при осуществлении технологических процессов и исследования биообъектов, а также при ультразвуковом контроле и в медицинской диагностике, в системах звуковидения, акустических микроскопах, перемешивания веществ и т.п.The utility model relates to ultrasound technology, and more precisely to devices designed to focus elastic waves into the focal region with transverse dimensions less than the diffraction limit, and can be used for research, control and measurement and diagnostic work, in the implementation of technological processes and research biological objects, as well as during ultrasound control and in medical diagnostics, in sound-vision systems, acoustic microscopes, mixing substances, etc.

Известны различные акустические линзы с различной формой поверхности: двояковыпуклые, двояковогнутые, плоско-выпуклые для фокусировки упругих волн путем изменения акустического пути и преломления волн на границе раздела окружающей среды и линзы, материалом которых могут быть жидкие, твердые и газообразные вещества [Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. М: Наука, 1977, с. 3-36].There are various acoustic lenses with different surface shapes: biconvex, biconcave, plano-convex for focusing elastic waves by changing the acoustic path and refraction of waves at the interface between the environment and the lens, the material of which can be liquid, solid and gaseous substances [Kanevsky I.N. ... Focusing sound and ultrasonic waves. M: Science, 1977, p. 3-36].

Недостатком таких акустических линз являются их большие поперечные размеры, значительно превышающие используемую длину волны, низкое пространственное разрешение, сложность изготовления прецизионных поверхностей и отсутствие в них плоских рабочих поверхностей, что не дает возможности применения их для фокусировки упругих волн в твердых телах без промежуточного иммерсионного слоя.The disadvantages of such acoustic lenses are their large transverse dimensions, significantly exceeding the used wavelength, low spatial resolution, the complexity of manufacturing precision surfaces and the absence of flat working surfaces in them, which makes it impossible to use them for focusing elastic waves in solids without an intermediate immersion layer.

Линза акустическая (ультразвуковая) - устройство для изменения сходимости звукового (ультразвукового) пучка (фокусировки). Подобно оптическим линзам, акустическая (ультразвуковая) линза обычно ограничена двумя рабочими поверхностями, например, акустическое фокусирующее устройство выполняется в виде пары акустических двояковогнутых линз [Евразийский патент 020059 G01N 29/04 (2006.01); Авторское свидетельство СССР №849072, 24.07.1981 г.] и выполняется из материала, скорость звука в котором отлична от скорости звука в окружающей среде с тем, чтобы показатель преломления n отличался от единицы. Для достижения наибольшей прозрачности волновое сопротивление этого материала должно быть близко к волновому сопротивлению среды, а вязкие потери в нем минимальны [Большая Советская Энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1969-1978. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/103754/%D0%9B%D0%B8%D0%BD%D0%B7%DQ%B0].Acoustic (ultrasonic) lens - a device for changing the convergence of a sound (ultrasonic) beam (focusing). Like optical lenses, an acoustic (ultrasonic) lens is usually limited to two working surfaces, for example, an acoustic focusing device is made in the form of a pair of acoustic biconcave lenses [Eurasian patent 020059 G01N 29/04 (2006.01); USSR author's certificate No. 849072, 07.24.1981] and is made of a material, the speed of sound in which is different from the speed of sound in the environment so that the refractive index n differs from unity. To achieve the greatest transparency, the wave impedance of this material should be close to the wave impedance of the medium, and the viscous losses in it are minimal [Great Soviet Encyclopedia. - M .: Soviet encyclopedia. 1969-1978. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/103754/%D0%9B%D0%B8%D0%BD%D0%B7%DQ%B0].

