JPH0465668A - Ultrasonic microscope - Google Patents

Ultrasonic microscope

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JPH0465668A
JPH0465668A JP2177149A JP17714990A JPH0465668A JP H0465668 A JPH0465668 A JP H0465668A JP 2177149 A JP2177149 A JP 2177149A JP 17714990 A JP17714990 A JP 17714990A JP H0465668 A JPH0465668 A JP H0465668A
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JP
Japan
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data
sample
period
calculating
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2177149A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sakae Takeda
竹田 栄
Toshio Nonaka
野中 寿夫
Katsumi Miyaki
宮木 克己
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2177149A priority Critical patent/JPH0465668A/en
Publication of JPH0465668A publication Critical patent/JPH0465668A/en
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  • 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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は超音波顕微鏡に関し、特に試料のV(z)周期
測定の精度を向上させるように改善したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to an ultrasonic microscope, which has been improved to particularly improve the accuracy of measuring the V(z) period of a sample.

B、従来の技術 第12図はV (z)周期を検出することのできる従来
の超音波顕微鏡の構成を示す。
B. Prior Art FIG. 12 shows the configuration of a conventional ultrasound microscope capable of detecting the V (z) period.

1は例えばバースト波を発信する送信機、2は試料3か
らの反射波を受信する受信機である。4は印加されたバ
ースト波を超音波に変換する圧電素子と、その超音波を
試料3に収束させる音響レンズとから成る超音波探触子
、5はサーキュレータである。6は受信信号のピークを
検出するピーク検呂器、7は検出されたピーク値をデジ
タル値に変換するA/Dコンバータ、8はピーク検出信
号に種々の演算を、施して映像化処理などを行なうCP
Uを含む制御回路、9は制御回路8からの映像信号を可
視化する表示装置である。10は水平面内でX、’Y力
方向移動可能とされた試料台、ILX、IIYは試料台
10をX、Y方向に駆動する駆動装置、11Zは廟音波
探触子4を水平商に直交する垂直軸Z方向に駆動する駆
動装置、12は各軸駆動装[11X−Zの駆動制御回路
である。
1 is a transmitter that emits, for example, a burst wave, and 2 is a receiver that receives reflected waves from the sample 3. 4 is an ultrasonic probe consisting of a piezoelectric element that converts applied burst waves into ultrasonic waves and an acoustic lens that focuses the ultrasonic waves on sample 3; 5 is a circulator. 6 is a peak checker that detects the peak of the received signal, 7 is an A/D converter that converts the detected peak value into a digital value, and 8 is a device that performs various calculations on the peak detection signal to perform imaging processing, etc. CP to perform
A control circuit includes U, and 9 is a display device that visualizes the video signal from the control circuit 8. Reference numeral 10 denotes a sample stand that can be moved in the X and Y directions in the horizontal plane, ILX and IIY are driving devices that drive the sample stand 10 in the X and Y directions, and 11Z is the sonic probe 4 that is perpendicular to the horizontal quotient. 12 is a drive control circuit for each axis drive device [11X-Z].

なお、13は試料3と超音波探触子4との間に介在され
る媒体1例えば水である。
Note that 13 is a medium 1, such as water, interposed between the sample 3 and the ultrasonic probe 4.

このような従来の超音波顕微鏡では次のようにしてV(
z)データが測定される。
In such a conventional ultrasound microscope, V(
z) Data is measured.

試料台となるXYステージ10に置かれた試料3に媒体
13を滴下し、超音波探触子4を接触させる。送信機1
からバースト状の電気信号をサーキュレータ5を介して
探触子4に印加する。探触子4は電気信号を超音波信号
に変換してレンズにより集束し、媒体13を介して試料
3に照射する。
The medium 13 is dropped onto the sample 3 placed on the XY stage 10 serving as a sample stand, and the ultrasonic probe 4 is brought into contact with it. Transmitter 1
A burst electrical signal is applied to the probe 4 via the circulator 5. The probe 4 converts the electric signal into an ultrasonic signal, focuses it with a lens, and irradiates the sample 3 through the medium 13 .

