JPH0336922Y2 - - Google Patents
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- JPH0336922Y2 JPH0336922Y2 JP8894882U JP8894882U JPH0336922Y2 JP H0336922 Y2 JPH0336922 Y2 JP H0336922Y2 JP 8894882 U JP8894882 U JP 8894882U JP 8894882 U JP8894882 U JP 8894882U JP H0336922 Y2 JPH0336922 Y2 JP H0336922Y2
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- frequency pulse
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- acoustic
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- SHLNMHIRQGRGOL-UHFFFAOYSA-N barium zinc Chemical compound [Zn].[Ba] SHLNMHIRQGRGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は超音波顕微鏡に関するものである。
超音波顕微鏡は従来種々のものが提案されてお
り、例えば第１図に示す構成のものがある。この
超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生器１
から例えばバースト波状のパルス信号を一定周期
で発生させ、これをサーキユレータ２および整合
器３を介して圧電トランスジユーサ４に供給し、
こゝで電気信号から超音波に変換して音響レンズ
（超音波集束レンズ）５および液体６を介して試
料台７上に載置した試料８上にスポツト状に投射
している。整合器３は、音響レンズ５に設けた圧
電トランスジユーサ４の電気インピーダンスと電
気整合をとるように調整されている。第２図に高
周波パルス発生器１および圧電トランスジユーサ
４を含めてその等価回路を示す。
り、例えば第１図に示す構成のものがある。この
超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生器１
から例えばバースト波状のパルス信号を一定周期
で発生させ、これをサーキユレータ２および整合
器３を介して圧電トランスジユーサ４に供給し、
こゝで電気信号から超音波に変換して音響レンズ
（超音波集束レンズ）５および液体６を介して試
料台７上に載置した試料８上にスポツト状に投射
している。整合器３は、音響レンズ５に設けた圧
電トランスジユーサ４の電気インピーダンスと電
気整合をとるように調整されている。第２図に高
周波パルス発生器１および圧電トランスジユーサ
４を含めてその等価回路を示す。
第２図に示すように高周波パルス発生器１は、
固有インピーダンスRTをもち、電圧源VTで与え
られる。圧電トランスジユーサ４は、直列抵抗
ROと静電容量COと音響放射抵抗Rrとそのリアク
タンス量Xrをもち、それらの直列回路によつて
与えられる。一方、整合器３は、例えばリアクタ
ンスとしてインダクタンスL1，L2を用いて構成
し、各インダクタンスL1，L2を調整するように
している。すなわち整合器３の入口から圧電トラ
ンスジユーサ４側をみたインピーダンスZioを Zio＝Rio＋jXio とすれば、インダクタンスL1，L2をそれぞれ調
整して高周波パルス発生器１からの入力信号が、
圧電トランスジユーサ４へ最大に伝達されるよう
に、すなわち、 Rio＝RT Xio＝Ｏ となるようにしている。
固有インピーダンスRTをもち、電圧源VTで与え
られる。圧電トランスジユーサ４は、直列抵抗
ROと静電容量COと音響放射抵抗Rrとそのリアク
タンス量Xrをもち、それらの直列回路によつて
与えられる。一方、整合器３は、例えばリアクタ
ンスとしてインダクタンスL1，L2を用いて構成
し、各インダクタンスL1，L2を調整するように
している。すなわち整合器３の入口から圧電トラ
ンスジユーサ４側をみたインピーダンスZioを Zio＝Rio＋jXio とすれば、インダクタンスL1，L2をそれぞれ調
整して高周波パルス発生器１からの入力信号が、
圧電トランスジユーサ４へ最大に伝達されるよう
に、すなわち、 Rio＝RT Xio＝Ｏ となるようにしている。
試料８に投射された超音波は、その試料の音響