Известна акустическая линза, содержащая звукопроводящий элемент, выполненный в виде набора акустически изолированных друг от друга волокон [Авторское свидетельство СССР N 419786, кл. G01N 29/04, 1974]. Такая акустическая линза сложна в изготовлении и не может обеспечить фокусировку акустического излучения в локальную область меньше классического дифракционного предела. Более того, минимальные поперечные размеры такой линзы составляют не менее 10 длин волн, что в ряде приложений неприемлемо.Known acoustic lens containing a sound-conducting element, made in the form of a set of acoustically isolated from each other fibers [USSR author's certificate N 419786, class. G01N 29/04, 1974]. Such an acoustic lens is difficult to manufacture and cannot provide focusing of acoustic radiation to a local area below the classical diffraction limit. Moreover, the minimum transverse dimensions of such a lens are at least 10 wavelengths, which is unacceptable in a number of applications.

Известно устройство акустической линзы [Патент США 2684724, July 27, 1954], имеющей плоско-выпуклую либо плоско-вогнутую, либо двояковыпуклую формы внешней поверхности и составленная из решетки параллельных пластин установленных под углом к падающему излучению, выполненных из материала с величиной импеданса отличного от импеданса окружающей среды. Эффект фокусировки достигается за счет физического увеличения пути распространения акустической волны между параллельными пластинами по сравнению со свободным пространством.Known is the device of an acoustic lens [US Patent 2,684,724, July 27, 1954], having a plano-convex or plano-concave or biconvex outer surface and composed of an array of parallel plates set at an angle to the incident radiation, made of a material with an impedance value different from impedance of the environment. The focusing effect is achieved by physically increasing the propagation path of the acoustic wave between parallel plates compared to free space.

Достоинством линзы является ее простота и прочность.The advantage of the lens is its simplicity and strength.

Недостатком линзы является ее низкое пространственное разрешение, большие габариты. С помощью такой акустической линзы невозможно получить фокусное пятно с шириной меньшего дифракционного предела.The disadvantage of the lens is its low spatial resolution and large dimensions. With such an acoustic lens, it is impossible to obtain a focal spot with a width smaller than the diffraction limit.

Считается, что при фокусировке волн любой природы волновая энергия концентрируется в области с поперечным размером, не меньшим половины длины волны [Горелик Г.С. Колебания и волны. М: Гос. изд. Физ.-мат. лит., 1959, с. 377]. Величина поперечного разрешения линзы определяется критерием Рэлея (дифракционный предел) [Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973, 720 с.]:It is believed that when focusing waves of any nature, the wave energy is concentrated in a region with a transverse size not less than half the wavelength [Gorelik G.S. Oscillations and waves. M: State. ed. Phys.-mat. lit., 1959, p. 377]. The magnitude of the transverse resolution of the lens is determined by the Rayleigh criterion (diffraction limit) [M. Born, E. Wolf. Fundamentals of optics. M .: Nauka, 1973, 720 p.]:

δ≈1,22λ/D,δ≈1.22λ / D,

где λ - длина акустической волны, D - диаметр линзы. Для достижения высокого пространственного разрешения необходимо использовать акустические линзы с высокой числовой апертурой.where λ is the acoustic wavelength, D is the lens diameter. To achieve high spatial resolution, it is necessary to use high numerical aperture acoustic lenses.

Для фокусировки упругих волн с поперечным разрешением, превышающим критерий Рэлея, необходимо фокусировать упругие волны вблизи раздела двух сред с различными величинами акустического показателя преломления. Отношение скоростей звука называют акустическим показателем преломления первой среды по отношению ко второй. Вблизи поверхности раздела сред возбуждаются поверхностные упругие волны, конструктивная интерференция которых может приводить к уменьшению поперечного размера области фокусировки ниже дифракционного предела. Так как акустические поверхностные волны имеют проекцию волнового вектора k_x на поперечную координату х большую, чем волновое число в среде: k_x>k₀n, где k₀=2π/λ - волновое число в среде, n - акустический показатель преломления среды.To focus elastic waves with a transverse resolution exceeding the Rayleigh criterion, it is necessary to focus elastic waves near the interface between two media with different values of the acoustic refractive index. The ratio of the speeds of sound is called the acoustic refractive index of the first medium in relation to the second. Surface elastic waves are excited near the interface between the media, the constructive interference of which can lead to a decrease in the transverse size of the focusing region below the diffraction limit. Since acoustic surface waves have a projection of the wave vector k _x on the transverse coordinate x greater than the wave number in the medium: k _x > k ₀ n, where k ₀ = 2π / λ is the wave number in the medium, n is the acoustic refractive index of the medium.