試料表面層で反射、散乱を受けた超音波信号は同じレン
ズで検出されて圧電素子で電気信号に変換された後、サ
ーキュレータ5を介して受信機2に送られる。受信機2
で受信された電気信号は適当に増幅された後、ピーク検
出器6に送出され、ここでピーク値が検出される。
The ultrasonic signals reflected and scattered by the sample surface layer are detected by the same lens, converted into electrical signals by the piezoelectric element, and then sent to the receiver 2 via the circulator 5. Receiver 2
The electrical signal received is suitably amplified and then sent to the peak detector 6, where the peak value is detected.

探触子4で得られる超音波信号は、第13図に示すよう
に、試料3から直接に反射する直接反射波(第14図(
a)参照)と、いったん試゛料3の表面を伝播して反射
する弾性表面波(第14図(b)参照)との干渉波とし
て得られ、この干渉波が電気信号に変換されてサーキュ
レータ5を介して受信機2に送出される。
As shown in FIG. 13, the ultrasonic signal obtained by the probe 4 is a direct reflected wave directly reflected from the sample 3 (see FIG. 14).
a)) and a surface acoustic wave (see Fig. 14(b)) that propagates on the surface of sample 3 and is reflected. This interference wave is converted into an electrical signal and sent to the circulator. 5 to the receiver 2.

ここで、探触子4と試料3の距離をZ軸方向に変化させ
て超音波信号の強度を測定すると、直接反射波と弾性表
面波の干渉の仕方により超音波信号の振幅が変動し、第
3図のようなV(z’)曲線が得られ゛る。すなわち、
直接反射波と弾性表面波が同相で干渉すると干渉波の強
度は大きくなり(第14図(c))=逆相で千′渉する
と強度が弱くなり(第14図(d))、超音波探触子4
のZ軸方向移動によって同相と逆相との間で互いに強め
あったり弱めあったりして干渉し、第3図のV(z)曲
線が得られる。このV (z)曲線の変□化する周期特
性から試料3の弾性表面波の音速や減衰を筆める。
Here, when the distance between the probe 4 and the sample 3 is changed in the Z-axis direction and the intensity of the ultrasonic signal is measured, the amplitude of the ultrasonic signal fluctuates due to the interference between the directly reflected wave and the surface acoustic wave. A V(z') curve as shown in FIG. 3 is obtained. That is,
When a directly reflected wave and a surface acoustic wave interfere in the same phase, the intensity of the interference wave increases (Fig. 14 (c)); when they interfere in opposite phase, the intensity decreases (Fig. 14 (d)), and the intensity of the interference wave increases (Fig. 14 (c)). Probe 4
By moving in the Z-axis direction, the in-phase and anti-phase signals mutually strengthen or weaken each other and interfere, resulting in the V(z) curve shown in FIG. 3. The sound speed and attenuation of the surface acoustic wave of sample 3 can be written from the changing periodic characteristics of this V (z) curve.

C0発明が解決しようとする課題 この時、探触子4と試料゛表面の間の距離が短くなると
(図示の−Z方向)、得られる超音波信号の強度は徐々
に減少してゆき、干渉波の極大、極小の差が小さくなる
。このため極大値の周期(あるいは極小値の周期)から
求められる音速の計算精度は悪くなる。この計算精度を
上げるためには、探触子4と試料表面の間の距離が短く
なっ□ても超音波信号から変換された電気信号のS/N
比が良くなければならない。
C0 Problem to be Solved by the Invention At this time, as the distance between the probe 4 and the sample surface becomes shorter (in the -Z direction in the figure), the intensity of the obtained ultrasonic signal gradually decreases, causing interference. The difference between the maximum and minimum waves becomes smaller. For this reason, the accuracy of calculating the sound speed determined from the period of maximum values (or the period of minimum values) deteriorates. In order to increase the accuracy of this calculation, even if the distance between the probe 4 and the sample surface is shortened, the S/N of the electrical signal converted from the ultrasonic signal must be
The ratio must be good.

上記従来技術はV (z)周期の微小信号の振幅による
検出能の点について配慮がされておらず、V (z)周
期め測定データから求められる音速や減衰の測定精度が
悪いという問題があった゛。
The above-mentioned conventional technology does not take into account the detection ability based on the amplitude of a small signal with a V (z) period, and has a problem that the measurement accuracy of the sound velocity and attenuation obtained from the V (z) period measurement data is poor. It was.

本発明の目的は、V (z)周期め測定精度を向上させ
た超音波顕微鏡を提供することに鳴る。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic microscope with improved measurement accuracy for V (z) periods.