特性に応じて反射する。その反射波を再び音響レ
ンズ５により集音して、圧電トランスジユーサ４
で電気信号に変換し、整合器３およびサーキユレ
ータ２を経て受信・画像処理部９に導いている。
特性に応じて反射する。その反射波を再び音響レ
ンズ５により集音して、圧電トランスジユーサ４
で電気信号に変換し、整合器３およびサーキユレ
ータ２を経て受信・画像処理部９に導いている。
一方、超音波ビームで試料８を二次元走査する
ため走査制御装置１０により試料台７をＸ−Ｙ方
向の二次元に走査駆動するようにしている。この
ようにして試料８の面を超音波ビームで順次走査
して得た反射波を、前述のように電気信号に変換
して受信・画像処理部９に入力し、ここでその反
射波に対応する入力信号のみを抽出し、検波、増
幅して走査制御装置１０からの制御信号により、
試料８面の走査位置に対応する輝度信号となるよ
うに画像処理し、この画像処理した信号を陰極線
管によるモニタ１１により可視画像に再生して試
料８の超音波画像を得ている。
ため走査制御装置１０により試料台７をＸ−Ｙ方
向の二次元に走査駆動するようにしている。この
ようにして試料８の面を超音波ビームで順次走査
して得た反射波を、前述のように電気信号に変換
して受信・画像処理部９に入力し、ここでその反
射波に対応する入力信号のみを抽出し、検波、増
幅して走査制御装置１０からの制御信号により、
試料８面の走査位置に対応する輝度信号となるよ
うに画像処理し、この画像処理した信号を陰極線
管によるモニタ１１により可視画像に再生して試
料８の超音波画像を得ている。
このような従来の超音波顕微鏡においては、圧
電トランスジユーサ４に高周波パルス発生器１の
パワーを最大に伝達し、同時に広帯域化をとる必
要上、整合器３を圧電トランスジユーサ４の位置
に取り付けて、これらと音響レンズ５とを一体に
構成している。このため、その構成体である音響
レンズ部そのものが大形化し、また重量も重くな
つてこれを走査駆動することが困難となるため、
音響レンズ部を固定して試料台７を走査駆動する
ようにしていた。
電トランスジユーサ４に高周波パルス発生器１の
パワーを最大に伝達し、同時に広帯域化をとる必
要上、整合器３を圧電トランスジユーサ４の位置
に取り付けて、これらと音響レンズ５とを一体に
構成している。このため、その構成体である音響
レンズ部そのものが大形化し、また重量も重くな
つてこれを走査駆動することが困難となるため、
音響レンズ部を固定して試料台７を走査駆動する
ようにしていた。
しかしながら試料８を試料台７に載置して走査
駆動する場合、走査動作が試料の重さや大きさの
違いによる影響を受け易く、その走査動作に安定
を欠き、また、あまり大きな試料は観察し得ない
等の欠点をもつていた。
駆動する場合、走査動作が試料の重さや大きさの
違いによる影響を受け易く、その走査動作に安定
を欠き、また、あまり大きな試料は観察し得ない
等の欠点をもつていた。
本考案の目的は上述した欠点を除去し、整合器
を小形軽量化して電気音響変換手段を不所望な振
動を起こすことなく安定して走査駆動し得るよう
適切に構成した超音波顕微鏡を提供しようとする
ものである。
を小形軽量化して電気音響変換手段を不所望な振
動を起こすことなく安定して走査駆動し得るよう
適切に構成した超音波顕微鏡を提供しようとする
ものである。
本考案は、高周波パルス発生手段と、該高周波
パルス発生手段からの高周波パルスに基づき電気
信号を超音波に変換する電気音響変換手段と、該
電気音響変換手段を一端に取付け他端が球面状の
音響レンズと、該音響レンズを保持する保持手段
とを有し、前記音響レンズから試料に音波を投射
して試料を走査する超音波顕微鏡において、 前記音響レンズを所定の方向に変位させるアー
ムの延在方向に沿つて、一端部を前記保持手段
に、他端部を前記アームに固定して、前記電気音
響変換手段と前記高周波パルス発生手段とのイン
ピーダンス整合を行う導体線路形整合器を設けた
ことを特徴とするものである。
パルス発生手段からの高周波パルスに基づき電気
信号を超音波に変換する電気音響変換手段と、該
電気音響変換手段を一端に取付け他端が球面状の
音響レンズと、該音響レンズを保持する保持手段
とを有し、前記音響レンズから試料に音波を投射
して試料を走査する超音波顕微鏡において、 前記音響レンズを所定の方向に変位させるアー
ムの延在方向に沿つて、一端部を前記保持手段
に、他端部を前記アームに固定して、前記電気音
響変換手段と前記高周波パルス発生手段とのイン
ピーダンス整合を行う導体線路形整合器を設けた
ことを特徴とするものである。
以下図面を参照して本考案を詳細に説明する。
