Claims (2)
Изобретение относитс к устройствам дл исследовани и анализа материалов с по.мощью ультразвуковых колебаний, а именно к акустическим микроскопам. Известен акустический микроскоп, содержащий излучатель ультразвука, акустическую линзу дл фокусировки пучка, отраженного от объекта, акустический приемник , выполненный в виде пластины из пьезокварца , помещенной на дне катодной труб ки 1. Недостатком этого микроскопа вл етс низка разрешающа способность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству вл етс сканирующий акустический микроскоп, содержащий передающий акустический элемент , включающий звукопровод с преобразователем объемных продольных волн на одном торце и сферической акустической лин ЗОЙ на другом торце, приемный акустический элемент, жидкостную чейку в виде капли воды, установленную между передающим и приемным элементами, а также системы сканировани исследуемого объекта и восстановлени его изображени на экране электроннолучевой трубки. В мщкроскопе плоска акустическа волна, возбуждаема преобразователем в звукопроводе передающего элемента, фокусируетс акустической линзой. Исследуемый объект сканируетс в фокальной плоскости линз. Акустический пучок, прошедщий через объект принимаетс акустической линзой приемного элемента, причем оптические оси и фокусы обоих линз совпадают, и детектируетс приемным преобразователем, аналогичным передающему. Полученным сигналом модулируют ток луча запоминающей электроннолучевой трубки, причем движение луча по горизонтали и вертикали засинхронизировано со сканированием исследуемого объекта. При этом на экране электроннолучевой трубки возникает видимое изображение исследуемого объекта в увеличенном масщтабе . Данна модификаци сканирующего акустического микроскопа позвол ет увеличить разрещающую способность. За счет предварительной фокусировки исследуемый объект облучаетс узким ультразвуковым пучком, что позвол ет получать изображение деталей объекта, сравнимых размерами с длиной волны. Возможно значительное увеличение рабочей частоты (вплоть до ЗГГц). Обеспечиваетс возможность работы как в режиме прохождени , так и отражени 2. Недостатками этого сканирующего акустического микроскопа вл ютс сложность конструкции, а также плоха контрастность изображени за счет больших потерь на прохождение в жидкостной чейке и необходимости радиочастотной обработки прин того сигнала. Цель изобретени - упрощение конструкции и увеличение контрастности изображени . Поставленна цель достигаетс те.м, что в сканирующем акустическом микроскопе, содержащем передающий акустический элемент, включающий звукопровод с преобразователем объемных продольных волн на одном торце и сферической акустической линзой на другом торце, приемный акустический элемент, жидкостную чейку, установленную между передающим и приемным элементом, а также системы сканировани исследуемого объекта и восстановлени его изображени на экране электроннолучевой трубки, приемный элемент выполнен в виде стержн из пьезополупроводникового материала с плоским приемным торцом и скощенным противоположным торцом. Иа чертеже схематически изображен сканирующий акустический микроскоп, работающий на прохождение. Он содержит радиочастотный генератор 1, пьезоэлектрический преобразователь 2, звукопровод 3, акустическую линзу 4, жидкостную чейку 5, исследуемый объект 6, приемный акустический элемент 7 с держателем 8, держатель 9 объекта, который приводитс в движение устройством 10 механического сканировани . Электрический сигнал с приемного акустического элемента модулирует по ркости луч запоминающей электроннолучевой трубки 11. Движение луча на экране электроннолучевой трубки по горизонтали и вертикали засинхронизировано с соответствующими перемещени ми объекта во взаимно перпендикул рных направлени х. Источник 12 напр жений используют дл питани устройства механического сканировани , а также дл развертки или синхронизации луча электроннолучевой трубки. Устройство работает следующим образом. Сканирующий акустический микроскоп содержит в качестве передающего акустического элемента звукопровод из плавленного кварца с пьезоэлектрическим преобразователем из LiNBOj на одном торце и сферической акустической линзой на другом торце. Сигнал с генератора 1 с амплитудной модул цией после усилени усилителем возбуждает пьезопреобразователь 2 на третьей гармонике основной частоты. В фокальной плоскости линзы 3 сканируетс исследуемый объект 6. Быстрое движение осуществл етс с помощью электромагнита, медленное- с помощью электродвигател устройством 10. Приемным элементом вл етс стержень 7 из пьезополупроводникового материала, например CdS. Приемный конец стержн 7 плоский и отполирован по 12 классу чистоты поверхности. Второй конец стержн скоще.н дл устранени нежелательных отражений ультразвука, привод щих к уменьшению чувствительности. Прин тый сигнал усиливаетс резонансным усилителем и подаетс на вход электроннолучевой трубки запо.минающего осциллографа . Горизонтальна развертка осциллографа синхронизирована с быстрым движением объекта, а вертикальна осуществл етс с помощью потенциометра, кинематически св занного с приводом медленного движени объекта. Предлагаема конструкци обеспечивает следующие преимущества. Форма прие .много элемента (плоский торец) позвол ет уменьшить рассто ние между исследуемым объектом и приемным элементом, что приводит к уменьшению потерь на прохождение в жидкостной чейке почти вдвое. Кроме того , отпадает необходимость точной установки приемного и передающего элементов друг относительно друга, вследствие нефазочувствительности приемного элемента. Применение приемного элемента из пьезополупроБодникового материала увеличивает контрастность получаемых изображений, поскольку отклик такого элемента зависит от интенсивности ультразвукового пучка, а не от квадратного корн этой интенсивности. Формула изобретени Сканирующий акустический микроскоп, содержащий передающий акустический элемент, включающий звукопровод с преобразователем продольных объемных волн на одном торце и сферической акустической линзой на другом торце, приемный акустический элемент, жидкостную чейку, установленную между передающим и приемным элементами, а также системы сканировани исследуемого объекта и восстановлени его изображени на экране электроннолучевой трубки, отличающийс тем, что, с целью упрощени конструкции и увеличени контрастности изображений, приемный элемент выполнен в виде стержн из пьезополупроводникового материала с плоским приемным торцом и скощенным противоположным торцом. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 79219, кл. G 01 N 29/00, 1947. The invention relates to devices for researching and analyzing materials using ultrasonic vibrations, namely, acoustic microscopes. An acoustic microscope containing an ultrasound emitter, an acoustic lens for focusing a beam reflected from an object, an acoustic receiver made in the form of a piezoquartz plate placed at the bottom of the cathode tube 1 is known. The disadvantage of this microscope is low resolution. The closest in technical essence to the proposed device is a scanning acoustic microscope containing a transmitting acoustic element including a sound duct with a bulk longitudinal wave transducer at one end and a spherical acoustic line ZOY at the other end, a receiving acoustic element, a liquid cell in the form of a drop of water, installed between the transmitting and receiving elements, as well as the scanning system of the object under study and the restoration of its image on the screen of the cathode ray tube. In a microscope, a plane acoustic wave, excited by a transducer in the sound duct of the transmitting element, is focused by an acoustic lens. The object to be examined is scanned in the focal plane of the lenses. The acoustic beam passing through the object is received by the acoustic lens of the receiving element, and the optical axes and foci of both lenses coincide and are detected by a receiving transducer similar to the transmitting one. The received signal modulates the beam current of the storage electron-beam tube, and the horizontal and vertical movement of the beam is synchronized with the scanning of the object under study. At the same time, on the screen of the electron-beam tube, a visible image of the object under study appears in an enlarged scale. This modification of the scanning acoustic microscope makes it possible to increase the resolution. Due to the pre-focusing, the object under study is irradiated with a narrow ultrasonic beam, which makes it possible to obtain an image of the details of the object comparable in size to the wavelength. Perhaps a significant increase in operating frequency (up to ZGHz). It is possible to work both in the transmission mode and reflection 2. The disadvantages of this scanning acoustic microscope are the design complexity, as well as poor image contrast due to the large transmission loss in the fluid cell and the need for RF processing of the received signal. The purpose of the invention is to simplify the design and increase the contrast of the image. The goal is achieved by the following example: in a scanning acoustic microscope containing a transmitting acoustic element, including a sound pipe with a transducer of volume longitudinal waves at one end and a spherical acoustic lens at the other end, a receiving acoustic element, a liquid cell installed between the transmitting and receiving elements, as well as the scanning system of the object under study and restoration of its image on the screen of the cathode ray tube, the receiving element is designed as a rod of piezoelectric hodovodnogo material with a flat receiving butt and skoschenny opposite butt. Figure 1 is a schematic representation of a scanning acoustic microscope operating on passage. It contains a radiofrequency generator 1, a piezoelectric transducer 2, a suction line 3, an acoustic lens 4, a liquid cell 5, the object under study 6, a receiving acoustic element 7 with a holder 8, an object holder 9 which is driven by a mechanical scanning device 10. The electrical signal from the receiving acoustic element modulates, by brightness, the beam of the storage cathode ray tube 11. The beam motion on the screen of the cathode ray tube horizontally and vertically is synchronized with the corresponding movements of the object in mutually perpendicular directions. The voltage source 12 is used to power the mechanical scanning device, as well as to sweep or synchronize the beam of the cathode ray tube. The device works as follows. A scanning acoustic microscope contains, as a transmitting acoustic element, a fused silica core with a piezoelectric LiNBOj transducer at one end and a spherical acoustic lens at the other end. The signal from oscillator 1 with amplitude modulation after amplification by the amplifier excites piezo transducer 2 at the third harmonic of the fundamental frequency. In the focal plane of the lens 3, the object 6. is scanned. Fast motion is carried out with the help of an electromagnet, and the slow movement is carried out with the help of an electric motor by the device 10. The receiving element is a rod 7 of piezoelectric material, for example CdS. The receiving end of the rod 7 is flat and polished according to the 12th class of surface cleanliness. The second end of the rod is scrubbed to eliminate unwanted ultrasound reflections resulting in a decrease in sensitivity. The received signal is amplified by a resonant amplifier and is fed to the input of a CRT of the locking oscilloscope. The horizontal scan of the oscilloscope is synchronized with the fast movement of the object, and the vertical is carried out with the help of a potentiometer, kinematically connected with the drive of the slow movement of the object. The proposed design provides the following benefits. The shape of the receiving element (flat end) allows to reduce the distance between the object under study and the receiving element, which leads to a reduction in the loss of passage in the fluid cell by almost half. In addition, there is no need for accurate installation of the receiving and transmitting elements relative to each other, due to the non-phase sensitivity of the receiving element. The use of a receiving element made of piezopolyophobic material increases the contrast of the obtained images, since the response of such an element depends on the intensity of the ultrasonic beam, and not on the square root of this intensity. The invention includes a scanning acoustic microscope containing a transmitting acoustic element, including a sound duct with a longitudinal volume wave transducer at one end and a spherical acoustic lens at the other end, a receiving acoustic element, a fluid cell installed between the transmitting and receiving elements, as well as a scanning system for the object under study restoring its image on the screen of the electron-beam tube, characterized in that, in order to simplify the design and increase the contrast image, the receiving element is made in the form of a rod from a piezo-semiconductor material with a flat receiving end and a skewed opposite end. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 79219, cl. G 01 N 29/00, 1947.
2.Патент США № 4028933, кл. 73-67.6, 1975 (прототип). /-У Г:/2. US patent number 4028933, cl. 73-67.6, 1975 (prototype). / -Y Y: /