01課題を解決するための手段      5一実施例
を示す第1゛因により本発明を説゛明すると、本発明の
超音波顕微−は、超音波探触子4を試料3に対して離接
しながら検出される検出信号+iより試料3のV (z
)データを測定する超音波顕微鏡に農用される。
01 Means for Solving the Problems 5 The present invention will be explained in terms of the first factor showing an embodiment. V (z
) used in ultrasound microscopes to measure data.

モして、上述の目的1は、被検体試料3のV (z)曲
線から超音波探触子4に関する特性データを除去する除
去手段と、この除去゛手段で得られた信号から被検体試
料の弾性表面波に関係する周期信号を抽出してV (z
)曲線の周期を算出する周期算出手段とを具備すること
により、達成される。
In addition, the above-mentioned objective 1 is to provide a removal means for removing characteristic data regarding the ultrasonic probe 4 from the V (z) curve of the object sample 3, and to determine the object sample from the signal obtained by this removal means. The periodic signal related to the surface acoustic wave of V (z
) Period calculation means for calculating the period of the curve.

請求項2の超音波顕微鏡の除去手段は、弾性表面波が励
起されない基準試料について測定されたV (z)デー
タを記憶する記憶手段23と、検出された被検体試料の
V (z)データと記憶手段23に記憶されている基準
試料のV (z)データの差に相関する量を求める手段
21とからなり1周期算出手段8は、求められた相関量
に基づいて被検体試料のV (z)データの周期を演算
するものである。
The removal means of the ultrasonic microscope according to claim 2 includes a storage means 23 for storing V (z) data measured on a reference sample in which no surface acoustic waves are excited, and a storage means 23 for storing V (z) data of the detected object sample. and a means 21 for calculating a quantity correlated with the difference in V (z) data of the reference sample stored in the storage means 23. The one-cycle calculating means 8 calculates the V (z) of the subject sample based on the calculated correlation quantity. z) It calculates the period of data.

請求項3の超音波顕微鏡の除去手段は、弾性表面波が励
起されない基準試料について測定されたV (z)デー
タに反比例する係数を演算する係数演算手段8と、検出
された被検体試料のV (z)データに係数を乗算する
乗算手段31と、この乗算結果に含まれるオフセット値
を除去するオフセット除去手段32とからなり1周期算
出手段は。
The removal means of the ultrasonic microscope according to claim 3 includes a coefficient calculation means 8 for calculating a coefficient inversely proportional to V(z) data measured for a reference sample in which no surface acoustic waves are excited, and (z) The one-period calculation means is composed of a multiplication means 31 that multiplies data by a coefficient, and an offset removal means 32 that removes an offset value included in the multiplication result.

このオフセット除去手段32の出力に基づいて被検体試
料のV (z)データの周期を演算するものである。
Based on the output of the offset removing means 32, the period of V(z) data of the subject sample is calculated.

E0作用 被検体試料3のV (z)曲線から超音波探触子4に関
する特性データが除去され、被検体試料3の弾性表面波
に関係する周期信号が抽出される。
Characteristic data regarding the ultrasonic probe 4 is removed from the V (z) curve of the E0 effect specimen 3, and a periodic signal related to the surface acoustic waves of the specimen 3 is extracted.

この抽出信号からV (z)曲線の周期を算出するので
、検出信号のS/N比を容易に向上でき、音速や減衰の
測定精度が向上する。
Since the period of the V (z) curve is calculated from this extracted signal, the S/N ratio of the detection signal can be easily improved, and the measurement accuracy of sound speed and attenuation can be improved.

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびE項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、くれにより本発明が実施例に限定されるものではない
In the above sections and section E, which describe the present invention in detail, figures of embodiments are used in order to make the present invention easier to understand, but the present invention is not limited to the embodiments.

F、実施例 一第1の実施例− 第1図〜第5図により本発明の第1の実施例を説明する
。第12図と同様な箇所には同一の符号を付して相違点
を中心に説明する。
F. Embodiment 1 First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The same parts as in FIG. 12 are given the same reference numerals, and the explanation will focus on the differences.