Из технической литературы известно, что осуществить субволновую фокусировку акустических волн возможно по аналогии с эффектом «фотонной струи» в оптическом диапазоне длин волн [Т. Miyashita and С. Inoue, Numerical investigations of transmission and waveguide properties of sonic crystals by nite-difference time-domain method // Japan. J. Appl. Phys. 40, 3488, (2001); Минин И.В., Минин O.B. Квазиоптика: современные теденции развития. - Новосибирск: СГУГиТ, 2015. - 163 с.].It is known from the technical literature that subwavelength focusing of acoustic waves is possible by analogy with the "photon jet" effect in the optical wavelength range [T. Miyashita and C. Inoue, Numerical investigations of transmission and waveguide properties of sonic crystals by nite-difference time-domain method // Japan. J. Appl. Phys. 40, 3488, (2001); Minin I.V., Minin O.B. Quasi-optics: modern development trends. - Novosibirsk: SGUGiT, 2015. - 163 p.].

Понятие акустоструи (acoustojets) как аналога фотонной струи в оптике был впервые введено в работах [I.V. Minin and O.V. Minin, Acoustojet: acoustic analogue of photonic jet phenomenon, arXiv: 1604.08146 (2016); O.V. Minin and I.V. Minin, Acoustic analogue of photonic jet phenomenon based on penetrable 3D particle // Opt. Quant. Electron. 49, 54 (2017); J.H. Lopes, J.P. Leo-Neto, I.V. Minin, O.V. Minin, a & G.T. Silva, A theoretical analysis of acoustic jets // ICA2016, 0943, (2016)].The notion of acoustojets as an analog of a photonic jet in optics was first introduced in [I.V. Minin and O.V. Minin, Acoustojet: acoustic analogue of photonic jet phenomenon, arXiv: 1604.08146 (2016); O.V. Minin and I.V. Minin, Acoustic analogue of photonic jet phenomenon based on penetrable 3D particle // Opt. Quant. Electron. 49, 54 (2017); J.H. Lopes, J.P. Leo-Neto, I.V. Minin, O.V. Minin, a & G.T. Silva, A theoretical analysis of acoustic jets // ICA2016, 0943, (2016)].

Акустоструя это область повышенной концентрации акустической энергии и с высоким (субволновым) пространственным разрешением, возникающая непосредственно на теневой стороне мезоразмерной звукопроводящей частицы.Acoustically this is an area of increased concentration of acoustic energy and with a high (subwavelength) spatial resolution, arising directly on the shadow side of a mesoscale sound-conducting particle.

Акустическая струя возникает только для определенных значений относительной скорости звука в материале звукопроводящей частицы (линзы) и окружающей среды [J.Н. Lopes, М.А.В. Andrade, J.P. Leão-Neto, J.С. Adamowski, I.V. Minin, and G.T. Silva. Focusing Acoustic Beams with a Ball-Shaped Lens beyond the Diffraction Limit // Phys. Rev. Applied 8, 024013 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevApplied 8.024013; Минин И.В., Минин O.B. Сверхразрешение в акустических фокусирующих устройствах // Вестник СГУГиТ, Том 23, №2, 2018, с. 231-244.]. Причем с увеличением этого параметра возрастает максимальное значение давления в акустической струе и увеличивается пространственное разрешение такой мезоразмерной линзы.An acoustic jet occurs only for certain values of the relative speed of sound in the material of the sound-conducting particle (lens) and the environment [J.H. Lopes, M.A. V. Andrade, J.P. Leão-Neto, J.C. Adamowski, I.V. Minin, and G.T. Silva. Focusing Acoustic Beams with a Ball-Shaped Lens beyond the Diffraction Limit // Phys. Rev. Applied 8, 024013 (2017), DOI: 10.1103 / PhysRev Applied 8.024013; Minin I.V., Minin O.B. Superresolution in acoustic focusing devices // Bulletin of SGUGiT, Volume 23, No. 2, 2018, p. 231-244.]. Moreover, with an increase in this parameter, the maximum pressure in the acoustic jet increases and the spatial resolution of such a meso-sized lens increases.

