Ⅰ 什么是超声扫描显微镜
超声扫描显微镜 全球最新一代的超声测试设备,可在生产线中用手工扫描方法来检测器件的缺陷等。该设备可利用不同材料对超声波声阻抗不同,对声波的吸收和反射程度不同,来探测半导体、元器件的结构、缺陷、对材料做定性分析。先进的声学显微成像( AMI )的技术是诸多行业领域在各类样品中检查和寻找瑕疵的重要手段。在检查材料本身或粘结层之间必须保持完整的样品时,这项技术的优势尤为突出。超高频超声检查可以比其他任何方法都更有效地检测出脱层,裂缝,空洞和孔隙。
Ⅱ 超声显微镜的工作原理
入射到物体上的声波要发生反射、折射、衍射和吸收等声学现象,经历这些现象的声波因与物体发生相互作用而含有物体的信息,利用声波的某些物理效应把含有新信息的声波显示出来就实现了声成像。至于显微分辨本领则与波长相当。物质中声速约比光速小5个数量级,当声波的频率为3×109时,在水中的波长就达0.5μm,这时声镜的分辨本领已和光镜相近,经放大肉眼便可直观。现就透射式SAM进一步说明(见图)。高频电信号激发压电换能器发射高频超声,经声透镜聚焦成一细小声束,穿过放在焦平面上的被测样品,载物片是几微米厚的聚酯树脂薄膜,声耦合媒质是水,当声波到达对面共焦的声透镜,含有样品信息的声波经压电换能器接收又变成电信号,经接收电路送到示波器,机械扫描装置使载物台作二维扫描运动,使得聚焦声束在样品上作逐点逐行地照射,当机扫与示波管的电子束运动同步,屏幕上出现一幅对应于物体的被照射部位的声像,这幅声像是由许多像元组成。由于扫描频率的限制,一幅声像需几秒才能完成。
Ⅲ 什么是超声波
超声波
超声波是指频率为20千赫~50兆赫左右的电磁波,它是一种机械波,需要能量载体—介质—来进行传播。超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期,在正相位时,对介质分子产生挤压,增加介质原来的密度;负相位时,介质分子稀疏、离散,介质密度减小。也就是说,超声波并不能使样品内的分子产生极化,而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用,导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩,从而使固体样品分散,增大样品与萃取溶剂之间的接触面积,提高目标物从固相转移到液相的传质速率。在工业应用方面,利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等,是一种非常成熟且有广泛应用的技术。
我们知道,当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率,它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为16~20,000赫兹。因此,当物体的振动超过一定的频率,即高于人耳听阈上限时,人们便听不出来了,这样的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1~5兆赫。
虽然说人类听不出超声波,但不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物,或避开危险物。大家可能看到过夏天的夜晚有许多蝙蝠在庭院里来回飞翔,它们为什么在没有光亮的情况下飞翔而不会迷失方向呢?原因就是蝙蝠能发出2~10万赫兹的超声波,这好比是一座活动的“雷达站”。蝙蝠正是利用这种“雷达”判断飞行前方是昆虫,或是障碍物的。
我们人类直到第一次世界大战才学会利用超声波,这就是利用“声纳”的原理来探测水中目标及其状态,如潜艇的位置等。此时人们向水中发出一系列不同频率的超声波,然后记录与处理反射回声,从回声的特征我们便可以估计出探测物的距离、形态及其动态改变。医学上最早利用超声波是在1942年,奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构;以后到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。如今超声波扫描技术已成为现代医学诊断不可缺少的工具。
医学超声波检查的工作原理与声纳有一定的相似性,即将超声波发射到人体内,当它在体内遇到界面时会发生反射及折射,并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同,医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线,或影象的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变,便可诊断所检查的器官是否有病。
目前,医生们应用的超声诊断方法有不同的形式,可分为A型、B型、M型及D型四大类。
A型:是以波形来显示组织特征的方法,主要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性,如实质性、液体或是气体是否存在等。
B型:用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时,首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点,这些光点可通过荧光屏显现出来,这种方法直观性好,重复性强,可供前后对比,所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。
M型:是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况,其曲线的动态改变称为超声心动图,可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等,多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。
D型:是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法,又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔有否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统,可在超声心动图解剖标志的指示下,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速。现在还有立体超声显象、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来,并且还可以与其他检查仪器结合使用,使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。
频率高于20000 Hz(赫兹)的声波。研究超声波的产生、传播 、接收,以及各种超声效应和应用的声学分支叫超声学。产生超声波的装置有机械型超声发生器(例如气哨、汽笛和液哨等)、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超声发生器、以及利用压电晶体的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。