第1図は本発明による超音波顕微鏡の全体構成を示す図
である0図において、ピーク検出器6とA/Dコンバー
タ7との間番こ減算器21と増幅器22とが接続される
とともに、基準となるV(z)データを予め記憶する記
憶装置23の出力がD/Aコンバータ24を介して減算
器21に入力されている。減算器21はピーク検出器6
から出力されるV (z)データと記憶装置23に記憶
されている基準V(、z)データとの差を演算する。
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an ultrasonic microscope according to the present invention. In FIG. 0, a subtracter 21 and an amplifier 22 are connected between a peak detector 6 and an A/D converter 7, and The output of a storage device 23 that stores reference V(z) data in advance is input to a subtracter 21 via a D/A converter 24. The subtracter 21 is the peak detector 6
The difference between the V(z) data output from the V(z) data and the reference V(,z) data stored in the storage device 23 is calculated.

このように構成された第1の実施例の動作を次に説明す
る。
The operation of the first embodiment configured in this manner will be described next.

まず初めに金やテフロンなどの弾性表面波を励起しない
試料に対して、基準V (z)データを測定し、サンプ
リングピッチ、測定点数、焦点位置等の測定条件ととも
に各測定点と出力電圧とを対応させた測定結果を基準V
、 (z )データとして記憶装@23に格納しておく
、この時、金やテフロンを基準試料として用いた時のV
 (z)データは第2図に示すように周期性を持たない
特性となる。
First, measure reference V (z) data for a sample that does not excite surface acoustic waves, such as gold or Teflon, and compare each measurement point and output voltage with measurement conditions such as sampling pitch, number of measurement points, and focal position. The corresponding measurement results are the standard V
, (z) is stored in the storage @23 as data. At this time, V when gold or Teflon is used as a reference sample.
(z) The data has a characteristic without periodicity as shown in FIG.

次に被検体となる試料をセットし、Z軸を調整してレン
ズの焦点位置が試料表面となるように探触子4をセット
する。基準V (z)データの測定条件と合わせてサン
プリングピッチmi1!定点数。
Next, a sample to be examined is set, and the probe 4 is set by adjusting the Z-axis so that the focal position of the lens is on the sample surface. Sampling pitch mi1 in conjunction with the standard V (z) data measurement conditions! Number of fixed points.

測定開始点(焦点位置からのデフォーカス量Zf)等を
設定する。また焦点位置における出力電圧Vmaxが基
準試料のその位置における出力電圧Vt■aXと等しく
なるよう受信機2のゲインを調整する。
The measurement start point (defocus amount Zf from the focal position), etc. are set. Further, the gain of the receiver 2 is adjusted so that the output voltage Vmax at the focal position is equal to the output voltage VtaX at that position of the reference sample.

次にサンプリングピッチに同期させて探触子を試料3に
近づけながら被検体試料のV (z)データを測定する
。このとき、各サンプリング時点において、予め測定し
て記憶装置23に記憶されている基準V (z)データ
から、サンプリングピッチに対応した出力電圧Vtを読
み出し、その値をD/A変換器24でアナログ値に変換
して減算器21に送る。減算器21ではサンプリングピ
ッチコトニ、基IV(z)データVtと現在測定されて
いる試料のV(z)データの出方電圧Vとの差V−Vt
、が演算される。次にその差分を増幅器22に入力して
適当な増幅度で増幅し、その値をA/D変換して制御回
路8で演算処理する。
Next, V (z) data of the subject sample is measured while bringing the probe closer to the sample 3 in synchronization with the sampling pitch. At this time, at each sampling point, the output voltage Vt corresponding to the sampling pitch is read from the reference V (z) data measured in advance and stored in the storage device 23, and the value is converted into an analog signal by the D/A converter 24. It is converted into a value and sent to the subtracter 21. The subtracter 21 calculates the sampling pitch, the difference V-Vt between the base IV(z) data Vt and the output voltage V of the V(z) data of the sample currently being measured.
, is calculated. Next, the difference is input to the amplifier 22 and amplified with an appropriate amplification degree, and the value is A/D converted and processed by the control circuit 8.