Наиболее близким аналогом к заявляемому решению, принятым в качестве прототипа, является акустическая линза в форме кубоида [Патент РФ 170911, 14.09.2016] с размером ребра не менее λ/2, где λ - длина волны излучения в окружающем пространстве линзы, выполненной из звукопроводящего материала с относительной скоростью звука в материале линзы относительно скорости звука в окружающей среде, лежащего в диапазоне от 0,5 до 0,83.The closest analogue to the claimed solution, adopted as a prototype, is an acoustic lens in the form of a cuboid [RF Patent 170911, 09/14/2016] with an edge size of at least λ / 2, where λ is the radiation wavelength in the surrounding space of a lens made of sound-conducting material with a relative speed of sound in the lens material relative to the speed of sound in the environment, lying in the range from 0.5 to 0.83.

Достоинством линзы являются малые габариты, высокое пространственное разрешение с поперечными размерами порядка λ/3.The advantage of the lens is its small size, high spatial resolution with transverse dimensions of the order of λ / 3.

Недостатком линзы является сложность линзы, обусловленная сложностью выбора материала линзы, отличного от материала окружающего пространства с необходимой скоростью звука и величиной импеданса для малых потерь излучения на отражение, их зависимость от параметров окружающей среды (температура, давление и т.д.). Кроме того, при фокусировке излучения в газах приводит к необходимости наличия в устройстве звукопроводящей герметичной оболочки, что делает конструкцию линзы непрочной и ненадежной.The disadvantage of the lens is the complexity of the lens, due to the complexity of the choice of the lens material, different from the material of the surrounding space with the required speed of sound and impedance value for low radiation losses to reflection, their dependence on environmental parameters (temperature, pressure, etc.). In addition, when focusing radiation in gases, it requires a sound-conducting hermetic shell in the device, which makes the lens design fragile and unreliable.

Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно упрощение устройства акустической линзы, повышение надежности конструкции устройства и обеспечение актуального расширения приборного арсенала современных акустических мезоразмерных устройств фокусировки излучения в область с субволновыми размерами.The objective of the present utility model is to eliminate the indicated disadvantages, namely, to simplify the device of the acoustic lens, increase the reliability of the device design, and ensure the actual expansion of the instrumental arsenal of modern meso-sized acoustic devices for focusing radiation into a region with subwavelength dimensions.

Указанная задача решена благодаря тому, что в акустической линзе в форме кубоида с размером ребра не менее λ/2, где λ - длина волны излучения в окружающем пространстве линзы, выполненной из звукопроводящего материала с относительной скоростью звука в материале линзы относительно скорости звука в окружающей среде, лежащего в диапазоне от 0,5 до 0,83, новым является то, что линза составлена из решетки параллельных пластин установленных под углом +α к падающему излучению выше оптической оси линзы и под углом -α ниже оптической оси линзы, шириной пластин равных длине грани кубоида и выполненных из материала с величиной импеданса отличного от импеданса окружающей среды.This problem is solved due to the fact that in an acoustic lens in the form of a cuboid with an edge size of at least λ / 2, where λ is the radiation wavelength in the surrounding space of a lens made of sound-conducting material with a relative speed of sound in the lens material relative to the speed of sound in the environment lying in the range from 0.5 to 0.83, new is that the lens is composed of an array of parallel plates set at an angle + α to the incident radiation above the optical axis of the lens and at an angle -α below the optical axis of the lens, the width of the plates equal to the length faces of a cuboid and made of a material with an impedance value different from that of the environment.

