JPS6097251A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
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- JPS6097251A JPS6097251A JP58203607A JP20360783A JPS6097251A JP S6097251 A JPS6097251 A JP S6097251A JP 58203607 A JP58203607 A JP 58203607A JP 20360783 A JP20360783 A JP 20360783A JP S6097251 A JPS6097251 A JP S6097251A
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- frequency
- head
- ultrasonic wave
- piezoelectric
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Links
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は超音波顕微鏡、特に低周波超音波と高周波超音
波とを試料へ投射できるようにした超音波顕微鏡に関す
るものである。
波とを試料へ投射できるようにした超音波顕微鏡に関す
るものである。
従来技術
従来、超音波顕微鏡に用いられている超音波ヘッドは、
音響レンズの一端面に超音波トランスジューサを設け、
この超音波トランスジューサから放射される超音波ビー
ムを音響レンズで集束して試料に投射している。この場
合、例えば４００ＭＨｚの高周波超音波ビームを用いる
と分解能は高くなるが、試料への浸入深さは浅くなるの
で、試料の内部を観察することはできなくなる。一方、
１００ ＭＨｚの低周波超音波ビームを用いると、試料
への浸入深さは深くなり、試料の内部まで観察できるよ
うになるが、分解能は低下してしまう。
音響レンズの一端面に超音波トランスジューサを設け、
この超音波トランスジューサから放射される超音波ビー
ムを音響レンズで集束して試料に投射している。この場
合、例えば４００ＭＨｚの高周波超音波ビームを用いる
と分解能は高くなるが、試料への浸入深さは浅くなるの
で、試料の内部を観察することはできなくなる。一方、
１００ ＭＨｚの低周波超音波ビームを用いると、試料
への浸入深さは深くなり、試料の内部まで観察できるよ
うになるが、分解能は低下してしまう。
したがって、試料の表面近傍は分解能の高い高周波超音
波を用いて観察し、試料の内部観察は低周波超音波を用
いていた。従来、とのよ５に周波数を変えるために、観
察の都度、超音波ヘッドを交換しなければならなかった
。しかし、このように超音波ヘッドを交換するのはきわ
めて面倒であり迅速な観察が阻害される欠点があった。
波を用いて観察し、試料の内部観察は低周波超音波を用
いていた。従来、とのよ５に周波数を変えるために、観
察の都度、超音波ヘッドを交換しなければならなかった
。しかし、このように超音波ヘッドを交換するのはきわ
めて面倒であり迅速な観察が阻害される欠点があった。
特に超音波ヘッドを交換すると、その重量や外部回路へ
接続するためのケーブルが加振装置へ及ぼす影響が変動
すると云う欠点もあった。このような欠点を除去するた
めに、複数の超音波ヘッドをレポルバ・に取付け、これ
を駆動してヘッドの交換を行なうことが考えられるが、
レボルバの機構が非常に複雑となると共に大形となる欠
点がある。また、超音波ヘッドを切換えることによって
音場が変わってしまうため、同一音場内での観察ができ
ないと云う欠点もある。
接続するためのケーブルが加振装置へ及ぼす影響が変動
すると云う欠点もあった。このような欠点を除去するた
めに、複数の超音波ヘッドをレポルバ・に取付け、これ
を駆動してヘッドの交換を行なうことが考えられるが、
レボルバの機構が非常に複雑となると共に大形となる欠
点がある。また、超音波ヘッドを切換えることによって
音場が変わってしまうため、同一音場内での観察ができ
ないと云う欠点もある。
発明の目的
本発明の目的は上述した欠点を除去し、超音波ヘッドを
交換することなく、同一音場内で超音波の周波数をきわ
めて簡単に切換えることができる超音波顕微鏡を提供し
ようとするものである。
交換することなく、同一音場内で超音波の周波数をきわ
めて簡単に切換えることができる超音波顕微鏡を提供し
ようとするものである。
発明の概要
本発明の超音波顕微鏡は、一端面をレンズ作用のある曲
面とした音響レンズの他端面に複数の圧電トランスジュ
ーサを同心円状に設けた１個の超音波ヘッドと、これら
圧電トランスジューサを各別に駆動して複数の波長の異
なる超音波を選択的に発生させる手段とを具えることを