本考案においては、整合器を近年注目されてい
る誘導体セラミツク、例えばBZNT（亜鉛ニオブ
酸バリウムと亜鉛タンタル酸バリウムとから成る
セラミツクで誘導率εrがほゞ40）や、BST（酸化
バリウム、酸化サマリウム、酸化チタン等から成
るセラミツクで誘電率εrがほゞ90）等で、誘電率
εrが大きく、かつＱの大きいものを用いた導体線
路形、例えばストリツプ線路、スロツト線路、共
平面導波管等をもつて構成する。
る誘導体セラミツク、例えばBZNT（亜鉛ニオブ
酸バリウムと亜鉛タンタル酸バリウムとから成る
セラミツクで誘導率εrがほゞ40）や、BST（酸化
バリウム、酸化サマリウム、酸化チタン等から成
るセラミツクで誘電率εrがほゞ90）等で、誘電率
εrが大きく、かつＱの大きいものを用いた導体線
路形、例えばストリツプ線路、スロツト線路、共
平面導波管等をもつて構成する。
このように、整合器を基板材料として誘電率εr
の高い誘電体セラミツクを用いた導体線路形をも
つて構成すれば、自由空間波長λに対し、その基
板では波長λ′が に短縮され、基板材料としてBSTを用いた場合
にはλ′＝λ／８〜λ／10になる。したがつて、例
えば整合器の長さをλ′／４として用いるとすれ
ば、1GHzの超高周波でλが30cmであるから、そ
の長さをほゞ0.75cm、また200MHzではほゞ3.75
cmと十分短くでき、小形軽量とすることができ
る。
の高い誘電体セラミツクを用いた導体線路形をも
つて構成すれば、自由空間波長λに対し、その基
板では波長λ′が に短縮され、基板材料としてBSTを用いた場合
にはλ′＝λ／８〜λ／10になる。したがつて、例
えば整合器の長さをλ′／４として用いるとすれ
ば、1GHzの超高周波でλが30cmであるから、そ
の長さをほゞ0.75cm、また200MHzではほゞ3.75
cmと十分短くでき、小形軽量とすることができ
る。
第３図Ａ，ＢおよびＣはストリツプ線路の整合
器の３つの例の構成を示す斜視図である。第３図
Ａに示す整合器２１は長尺の誘電体セラミツク２
２の一方の面全体に第１の電極２３を設けると共
に、他方の面上に一定幅の第２の電極２４を設け
たものである。この整合器２１によれば、第４図
Ａに示すように長さｌをλ′／４とすることにより
入力側インピーダンスZ1と出力側インピーダンス
Z2とを√1 2でステツプ整合することができる。
第３図Ｂに示す整合器２５は第２の電極２４をテ
ーパ状にした点が第３図Ａのものと異なるもので
あり、この場合には第４図Ｂに示すように長さｌ
をλ′〜2λ′とすることにより、入力側インピーダ
ンスZ1と出力側インピーダンスZ2との間でインピ
ーダンスを直線的に変化させて整合をとることが
できる。また、第３図Ｃに示す整合器２６は第２
の電極２４を指数関数的に変化する曲率をもつた
テーパ状にした点が第３図ＡおよびＢに示すもの
と異なるものであり、この場合には第４図Ｃに示
すように長さｌをほゞλ′とすることにより、入力
側インピーダンスZ1と出力側インピーダンスZ2と
の間でインピーダンスを指数関数的に変化させて
広帯域整合をとることができる。
器の３つの例の構成を示す斜視図である。第３図
Ａに示す整合器２１は長尺の誘電体セラミツク２
２の一方の面全体に第１の電極２３を設けると共
に、他方の面上に一定幅の第２の電極２４を設け
たものである。この整合器２１によれば、第４図
Ａに示すように長さｌをλ′／４とすることにより
入力側インピーダンスZ1と出力側インピーダンス
Z2とを√1 2でステツプ整合することができる。
第３図Ｂに示す整合器２５は第２の電極２４をテ
ーパ状にした点が第３図Ａのものと異なるもので
あり、この場合には第４図Ｂに示すように長さｌ
をλ′〜2λ′とすることにより、入力側インピーダ
ンスZ1と出力側インピーダンスZ2との間でインピ
ーダンスを直線的に変化させて整合をとることが
できる。また、第３図Ｃに示す整合器２６は第２
の電極２４を指数関数的に変化する曲率をもつた
テーパ状にした点が第３図ＡおよびＢに示すもの
と異なるものであり、この場合には第４図Ｃに示
すように長さｌをほゞλ′とすることにより、入力
側インピーダンスZ1と出力側インピーダンスZ2と
の間でインピーダンスを指数関数的に変化させて
広帯域整合をとることができる。
第５図Ａ，ＢおよびＣはそれぞれ本考案の超音
波顕微鏡の要部の一例の構成を示す斜視図、正面
図および平面図である。本例では、図示しないボ
イスコイル等の駆動手段により両矢印で示す方向
に往復移動可能にアーム２７を設け、このアーム
２７に第３図Ｃに示した整合器２６を介して圧電
トランスジユーサ４を取付けた音響レンズ５を連