Заявляемая акустическая линза обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня техники для изделий подобного назначения и неизвестных из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки на полезную модель.The claimed acoustic lens has a set of essential features unknown from the prior art for products of a similar purpose and unknown from available sources of scientific, technical and patent information as of the date of filing an application for a utility model.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена схема акустической линзы.FIG. 1 shows a diagram of an acoustic lens.

На фиг. 2 приведен пример результатов моделирования акустической линзы с составленной из решетки параллельных пластин установленных под углом к падающему излучению (а) и по предлагаемому техническому решению (б).FIG. 2 shows an example of the results of modeling an acoustic lens composed of an array of parallel plates installed at an angle to the incident radiation (a) and according to the proposed technical solution (b).

Обозначения: 1 - освещающее излучение, 2 - акустическая линза в форме кубоида, 3 - решетка параллельных пластин установленных под углом +α к падающему излучению выше оптической оси линзы; 4 - решетка параллельных пластин установленных под углом -α к падающему излучению ниже оптической оси линзы, 5 - область фокусировки, 6 - вещество окружающее линзу.Designations: 1 - illuminating radiation, 2 - an acoustic lens in the form of a cuboid, 3 - an array of parallel plates installed at an angle of + α to the incident radiation above the optical axis of the lens; 4 - array of parallel plates set at an angle of -α to the incident radiation below the optical axis of the lens, 5 - focusing area, 6 - the substance surrounding the lens.

В результате моделирования падения плоской волны на акустическую линзу в форме кубоида со структурой из решетки параллельных пластин показало, что положение формируемой области фокусировки вблизи теневой поверхности линзы зависит от структуры искусственной среды из параллельных пластин. В результате исследований было обнаружено, что при выполнении акустической линзы из решетки параллельных пластин формируется область фокусировки вблизи теневой поверхности линзы смещенной поперек ее оптической оси и с пространственным разрешением порядка более длины волны излучения.As a result of modeling the incidence of a plane wave on an acoustic lens in the form of a cuboid with a structure of a lattice of parallel plates, it was shown that the position of the formed focusing region near the shadow surface of the lens depends on the structure of the artificial medium of parallel plates. As a result of research, it was found that when an acoustic lens is made from an array of parallel plates, a focusing region is formed near the shadow surface of the lens displaced across its optical axis and with a spatial resolution of the order of more than the radiation wavelength.

При выполнении акустической линзы в форме кубоида из решетки параллельных пластин установленных под углом +α к падающему излучению выше оптической оси линзы и под углом -α ниже оптической оси линзы, шириной пластин равных длине грани кубоида и выполненных из материала с величиной импеданса отличного от импеданса окружающей среды формируется область фокусировки с поперечными размерами порядка 0,4λ.When performing an acoustic lens in the form of a cuboid from an array of parallel plates set at an angle + α to the incident radiation above the optical axis of the lens and at an angle -α below the optical axis of the lens, the width of the plates equal to the length of the cuboid face and made of a material with an impedance value different from the surrounding impedance a focusing region with transverse dimensions of the order of 0.4λ is formed.

Экспериментальные исследования проводились в акустическом диапазоне длин волн с кубоидом с величиной ребра порядка (1-2)λ. Акустический показатель преломления для такой линзы можно оценить по выражению:Experimental studies were carried out in the acoustic wavelength range with a cuboid with an edge size of the order of (1-2) λ. The acoustic refractive index for such a lens can be estimated by the expression:

n=cos^-1 α.n = cos ^-1 α.