特徴とするものである。
面とした音響レンズの他端面に複数の圧電トランスジュ
ーサを同心円状に設けた１個の超音波ヘッドと、これら
圧電トランスジューサを各別に駆動して複数の波長の異
なる超音波を選択的に発生させる手段とを具えることを
特徴とするものである。
実 施 例
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図ＡおよびＢは従来の超音波ヘッドの構成を示す平
面図および断面図であり、超音波伝播媒体、例えばサフ
ァイアより成る音響レンズ１の一端面１ａに、一対の電
極２および８で圧電素子４を挾んだ超音波トランスジュ
ーサ５を設け、他端面１ｂは凹状の球面としてレンズ作
用を持たせである。今、圧電トランスジューサ５の半径
をρ。、超音波の波長なλ、圧電トランスジューサ５か
らレンズ面１ｂまでの距離をｅとするとき、第２図に示
すような音場が得られる。第２図において、の値をプロ
ットしである。通常、超音波顕微鏡の音響レンズはコヒ
ーレントな超音波とするために、ｌとして、低周波の超
音波を発生させる場合、その波長をλ１とすると、圧電
トランスジューサ５の・半径ρ。は、ρ。−ｖ／ＥｆＥ
〒となる。次に同一のレンズ長ｅで、高周波の、例えば
４倍の高周波の超音波を発生させる場合、波長は２Ｌ／
４となり、圧電となる。このように、同じレンズ長ｅで
も、圧電トランスジューサ５の半径ρ。を変えることに
より超音波の周波数を変えることができる。すなわち、
高周波の超音波を発生する場合には、圧電トランスジュ
ーサの半径は、低周波の超音波を発生する場合の半径よ
りも小さくなる。本発明は、このような事実を確め、そ
の認識に基いて為したものである。
面図および断面図であり、超音波伝播媒体、例えばサフ
ァイアより成る音響レンズ１の一端面１ａに、一対の電
極２および８で圧電素子４を挾んだ超音波トランスジュ
ーサ５を設け、他端面１ｂは凹状の球面としてレンズ作
用を持たせである。今、圧電トランスジューサ５の半径
をρ。、超音波の波長なλ、圧電トランスジューサ５か
らレンズ面１ｂまでの距離をｅとするとき、第２図に示
すような音場が得られる。第２図において、の値をプロ
ットしである。通常、超音波顕微鏡の音響レンズはコヒ
ーレントな超音波とするために、ｌとして、低周波の超
音波を発生させる場合、その波長をλ１とすると、圧電
トランスジューサ５の・半径ρ。は、ρ。−ｖ／ＥｆＥ
〒となる。次に同一のレンズ長ｅで、高周波の、例えば
４倍の高周波の超音波を発生させる場合、波長は２Ｌ／
４となり、圧電となる。このように、同じレンズ長ｅで
も、圧電トランスジューサ５の半径ρ。を変えることに
より超音波の周波数を変えることができる。すなわち、
高周波の超音波を発生する場合には、圧電トランスジュ
ーサの半径は、低周波の超音波を発生する場合の半径よ
りも小さくなる。本発明は、このような事実を確め、そ
の認識に基いて為したものである。
第８図ＡおよびＢは本発明の超音波顕微鏡に用いる超音
波ヘッドの一例の構成を示す平面図および断面図である
。サファイアより成る音響レンズ１１の一方の端面１１
ａの上に共通下部電極１２を蒸着により形成する。また
、音響レンズ１１の他方の端面】ｌｂは凹状の球面とし
てレンズ作用を持たせる。下部電極１２の上には圧電材
料より成る圧電素子１３および１４を同心円状に設ける
。
波ヘッドの一例の構成を示す平面図および断面図である
。サファイアより成る音響レンズ１１の一方の端面１１
ａの上に共通下部電極１２を蒸着により形成する。また
、音響レンズ１１の他方の端面】ｌｂは凹状の球面とし
てレンズ作用を持たせる。下部電極１２の上には圧電材
料より成る圧電素子１３および１４を同心円状に設ける
。
これらは圧電材料を均一にスパッタした後、マクスを用
（・てパターニングすることにより正確に形成すること
ができる。さらに、これら圧電素子１８および１４上に
上部電極１５および１６をそれぞれ蒸着して形成する。
（・てパターニングすることにより正確に形成すること
ができる。さらに、これら圧電素子１８および１４上に
上部電極１５および１６をそれぞれ蒸着して形成する。
このよ５に、本例では下部電極１２と中央の圧電素子１
８および電極１５とで半径ρ□の第１の圧電トランスジ
ューサを構成し、下部電極１２と、圧電素子１８および
１４と、上部電極１５および１６とで半径ρ、の第２の
圧電トランスジューサを構成する。この場合、第２の圧
電トランスジューサの半径ρ２は第１の圧電トランスジ
ューサの半径ρ、のほぼ２倍となっており、第１の圧電
トランスジューサを駆動するときには４００ ＭＨｚの
高周波帯の超音波が発生され、第２の圧電トランスジュ
ーサを駆動するときには１００ ＭＨｚの低周波帯の超
音波が発生される。第１および第２の圧電トランスジュ
ーサを各別に駆動するために、第８図Ａに示すように−