基準V (z)データは前述した通り第2図の特性とな
り、被検体試料のV (z)データは第3図のように周
期性を持った特性となる。2つの信号の差分を求めると
第4図のようになり、試料の弾性表面波に依存する周期
の信号が得られる。この信号強度は、探触子4が試料に
近づくにつれて小さくなり感度が悪くなるので、増幅器
22である程度全体を増幅して微小信号の感度を上げる
。そして、第5図に示すように十分に感度の上がったS
/N比のよい信号をA/D変換し、制御回路8で演算処
理を行う。
The reference V (z) data has the characteristics shown in FIG. 2 as described above, and the V (z) data of the test sample has periodic characteristics as shown in FIG. 3. When the difference between the two signals is determined, the result is as shown in FIG. 4, and a signal whose period depends on the surface acoustic waves of the sample is obtained. As the probe 4 approaches the sample, the signal strength decreases and the sensitivity deteriorates, so the amplifier 22 amplifies the entire signal to some extent to increase the sensitivity of minute signals. Then, as shown in Figure 5, the S
The signal with a good /N ratio is A/D converted, and the control circuit 8 performs arithmetic processing.

このように第3図に示すような原信号ではV(z)デー
タ全体を増幅することには限界があるため微小信号の感
度′が低く、その値から得られる音速の計算精度が悪く
なるような場合には、被検体試料と基準試料の各V (
z)データの差分をとり、それを増幅して信号の感度を
上げることによって、試料の音速の計算精度が向上する
In this way, with the original signal shown in Figure 3, there is a limit to amplifying the entire V(z) data, so the sensitivity of minute signals is low, and the accuracy of calculating the speed of sound obtained from that value is likely to be poor. In this case, each V (
z) By taking the data difference and amplifying it to increase the sensitivity of the signal, the accuracy of calculating the sound speed of the sample is improved.

なお、制御回路8は、第5図に示す信号に対してFFT
演算(高速フーリエ変換)を行ってスペクトラム曲線を
得る。そして、強度の最も゛高い横軸の周波数を読み取
る。この周波数は、検出したいV (z)データの周期
ΔZの逆数であるから、周期ΔZが容易に求められる。
Note that the control circuit 8 performs FFT on the signal shown in FIG.
Perform calculations (fast Fourier transform) to obtain a spectrum curve. Then, read the frequency on the horizontal axis with the highest intensity. Since this frequency is the reciprocal of the period ΔZ of the V (z) data to be detected, the period ΔZ can be easily determined.

Δ2が求まれば、周知の演算式から音速が求まる。Once Δ2 is determined, the speed of sound can be determined using a well-known arithmetic expression.

なお、第5図の信号の包絡線EVを検出して被検体試料
の減衰特性を求めることもできる。
Note that the attenuation characteristics of the test sample can also be determined by detecting the envelope EV of the signal shown in FIG.

−第2の実施例− 第6図〜第11図により本発明の第2の実施例を説明す
る。
-Second Embodiment- A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 11.

第6図は1本発明による超音波類1#鏡の第2の実施例
を示す全体構成図である。第1の実施例と同一の構成要
素については同一の符号を付して相違点を中心に説明す
る。
FIG. 6 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the ultrasonic 1# mirror according to the present invention. Components that are the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the explanation will focus on the differences.

31は、制御回路8によって増幅度が制御される可変増
幅器、32は、増幅後の信号のオフセットを除去するオ
フセット変換器、33は、オフセット除去後の信号を予
め定めた増幅度で増幅する増幅器である。
31 is a variable amplifier whose amplification degree is controlled by the control circuit 8; 32 is an offset converter that removes the offset of the amplified signal; and 33 is an amplifier that amplifies the signal after offset removal with a predetermined amplification degree. It is.

このように構成された第2の実施例の動作を第7図のフ
ローチャ□−トを参照して説明する9まず初めに弾性表
面波が励磁されない金やテフロン等の試料に対して、媒
質に水を用いて基準V(Z)データを測定し、測定ピッ
チ、測定点数。
The operation of the second embodiment configured in this way will be explained with reference to the flowchart in Fig. 7.9 First, for a sample such as gold or Teflon in which surface acoustic waves are not excited, Measure standard V (Z) data using water, measure pitch, and number of measurement points.

煮魚位置”iの測定条件および一定点Z2と測定電圧V
tpの測定結果を記憶装置23に格納し゛ておく(ステ
ップ5l−85)、この時、金やテフロン等を試料とし
て得られる基準V(z)データは上述したように第2図
に示した周期性を持たない特性となる。
Measurement conditions for boiled fish position "i", fixed point Z2 and measurement voltage V
The measurement results of tp are stored in the storage device 23 (step 5l-85). At this time, the standard V(z) data obtained from samples such as gold and Teflon have the period shown in FIG. 2 as described above. It becomes a characteristic without gender.