結して、音響レンズ５を両矢印で示す方向に移動
可能に構成する。整合器２６はアーム２７の延在
方向に沿つて取付け、音響レンズ５側の端部にお
いて第１および第２の電極２３および２４を、圧
電トランスジユーサ４を構成する圧電材料４ａの
両面上に設けられた電極４ｂおよび４ｃにそれぞ
れ接続し、アーム２７側の端部において第１およ
び第２の電極２３を給電線２８を介して高周波パ
ルス発生器１（第１図参照）に接続する。
波顕微鏡の要部の一例の構成を示す斜視図、正面
図および平面図である。本例では、図示しないボ
イスコイル等の駆動手段により両矢印で示す方向
に往復移動可能にアーム２７を設け、このアーム
２７に第３図Ｃに示した整合器２６を介して圧電
トランスジユーサ４を取付けた音響レンズ５を連
結して、音響レンズ５を両矢印で示す方向に移動
可能に構成する。整合器２６はアーム２７の延在
方向に沿つて取付け、音響レンズ５側の端部にお
いて第１および第２の電極２３および２４を、圧
電トランスジユーサ４を構成する圧電材料４ａの
両面上に設けられた電極４ｂおよび４ｃにそれぞ
れ接続し、アーム２７側の端部において第１およ
び第２の電極２３を給電線２８を介して高周波パ
ルス発生器１（第１図参照）に接続する。
なお、本考案は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば整合器は、第６図Ａに示すように誘電
体セラミツク２２の一方の面全体に第１の電極２
３を設け、他方の面上に２個の第２の電極２４−
１，２４−２を離間して設けたスロツト線路の整
合器３１や、第６図Ｂに示すように第１の電極２
３および第２の電極２４−１，２４−２をそれぞ
れ誘電体セラミツク２２の一方の面上に互いに離
間して設けた共平面導波管の整合器３２に用いる
こともできる。また、第５図では第３図Ｃに示し
たた整合器２６を用いたが、第３図Ａ，Ｂおよび
第６図Ａ，Ｂに示すものも同様に用いることがで
きる。更に、整合器は小形軽量であるから、アー
ム２７と音響レンズ５とを直線連結すると共に、
アーム２７上でその延在方向に沿つて、一端部を
音響レンズ５に、他端部をアーム２７に固定して
整合器を取付けることもできる。
のではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば整合器は、第６図Ａに示すように誘電
体セラミツク２２の一方の面全体に第１の電極２
３を設け、他方の面上に２個の第２の電極２４−
１，２４−２を離間して設けたスロツト線路の整
合器３１や、第６図Ｂに示すように第１の電極２
３および第２の電極２４−１，２４−２をそれぞ
れ誘電体セラミツク２２の一方の面上に互いに離
間して設けた共平面導波管の整合器３２に用いる
こともできる。また、第５図では第３図Ｃに示し
たた整合器２６を用いたが、第３図Ａ，Ｂおよび
第６図Ａ，Ｂに示すものも同様に用いることがで
きる。更に、整合器は小形軽量であるから、アー
ム２７と音響レンズ５とを直線連結すると共に、
アーム２７上でその延在方向に沿つて、一端部を
音響レンズ５に、他端部をアーム２７に固定して
整合器を取付けることもできる。
以上述べたように、本考案においては電気音響
変換手段と整合器とを分離すると共に整合器を導
体線路形をもつて小形軽量に構成し、これを電気
音響変換手段を所定の方向に変位させるアーム
に、その延在方向に沿つて取付けて電気音響変換
手段を走査駆動するようにしたから、走査駆動部
の質量が軽量でしかも常に一定となり、したがつ
て不所望な振動を起こすことなく走査動作を安定
にできると共に高速走査も可能になり、常に精度
の高い超音波画像を安定して得ることができる。
また試料を固定した状態で観察できるから、いか
なる大きさおよび重さの試料でも有効に観察する
ことができる。更に、整合器はアームの延在方向
に沿つて電気音響変換手段の近傍に取付けること
ができるから、広帯域の周波数に亘つてインピー
ダンス整合をとることができる。
変換手段と整合器とを分離すると共に整合器を導
体線路形をもつて小形軽量に構成し、これを電気
音響変換手段を所定の方向に変位させるアーム
に、その延在方向に沿つて取付けて電気音響変換
手段を走査駆動するようにしたから、走査駆動部
の質量が軽量でしかも常に一定となり、したがつ
て不所望な振動を起こすことなく走査動作を安定
にできると共に高速走査も可能になり、常に精度
の高い超音波画像を安定して得ることができる。
また試料を固定した状態で観察できるから、いか
なる大きさおよび重さの試料でも有効に観察する
ことができる。更に、整合器はアームの延在方向
に沿つて電気音響変換手段の近傍に取付けること