下部電極１ｚと第１の上部電極１５とは信号源１７に直
接接続し、第２の上部電極１６はスイッチ１８を介して
第１の上部電極１５に選択的に接続できるようにする。
８および電極１５とで半径ρ□の第１の圧電トランスジ
ューサを構成し、下部電極１２と、圧電素子１８および
１４と、上部電極１５および１６とで半径ρ、の第２の
圧電トランスジューサを構成する。この場合、第２の圧
電トランスジューサの半径ρ２は第１の圧電トランスジ
ューサの半径ρ、のほぼ２倍となっており、第１の圧電
トランスジューサを駆動するときには４００ ＭＨｚの
高周波帯の超音波が発生され、第２の圧電トランスジュ
ーサを駆動するときには１００ ＭＨｚの低周波帯の超
音波が発生される。第１および第２の圧電トランスジュ
ーサを各別に駆動するために、第８図Ａに示すように−
下部電極１ｚと第１の上部電極１５とは信号源１７に直
接接続し、第２の上部電極１６はスイッチ１８を介して
第１の上部電極１５に選択的に接続できるようにする。
今、音響レンズ１１のレンズ長をｅ。とすると、スイッ
チ１８をオフとして第１の圧電トランスジが発生される
。また、スイッチ１８をオンとして第２の圧電トランス
ジューサを駆動する場合には、なる。したがって、スイ
ッチ１８をオフとするときにζ１例えば４００ ＭＨｚ
の高周波超音波が発生されるものとすれば、スイッチ１
８をオンとすることにより１００ ＭＨｚの低周波超音
波が発生されることになる。このように、本発明の超音
波顕微鏡においては、超音波ヘッドを交換することなく
、単にスイッチ１８を駆動するだけで、発生される超音
波の周波数を切換えることができる。
チ１８をオフとして第１の圧電トランスジが発生される
。また、スイッチ１８をオンとして第２の圧電トランス
ジューサを駆動する場合には、なる。したがって、スイ
ッチ１８をオフとするときにζ１例えば４００ ＭＨｚ
の高周波超音波が発生されるものとすれば、スイッチ１
８をオンとすることにより１００ ＭＨｚの低周波超音
波が発生されることになる。このように、本発明の超音
波顕微鏡においては、超音波ヘッドを交換することなく
、単にスイッチ１８を駆動するだけで、発生される超音
波の周波数を切換えることができる。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、幾
多の変形や変更が可能である。例えば上述した例では、
第２の上部電極１６の半径ρ２を第１の上部電極１５の
半径ρ、の２倍としたが、それ以外の値とすることがで
き、勿論、整数比とする必要もない。しかし、実用上の
観点からは５倍以下とするのが好適であるが、勿論５倍
以上としてもよい。また、上述した例では２つの圧電ト
ランスジューサを構成するようにしたが、同心円状の圧
電素子および上部電極を８個以上設げることにより８
（１ｆｆｉ以上の圧電トランスジューサを構成すること
もでき、この場合には８個以上の周波数の異なる超音波
を選択的に発生させることができる。さらに、上述した
実施例では上部電極を同心円状としたが、上部電極と下
部電極または下部電極のみを同心円状とすることもでき
る。
多の変形や変更が可能である。例えば上述した例では、
第２の上部電極１６の半径ρ２を第１の上部電極１５の
半径ρ、の２倍としたが、それ以外の値とすることがで
き、勿論、整数比とする必要もない。しかし、実用上の
観点からは５倍以下とするのが好適であるが、勿論５倍
以上としてもよい。また、上述した例では２つの圧電ト
ランスジューサを構成するようにしたが、同心円状の圧
電素子および上部電極を８個以上設げることにより８
（１ｆｆｉ以上の圧電トランスジューサを構成すること
もでき、この場合には８個以上の周波数の異なる超音波
を選択的に発生させることができる。さらに、上述した
実施例では上部電極を同心円状としたが、上部電極と下
部電極または下部電極のみを同心円状とすることもでき
る。
発明の効果
上述した本発明の超音波顕微鏡によれば、同心円状の複
数の圧電素子と上部電極とを設けることにより１つの超
音波ヘッドによって複数の周波数の異なる超音波を発生
することができるので、周波数を変える度に超音波ヘッ
ドを交換する面倒な作業が不要となり、試料の表面およ
び内部を迅速に観察することができる。また、超音波ヘ
ッドを交換する必要がないので、同一の音場内で異なる
周波数の超音波像が得られ、より正確な観察が可能とな
る。特に、低周波の超音波では試料の表面位置が明確に
わからないような場合、一時的に高周波の超音波を発生
させて試料表面での位置出しを行なった後、直ちに低周
波の超音波に切換えて観察することが可能となり、より
正確な観察を容易に行なうことができる。また、超音波
ヘッドの交換を行なわないため、従来のよう忙超音波ヘ
ッドの重量やケーブルが加振装置に及ぼす影響の変動は