次に被検体試料をセットし、サンプリングピッチに同期
させて探触子4を試料3に近づけながら被検体試料のV
(z)データを□測定するが、まず、予め測定して記憶
装置23に記憶した基準V (z)データから、その逆
数に比例した第8図に示す増幅度K (z)データを制
御回路8で演算しくステップS6)、そのK (z)デ
ータからサンプリングピッチに対応した値Kpを読み出
し、D/A変−換器24でアナログ電圧値に変換して電
圧制御型の可変増幅器31の増幅度制御信号として送る
Next, set the sample to be inspected, and move the probe 4 close to the sample 3 in synchronization with the sampling pitch.
(z) data is measured □. First, from the reference V (z) data measured in advance and stored in the storage device 23, the amplification degree K (z) data shown in FIG. In step S6), a value Kp corresponding to the sampling pitch is read from the K (z) data, converted to an analog voltage value by the D/A converter 24, and amplified by the voltage-controlled variable amplifier 31. Send as a control signal.

可変増幅器31ではサンプリングピッチ毎に送られてく
る増幅度制御信号xpに応じた増幅度にセットする(ス
テップS7’、’S8)。そして、ステップ89〜Sl
lを行い、被検体試料のV (z)データを検出する。
The variable amplifier 31 sets the amplification degree according to the amplification control signal xp sent for each sampling pitch (steps S7', 'S8). Then, step 89~Sl
1 and detect the V (z) data of the subject sample.

□ス□テップ87〜813を繰り返し行うことにより、
第9図に示す信号が得られる。
□Step □By repeating steps 87 to 813,
The signal shown in FIG. 9 is obtained.

以上の関係を式で表すと以下のようになる。The above relationship can be expressed as follows.

第2回のような基準”V(z)データをVO(Z)とし
、□その逆数に比例□した第8図で得られる増幅度をに
0←2)とすると: に、(z)=A/V、(z)       ・=’(1
)但し、Aは定数 となる。従来方法で得られる被検体試料のV(z’)デ
ータをV、(z)とすると、 V、(z)=V、(z)+v (z)    ・・・(
2)但し、v(z)は第11図に示す弾性表面波に関す
るV (z)特性である。
If the standard "V(z) data as in Part 2 is VO(Z), and the amplification obtained in Figure 8 which is □proportional to its reciprocal □ is 0←2), then (z)= A/V, (z) ・='(1
) However, A is a constant. If V (z') data of the test sample obtained by the conventional method is V, (z), then V, (z) = V, (z) + v (z) ... (
2) However, v(z) is the V(z) characteristic regarding the surface acoustic wave shown in FIG.

となる。一方1本方法で得られる被検体試料のV(z)
データをV2(z)とすると、 Vz (z)=Ka (z)  ・Vz (z)=A+
        v  (z) V、(z)       ・・・ (3)となる。従っ
て、第9図に示すように弾性表面波に関する(3)式第
2項に第1項のオフセット値Aが加算されたものとなる
becomes. On the other hand, V(z) of the test sample obtained by the one-piece method
If the data is V2 (z), Vz (z)=Ka (z) ・Vz (z)=A+
v (z) V, (z) ... (3). Therefore, as shown in FIG. 9, the offset value A of the first term is added to the second term of equation (3) regarding surface acoustic waves.

そこで、可変増幅器31の出力をオフセット変換器32
でAだけオフセットしたのち、固定増幅器33でB倍の
一定増幅を行って(4)式の■3(z)データが得られ
る。
Therefore, the output of the variable amplifier 31 is transferred to the offset converter 32.
After offsetting by A, the fixed amplifier 33 performs constant amplification by a factor of B to obtain data 3(z) in equation (4).

これにより第10図に示すように、A/D変換器7でA
/D変換するのに好適な強度の信号となる。
As a result, as shown in FIG.
The resulting signal has a strength suitable for /D conversion.

A/D変換器7で取り込まれたV 3 (z )データ
は制御回路8で(5)式により演算され、求める弾性表
面波に関する第11図に示すような情報が得られる(ス
テップ514)。
The V 3 (z) data taken in by the A/D converter 7 is calculated by equation (5) in the control circuit 8, and information as shown in FIG. 11 regarding the desired surface acoustic wave is obtained (step 514).