ができるから、広帯域の周波数に亘つてインピー
ダンス整合をとることができる。
第１図は従来の超音波顕微鏡の構成を示す線
図、第２図は第１図に示す高周波パルス発生器、
整合器および圧電トランスジユーサを含めた等価
回路図、第３図Ａ，ＢおよびＣは本考案の超音波
顕微鏡に用いる整合器の３つの例の構成を示す斜
視図、第４図Ａ，ＢおよびＣは第３図Ａ，Ｂおよ
びＣに示す整合器によるインピーダンスの整合形
態をそれぞれ示す線図、第５図Ａ，ＢおよびＣは
それぞれ本考案の超音波顕微鏡の一例の要部の構
成を示す斜視図、正面図および平面図、第６図Ａ
およびＢは本考案の超音波顕微鏡に用いる整合器
の他の２つの例の構成を示す斜視図である。 １……高周波パルス発生器、２……サーキユレ
ータ、３……整合器、４……圧電トランスジユー
サ、４ａ……圧電材料、４ｂ，４ｃ……電極、５
……音響レンズ、６……液体、７……試料台、８
……試料、９……受信・画像処理部、１０……走
査制御装置、１１……モニタ、２１，２５，２
６，３１，３２……整合器、２２……誘電体セラ
ミツク、２３……第１の電極、２４，２４−１，
２４−２……第２の電極、２８……給電線。
図、第２図は第１図に示す高周波パルス発生器、
整合器および圧電トランスジユーサを含めた等価
回路図、第３図Ａ，ＢおよびＣは本考案の超音波
顕微鏡に用いる整合器の３つの例の構成を示す斜
視図、第４図Ａ，ＢおよびＣは第３図Ａ，Ｂおよ
びＣに示す整合器によるインピーダンスの整合形
態をそれぞれ示す線図、第５図Ａ，ＢおよびＣは
それぞれ本考案の超音波顕微鏡の一例の要部の構
成を示す斜視図、正面図および平面図、第６図Ａ
およびＢは本考案の超音波顕微鏡に用いる整合器
の他の２つの例の構成を示す斜視図である。 １……高周波パルス発生器、２……サーキユレ
ータ、３……整合器、４……圧電トランスジユー
サ、４ａ……圧電材料、４ｂ，４ｃ……電極、５
……音響レンズ、６……液体、７……試料台、８
……試料、９……受信・画像処理部、１０……走
査制御装置、１１……モニタ、２１，２５，２
６，３１，３２……整合器、２２……誘電体セラ
ミツク、２３……第１の電極、２４，２４−１，
２４−２……第２の電極、２８……給電線。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 高周波パルス発生手段と、該高周波パルス発生
手段からの高周波パルスに基づき電気信号を超音
波に変換する電気音響変換手段と、該電気音響変
換手段を一端に取付け他端が球面状の音響レンズ
と、該音響レンズを保持する保持手段とを有し、
前記音響レンズから試料に音波を投射して試料を
走査する超音波顕微鏡において、 前記音響レンズを所定の方向に変位させるアー
ムの延在方向に沿つて、一端部を前記保持手段
に、他端部を前記アームに固定して、前記電気音
響変換手段と前記高周波パルス発生手段とのイン
ピーダンス整合を行う導体線路形整合器を設けた
ことを特徴とする超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8894882U JPS58191560U (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8894882U JPS58191560U (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 超音波顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58191560U JPS58191560U (ja) | 1983-12-20 |
| JPH0336922Y2 true JPH0336922Y2 (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=30097598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8894882U Granted JPS58191560U (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58191560U (ja) |
-
1982
- 1982-06-15 JP JP8894882U patent/JPS58191560U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58191560U (ja) | 1983-12-20 |
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