なくなり、走査の精度が向上すると云う利点もある。
数の圧電素子と上部電極とを設けることにより１つの超
音波ヘッドによって複数の周波数の異なる超音波を発生
することができるので、周波数を変える度に超音波ヘッ
ドを交換する面倒な作業が不要となり、試料の表面およ
び内部を迅速に観察することができる。また、超音波ヘ
ッドを交換する必要がないので、同一の音場内で異なる
周波数の超音波像が得られ、より正確な観察が可能とな
る。特に、低周波の超音波では試料の表面位置が明確に
わからないような場合、一時的に高周波の超音波を発生
させて試料表面での位置出しを行なった後、直ちに低周
波の超音波に切換えて観察することが可能となり、より
正確な観察を容易に行なうことができる。また、超音波
ヘッドの交換を行なわないため、従来のよう忙超音波ヘ
ッドの重量やケーブルが加振装置に及ぼす影響の変動は
なくなり、走査の精度が向上すると云う利点もある。
第１図人およびＢは従来の超音波顕微鏡に用いられてい
る超音波ヘッドの構成を示す平面図および断面図１ 第２図は超音波ヘッドのレンズ長、圧電トランスジュー
サの半径および超音波の波長と音場強度との関係を示す
グラフ、 第８図人およびＢは本発明の超音波顕微鏡の超音波ヘッ
ドの一例の構成を示す平面図および断面図である。 １１・・・音響レンズ １２・・・下部電極１ｆｌｌ
、 １４・・・同心円状の圧電素子１５ 、１６・・・
同心円状の上部電極１７・・・信号源 １８°゛・スイ
ッチ。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第１１図 １ｂ 第２図 手続補正書 １．事件の表示 昭和５８年特 許 願第２０８６０７号２、発明の名称 超音波顕微鏡 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （Ｏａ７）オリンパス光学工業株式会社７、補正の内容
（別紙の通り） １、明細書第５頁第５〜７行の「このように、−一一一
変えることができる。」を「−このようニ、同シレンズ
長ｌにおいて、超音波の周波数を変化させても、圧電ト
ランスジューサ５の半径ρ。を変えることにより同じ音
場を得ることができる。」に訂正する。 ２同第６頁第２〜４行の「これらは−一一一一ができる
。」ヲ「これらは圧電材料を均一にスパッタするとき、
マスクを用いてバターニングすることにより正確に形成
することができる。」に訂正する。 ３同第７頁第４〜１７行を次の通りに訂正する。 ［今、音響レンズ１１のレンズ長をｌ。とすると、スイ
ッチ１８をオフとして第１の圧電トラ超音波を用いるこ
とができる。また、スイッチを用いることができる。し
たがって、スイッチ１８をオフとするときに、例えば４
００ ＭＨｚの高周波超音波を用いるものとすれば、ス
イッチ１８をオンとすることにより１００ ＭＨｚの低
周波超音波を用いることができる。このように、本発明
の超音波顕微鏡においては、超音波ヘッドを交換するこ
となく、単にスイッチ１８を駆動するだけで、音場を変
えないで用いる超音波の周波数を切換えることができる
。」
る超音波ヘッドの構成を示す平面図および断面図１ 第２図は超音波ヘッドのレンズ長、圧電トランスジュー
サの半径および超音波の波長と音場強度との関係を示す
グラフ、 第８図人およびＢは本発明の超音波顕微鏡の超音波ヘッ
ドの一例の構成を示す平面図および断面図である。 １１・・・音響レンズ １２・・・下部電極１ｆｌｌ
、 １４・・・同心円状の圧電素子１５ 、１６・・・
同心円状の上部電極１７・・・信号源 １８°゛・スイ
ッチ。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第１１図 １ｂ 第２図 手続補正書 １．事件の表示 昭和５８年特 許 願第２０８６０７号２、発明の名称 超音波顕微鏡 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （Ｏａ７）オリンパス光学工業株式会社７、補正の内容
（別紙の通り） １、明細書第５頁第５〜７行の「このように、−一一一
変えることができる。」を「−このようニ、同シレンズ
長ｌにおいて、超音波の周波数を変化させても、圧電ト
ランスジューサ５の半径ρ。を変えることにより同じ音
場を得ることができる。」に訂正する。 ２同第６頁第２〜４行の「これらは−一一一一ができる
。」ヲ「これらは圧電材料を均一にスパッタするとき、
マスクを用いてバターニングすることにより正確に形成
することができる。」に訂正する。 ３同第７頁第４〜１７行を次の通りに訂正する。 ［今、音響レンズ１１のレンズ長をｌ。とすると、スイ
ッチ１８をオフとして第１の圧電トラ超音波を用いるこ
とができる。また、スイッチを用いることができる。し
たがって、スイッチ１８をオフとするときに、例えば４
００ ＭＨｚの高周波超音波を用いるものとすれば、ス