・・・ (5) その後、ステップS15でFFT演算を行い、ステップ
S16で音速Crを算出する。
(5) Then, in step S15, FFT calculation is performed, and in step S16, the speed of sound Cr is calculated.

このように第3図に示すような原信号では微小信号の感
度が低く、その値から得られる音速や減衰の計算精度が
悪くなるような場合に対して、Z方向の移動と同期して
増幅度を可変にして信号の感度を上げることにより、試
料の音速や減衰の計算精度が向上する効果が生まれる。
In this way, in cases where the original signal shown in Figure 3 has low sensitivity to minute signals and the accuracy of calculating the sound speed and attenuation obtained from these values becomes poor, it is possible to amplify the signal in synchronization with the movement in the Z direction. By increasing the sensitivity of the signal by making the degree variable, the accuracy of calculating the sound velocity and attenuation of the sample will be improved.

以上の各実施例において、減算器21と記憶装jii2
3.あるいは可変増幅器31とオフセット変換器32が
除去手段を、制御回路8が周期算出手段をそれぞれ構成
する。また、減算器21は検出V (z)データと基準
V (z)データとの差に相関する量を求める手段を、
制御回路8は係数演算手段を、可変増幅器31は乗算手
段を、オフセット変換器32はオフセット除去手段をそ
れぞれ構成する。
In each of the above embodiments, the subtracter 21 and the storage device jii2
3. Alternatively, the variable amplifier 31 and the offset converter 32 constitute a removing means, and the control circuit 8 constitutes a period calculating means. Further, the subtracter 21 has means for calculating a quantity correlated to the difference between the detected V (z) data and the reference V (z) data.
The control circuit 8 constitutes a coefficient calculation means, the variable amplifier 31 constitutes a multiplication means, and the offset converter 32 constitutes an offset removal means.

G1発明の効果 以上のように本発明によれば、被検体試料のV(z)曲
線から超音波探触子に関する特性データを除去し、被検
体の弾性表面波に関係する周期信号を抽出してV (z
)曲線の周期のみを算出するようにしたので、検出信号
のS/N比を容易に向上でき、音速や減衰の測定精度が
向上する。
G1 Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the characteristic data regarding the ultrasound probe is removed from the V(z) curve of the test object sample, and the periodic signal related to the surface acoustic waves of the test object is extracted. teV (z
) Since only the period of the curve is calculated, the S/N ratio of the detection signal can be easily improved, and the measurement accuracy of sound speed and attenuation can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による超音波顕微鏡の第1の実施例を示
す全体構成図である。 第2図は基準試料のV (z)曲線を示す図である。 第3図は被検体試料のV (z)曲線を示す図である。 第4図は被検体試料のV(z)曲線から超音波探触子の
特性データを除去した信号波形図である。 第5図は第4図の信号を増幅した波形図である。 第6図は本発明による超音波顕微鏡の第2の実施例を示
す全体構成図である。 第7図は第2の実施例の処理手順例を示すフローチャー
トである。 第8図は第2図に示す基準試料のV (z)曲線の逆数
を示すグラフである。 第9図は被検体試料のV(z)曲線を第8図の可変増幅
度で増幅した時に得られる信号波形図である。    
              □第10図は第9図の信
号のオフセットを除去した信号波形図である。 第11図は被検体試料の弾性表面波に関する周期信号を
示す信号波形図である。 第12回は従来の超音波顕微鏡の全体構成図である。 第13図は音響レンズと試料を拡大して示す図である。 第14図は被検体試料のV (z)曲線が生成される原
理を説明するもので、(a)は直接反射波を示す波形図
、(b)は弾性表面波を示す波形図、(c)は2つの波
が同相で干渉した場合を示す波形図、(d)は逆相で干
渉した場合の波形図である。 1:送信機     2:受信機 3:試料      4:超音波探触子6:ピーク検出
器  8:制御回路 10:試料台   112: Z軸駆動装置21:減算
器    22:増幅器
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of an ultrasound microscope according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the V (z) curve of the reference sample. FIG. 3 is a diagram showing the V (z) curve of the test sample. FIG. 4 is a signal waveform diagram obtained by removing characteristic data of the ultrasonic probe from the V(z) curve of the subject sample. FIG. 5 is a waveform diagram in which the signal in FIG. 4 is amplified. FIG. 6 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the ultrasonic microscope according to the present invention. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the second embodiment. FIG. 8 is a graph showing the reciprocal of the V (z) curve of the reference sample shown in FIG. FIG. 9 is a signal waveform diagram obtained when the V(z) curve of the subject sample is amplified with the variable amplification degree shown in FIG.
□FIG. 10 is a signal waveform diagram from which the offset of the signal in FIG. 9 has been removed. FIG. 11 is a signal waveform diagram showing periodic signals related to surface acoustic waves of a subject sample. The 12th article is an overall configuration diagram of a conventional ultrasonic microscope. FIG. 13 is an enlarged view of the acoustic lens and the sample. Figure 14 explains the principle of generating the V (z) curve of the test sample, in which (a) is a waveform diagram showing directly reflected waves, (b) is a waveform diagram showing surface acoustic waves, and (c) is a waveform diagram showing directly reflected waves. ) is a waveform diagram showing a case where two waves interfere in the same phase, and (d) is a waveform diagram when two waves interfere in an opposite phase. 1: Transmitter 2: Receiver 3: Sample 4: Ultrasonic probe 6: Peak detector 8: Control circuit 10: Sample stage 112: Z-axis drive device 21: Subtractor 22: Amplifier

