中國檢測網-工程質量無損檢測大型權威門戶

中國檢測網

當前位置:首頁 > 技術文獻 >

超聲顯微鏡

2014-11-19 15:09:11 來源:中國檢測網 閱讀:

  超聲顯微鏡超聲顯微鏡,ultrasonic microscope,利用樣品聲學性能的差別,用聲成像的方法來生成高反差、高放大倍率的超聲像的裝置。有吸收式超聲顯微鏡、激光掃描法超聲顯微鏡和布 拉格衍射成像法超聲顯微鏡等。用于顯示介質材料內部的微小結構。能觀察材料內部與聲學性質差別有關的結構,這是用普通光學顯微鏡和電子顯微鏡所不能觀察到的。

  1特點超聲顯微鏡利用物體聲學特性的差異來顯示物體。聲學特性指的是聲阻抗率和聲衰減,它們與物質的彈性和粘彈性有關。聲鏡給出的是物體的聲學像或彈性像。聲鏡還具有一些引人注目的特點,如被測物體不需透光;對于生物組織切片或樣品無需染色,觀察及時;對于大規模集成電路,毋需損壞樣品表面即可直接進行內層觀察。聲鏡與光鏡和電鏡相互補充,為增進對物質性質的了解提供一種新工具。

  2簡史1936年С.Я.索科洛夫提出超聲顯微鏡的設想;60年代初,聲成像技術的進步,特別是微波超聲的進展為聲鏡的研究奠定了基礎;70年代,聲鏡技術迅速發展,出現了布喇格衍射法、光掃描法、激光掃描法、聚焦聲束掃描法、檢測表面形變法、光導壓電開關法和輻射壓力法等。掃描聲鏡猶如掃描電鏡有長足的發展,其中L.W.凱斯勒等人的激光掃描聲鏡(SLAM)和C.F.夸特等人的聚焦聲束機械掃描聲鏡 (SAM)是目前聲鏡兩個較主要的分支,后者尤被廣泛重視并分透射式和反射式兩類。

  3工作原理入 射到物體上的聲波要發生反射、折射、衍射和吸收等聲學現象,經歷這些現象的聲波因與物體發生相互作用而含有物體的信息,利用聲波的某些物理效應把含有新信 息的聲波顯示出來就實現了聲成像。至于顯微分辨本領則與波長相當。物質中聲速約比光速小5個數量級,當聲波的頻率為3×109時,在水中的波長就達 0.5μm,這時聲鏡的分辨本領已和光鏡相近,經放大肉眼便可直觀。現就透射式SAM進一步說明(見圖)。高頻電信號激發壓電換能器發射高頻超聲,經聲透鏡聚焦成一細小聲束,穿過放在焦平面上的被測樣品,載物片是幾微米厚的聚酯樹脂薄膜,聲耦合媒質是水,當聲波到達對面共焦的聲透鏡,含有樣品信息的聲波經壓電換能器接 收又變成電信號,經接收電路送到示波器,機械掃描裝置使載物臺作二維掃描運動,使得聚焦聲束在樣品上作逐點逐行地照射,當機掃與示波管的電子束運動同步, 屏幕上出現一幅對應于物體的被照射部位的聲像,這幅聲像是由許多像元組成。由于掃描頻率的限制,一幅聲像需幾秒才能完成。

  4應用領域聲鏡的用途大約可分為三個方面。①在生物學和醫學上,可以進行活體觀察;②在微電子學上,利用反射式聲鏡,可對大規模集成電路不同層次(包括層間細節)進行非破壞性觀察;③在材料科學上,樣品表面不必拋光腐蝕,聲像能顯示出明顯的晶粒間界、合金內不同組分的區域。

  5現狀和展望聲 鏡經過幾十年的演變和發展,目前SLAM型的工作頻率高至500MHz,分辨本領較低但能實時顯示。SAM型正在向縱深發展。在提高分辨率方面,最近美國 斯坦福大學將聲鏡放在0.2K液氦環境下工作,由于聲速小,獲得了50nm(500┱)的分辨率,英國C.R.佩茨采用高壓氣體作聲耦合媒質,在壓力為 30atm的氦氣中,頻率為45MHz,就獲得7μm的分辨率。在聲聚焦方面,一方面用傳遞函數進行聲透鏡理論分析,另一方面,日本的中缽憲賢發展了無透 鏡技術,直接采用微型球面聚焦換能器。在應用方面,聲鏡在計量方面得到新應用,如測量極薄層狀結構的層厚,對雞胚胎纖維細胞的觀察,有助于細胞生理學的研究。

關鍵詞:超聲波檢測,超聲波檢測儀,超聲波檢測方法

分享到:0

下一篇:《焊縫超聲波探傷應用技巧》

上一篇:非金屬超聲波檢測

發表評論
評價:
請自覺遵守互聯網相關的政策法規,嚴禁發布色情、暴力、反動的言論。
3d杀尾