基礎(chǔ)知識——超聲波掃描顯微鏡

超聲波掃描顯微鏡是利用超聲波對物體內(nèi)部進行成像的無損檢測設(shè)備，相對于其他顯微技術(shù)，超聲波與被檢測物間的相互作用不同于光、電子束及X射線，這些不同的物理效應(yīng)決定了接收信號的特征，從而形成了顯微照片的對比度。

掃描速率取決于掃描機構(gòu)（Scanner），KSI公司的新v4系列掃描速率可達2m/s。掃描機構(gòu)在X、Y軸的掃描范圍可達1000mm x 700mm，這使更大樣品的檢測變得可能。

先進的圖像處理技術(shù)可以保證用戶方便地進行偽彩色顯示及對比度調(diào)節(jié)。 自動掃描功能可以對樣品進行全自動的檢測，這使得即便沒有經(jīng)過特殊培訓的人員也可以完成檢測任務(wù)。

超聲波是由壓電換能器（Transducer）產(chǎn)生的，頻率在100MHz以下的換能器一般采用鈮酸鋰晶體、石英晶體或其他陶瓷；100MHz以上多采用ZnO等壓電晶體。這些換能器受到電子間歇脈沖的激發(fā)會在其固有頻率下振蕩，也可以在高頻電磁場的激發(fā)下做受迫振蕩。

超聲信號在換能器內(nèi)部傳播需要經(jīng)過一個藍寶石（Al2O3）晶柱及一個集成在內(nèi)部的聲學透鏡。平面波在透鏡與耦合介質(zhì)的界面發(fā)生強烈折射，并在透鏡的軸向聚焦。透鏡和樣品之間的耦合介質(zhì)主要用于傳播超聲波。

當超聲波與被測物發(fā)生相互作用之后，系統(tǒng)開始與產(chǎn)生超聲波相反的工作過程。換能器收集已經(jīng)發(fā)散的反射波，并將它們轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫娌ǎ笤俎D(zhuǎn)變?yōu)殡娦?號。 脈沖模式下高頻功率為1瓦，由于超聲波在樣品表面發(fā)生反射、在水中（耦合介質(zhì)）傳播均需要一定的時間，故兩次超聲激發(fā)之間必須要有一個停頓。超聲激發(fā)的重 復(fù)頻率完全由微處理器根據(jù)超聲波的頻率來控制的，為128KHz。

通常超聲波的頻率越高，波長越短，但衰減更強烈。

掃描超聲斷層掃描及顯微成像技術(shù)相對于其他的掃描技術(shù)相比，的優(yōu)點在于成像時采取了完全不同的灰度產(chǎn)生機制。聲學圖像的灰度完全是由材料表面及對超聲不透明的材料內(nèi)部各種物理參數(shù)（如密度、彈性模量等）的變化引起的。