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)超音波探触子を試料に対して離接しながら検出され
る検出信号により試料のV(z)データを測定する超音
波顕微鏡において、 被検体試料のV(z)曲線から超音波探触子に関する特
性データを除去する除去手段と、この除去手段で得られ
た信号から被検体試料の弾性表面波に関係する周期信号
を抽出してV(z)曲線の周期を算出する周期算出手段
とを具備することを特徴とする超音波顕微鏡。 2)請求項1の超音波顕微鏡において、 前記除去手段は、 弾性表面波が励起されない基準試料について測定された
V(z)データを記憶する記憶手段と、検出された被検
体試料のV(z)データと前記記憶手段に記憶されてい
る基準試料のV(z)データの差に相関する量を求める
手段とからなり、前記周期算出手段は、求められた相関
量に基づいて被検体試料のV(z)データの周期を演算
することを特徴とする超音波顕微鏡。 3)請求項1の超音波顕微鏡において、 前記除去手段は、 弾性表面波が励起されない基準試料について測定された
V(z)データに反比例する係数を演算する係数演算手
段と、 検出された被検体試料のV(z)データに前記係数を乗
算する乗算手段と、 この乗算結果に含まれるオフセット値を除去するオフセ
ット除去手段とからなり、 前記周期算出手段は、このオフセット除去手段の出力に
基づいて被検体試料のV(z)データの周期を演算する
ことを特徴とする超音波顕微鏡。
[Claims] 1) In an ultrasonic microscope that measures V(z) data of a sample based on a detection signal detected while moving an ultrasonic probe toward and away from the sample: A removal means for removing characteristic data regarding the ultrasonic probe from the curve, and a periodic signal related to the surface acoustic waves of the subject sample extracted from the signal obtained by the removal means to determine the period of the V(z) curve. An ultrasonic microscope characterized by comprising period calculation means for calculating. 2) In the ultrasonic microscope according to claim 1, the removing means includes a storage means for storing V(z) data measured on a reference sample in which no surface acoustic waves are excited; ) data and means for calculating a quantity correlated with the difference between the V(z) data of the reference sample stored in the storage means, and the period calculation means calculates the amount of correlation between the V(z) data of the subject sample and the reference sample stored in the storage means, An ultrasound microscope characterized by calculating the period of V(z) data. 3) In the ultrasonic microscope according to claim 1, the removing means includes: a coefficient calculation means for calculating a coefficient inversely proportional to V(z) data measured on a reference sample in which no surface acoustic waves are excited; and a detected object. It consists of a multiplication means that multiplies the V(z) data of the sample by the coefficient, and an offset removal means that removes the offset value included in the multiplication result, and the period calculation means calculates the period based on the output of the offset removal means. An ultrasonic microscope characterized by calculating the period of V(z) data of a subject sample.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007236229A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Nonaka Kamaboko Kk Doughnut containing fish meat paste
JP2014016187A (en) * 2012-07-06 2014-01-30 Ihi Aerospace Co Ltd Method of measuring reduction rate of burning material

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