В данном случае эффективный показатель преломления мезоразмерной кубоидной линзы равнялся 1,7. Установлено, что пространственное разрешение такого фокусирующего устройства составляет примерно 0,4 λ.In this case, the effective refractive index of the mesoscale cuboid lens was 1.7. It has been found that the spatial resolution of such a focusing device is approximately 0.4 λ.

Выполнение решетки параллельных пластин установленных под углом +α к падающему излучению выше оптической оси линзы и под углом -α ниже оптической оси линзы из материала с величиной импеданса отличного от импеданса окружающей среды позволяет эффективно распространяться акустической волне по такому своеобразному волноводу.The implementation of an array of parallel plates installed at an angle of + α to the incident radiation above the optical axis of the lens and at an angle of -α below the optical axis of the lens made of a material with an impedance value different from that of the environment allows the acoustic wave to effectively propagate along such a peculiar waveguide.

Работа устройства происходит следующим образом. Освещающее излучение 1 падает на акустическую линзу в форме кубоида 2. Материалом акустической линзы 2 является решетка параллельных пластин установленных под углом +α к падающему излучению выше оптической оси линзы 3 и решетка параллельных пластин установленных под углом -α к падающему излучению ниже оптической оси линзы 4. Акустическая волна, проходя больший путь вдоль материала решетки, имеет эффективную скорость звука меньше, чем при распространении вдоль поверхности линзы. Или эффективный показатель преломления материала линзы больший, чем окружающей среды. Особенностью устройства является то, что вещество окружающее линзу 6 находится и между параллельными пластинами линзы.The device operates as follows. Illuminating radiation 1 falls on an acoustic lens in the form of a cuboid 2. The material of the acoustic lens 2 is an array of parallel plates set at an angle + α to the incident radiation above the optical axis of lens 3 and an array of parallel plates set at an angle -α to the incident radiation below the optical axis of the lens 4 An acoustic wave traveling a longer path along the grating material has an effective speed of sound less than that propagating along the lens surface. Or the effective refractive index of the lens material is greater than that of the environment. A feature of the device is that the substance surrounding the lens 6 is also located between the parallel plates of the lens.

В результате дифракции акустической волны на углах кубоида и интерференции волн прошедших через линзу формируется область фокусировки 5 вдоль оптической оси кубоида.As a result of the diffraction of an acoustic wave at the corners of the cuboid and the interference of waves passing through the lens, a focusing region 5 is formed along the optical axis of the cuboid.

Достоинством предлагаемой акустической линзы является независимость ее фокусирующих свойств от параметров окружающей среды (скорости звука), так как материал окружающей среды находится в структуре линзы, а ее относительный показатель преломления зависит только от физической длины параллельных пластин или от угла наклона этих пластин по отношению к падающему излучению.The advantage of the proposed acoustic lens is the independence of its focusing properties from the parameters of the environment (speed of sound), since the material of the environment is in the structure of the lens, and its relative refractive index depends only on the physical length of parallel plates or on the angle of inclination of these plates with respect to the incident radiation.

Данная акустическая линза может применяться для субволновой фокусировки акустических волн, как в газах, так и жидкостях. По сравнению с газовыми акустическими линзами предлагаемая линза обладает достаточной прочностью и надежностью.This acoustic lens can be used for subwavelength focusing of acoustic waves in both gases and liquids. In comparison with gas acoustic lenses, the proposed lens has sufficient strength and reliability.

Claims

Acoustic lens in the form of a cuboid with an edge size of at least λ / 2, where λ is the radiation wavelength in the surrounding space of a lens made of a sound-conducting material with a relative speed of sound in the lens material relative to the speed of sound in the environment, lying in the range from 0.5 up to 0.83, characterized in that the lens is made up of an array of parallel plates set at an angle of + α to the incident radiation above the optical axis of the lens and at an angle -α below the optical axis of the lens, the width of the plates equal to the length of the cuboid facet and made of material with an impedance different from that of the environment.