イッチ１８をオンとすることにより１００ ＭＨｚの低
周波超音波を用いることができる。このように、本発明
の超音波顕微鏡においては、超音波ヘッドを交換するこ
となく、単にスイッチ１８を駆動するだけで、音場を変
えないで用いる超音波の周波数を切換えることができる
。」
Claims (1)
- １一端面をレンズ作用のある曲面とした音響レンズの他
端面に複数の圧電トランスジューサを同心円状に設けた
１個の超音波ヘッドと、これら圧電トランスジューサを
各別に駆動して複数の波長の異なる超音波を選択的に発
生させる手段とを具えることを特徴とする超音波顕微鏡
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58203607A JPS6097251A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58203607A JPS6097251A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097251A true JPS6097251A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=16476840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58203607A Pending JPS6097251A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097251A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04198856A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 超音波顕微鏡装置 |
| WO2019231009A1 (ko) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 한국표준과학연구원 | 메가 소닉 범위에서 서브파장 집속을 위한 초박막 음향렌즈 및 그 설계방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122456A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-21 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡 |
| JPS58132656A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-08 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡 |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP58203607A patent/JPS6097251A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122456A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-21 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡 |
| JPS58132656A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-08 | Hitachi Ltd | 超音波顕微鏡 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04198856A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 超音波顕微鏡装置 |
| WO2019231009A1 (ko) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 한국표준과학연구원 | 메가 소닉 범위에서 서브파장 집속을 위한 초박막 음향렌즈 및 그 설계방법 |
| US11437013B2 (en) | 2018-05-30 | 2022-09-06 | Korea Research Institute Of Standard And Science | Ultra-thin acoustic lens for subwavelength focusing in megasonic range, and design method therefor |
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