超声效应 当超声波在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,使介质发生物理的和化学的变化,从而产生 一系列力学的、热的、电磁的和化学的超声效应,包括以下4种效应:
①机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时 ,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处,在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时,由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化(见电介质物理学和磁致伸缩)。
②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压,压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和,而从液体逸出,成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞,称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体,甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压,同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷,并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。
③热效应。由于超声波频率高,能量大,被介质吸收时能产生显著的热效应。
④化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢;溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸;染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后,特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收,这表明空化作用使分子结构发生了改变 。
超声应用 超声效应已广泛用于实际,主要有如下几方面:
①超声检验。超声波的波长比一般声波要短,具有较好的方向性,而且能透过不透明物质,这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上,从试样透出的超声波携带了被照部位的信息(如对声波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上,所得电信号输入放大器,利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微镜。超声成像技术已在医疗检查方面获得普遍应用,在微电子器件制造业中用来对大规模集成电路进行检查,在材料科学中用来显示合金中不同组分的区域和晶粒间界等。声全息术是利用超声波的干涉原理记录和重现不透明物的立体图像的声成像技术,其原理与光波的全息术基本相同,只是记录手段不同而已(见全息术)。用同一超声信号源激励两个放置在液体中的换能器,它们分别发射两束相干的超声波:一束透过被研究的物体后成为物波,另一束作为参考波。物波和参考波在液面上相干叠加形成声全息图,用激光束照射声全息图,利用激光在声全息图上反射时产生的衍射效应而获得物的重现像,通常用摄像机和电视机作实时观察。
②超声处理。利用超声的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化 、脱气、除尘、去锅垢、清洗、灭菌、促进化学反应和进行生物学研究等,在工矿业、农业、医疗等各个部门获得了广泛应用。
③基础研究。超声波作用于介质后,在介质中产生声弛豫过程,声弛豫过程伴随着能量在分子各自电度间的输运过程,并在宏观上表现出对声波的吸收(见声波)。通过物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构,这方面的研究构成了分子声学这一声学分支。普通声波的波长远大于固体中的原子间距,在此条件下固体可当作连续介质 。但对频率在1012赫以上的 特超声波 ,波长可与固体中的原子间距相比拟,此时必须把固体当作是具有空间周期性的点阵结构。点阵振动的能量是量子化的 ,称为声子(见固体物理学)。特超声对固体的作用可归结为特超声与热声子、电子、光子和各种准粒子的相互作用。对固体中特超声的产生、检测和传播规律的研究,以及量子液体——液态氦中声现象的研究构成了近代声学的新领域——
量子声学。
Ⅳ 超声波显微镜是用什么来进行观察的
超声波显微镜,全称应该是:超声波扫描显微镜,英文Scanning Acoustic Microscope,简称C-SAM,是一种在半导体业界、材料研究领域,广泛使用的一种高分辨无损检测设备。
顾名思义,超声显微镜,当然就是以超声波为主要的探测手段,超声探头频率从5M~1000M不等,应对不同材料、不同分辨率、不同的穿透特性来决定!它的主要原理是:探头发出一定频率的超声波,射到被测物体上,在物体的内部形成反射,接收探头接收的到超声波。当扫描机构作循环往复,接收探头就会接收到整个物体的信号,再通过工控机形成图像!
世界上最著名的超声显微镜企业是德国的KSI公司,它的V系列,如V400、V300等,堪称业界的经典和传奇;其次是美国的Sonoscan,它的Fastline系列,非常有创新力,能实现多工位扫描;德国还有一家叫PVATEPLA,半导体业界比较出名,它对晶圆、晶锭等测量有独到的技术,特别是它在MEMS、晶圆键合等领域的应用。还有一家是Sonix,它也是很多美国企业采用的。
国内有一家知名网站,CSAM世界网,可以看下。
Ⅳ 超声显微镜的介绍
超声显微镜,ultrasonic microscope,利用样品声学性能的差别,用声成像的方法来生成高反差、高放大倍率的超声像的装置。有吸收式超声显微镜、激光扫描法超声显微镜和布拉格衍射成像法超声显微镜等。用于显示介质材料内部的微小结构。能观察材料内部与声学性质差别有关的结构,这是用普通光学显微镜和电子显微镜所不能观察到的。超声显微镜利用物体声学特性的差异来显示物体。声学特性指的是声阻抗率和声衰减,它们与物质的弹性和粘弹性有关。声镜给出的是物体的声学像或弹性像。声镜还具有一些引人注目的特点,如被测物体不需透光;对于生物组织切片或样品无需染色,观察及时;对于大规模集成电路,毋需损坏样品表面即可直接进行内层观察。声镜与光镜和电镜相互补充,为增进对物质性质的了解提供一种新工具。
Ⅵ 什么是超声波雷达
超声波雷达也称超声波传感器,它是利用超声波特性研制而成,是在超声波频率范围内将交变的电信号转换成声信号或将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件。
Ⅶ 介绍一下超声波显微镜
超声波扫描显微镜的特点在于能够精确的反映出声波和微小样品的弹性介质之间的相互作用,并对从样品内部反馈回来的信号进行分析!图象上(C-Scan)的每一个象素对应着从样品内某一特定深度的一个二维空间坐标点上的信号反馈,具有良好聚焦功能的Z.A传感器同时能够发射和接收声波信号。一副完整的图象就是这样逐点逐行对样品扫描而成的。反射回来的超声波被附加了一个正的或负的振幅,这样就可以用信号传输的时间反映样品的深度。用户屏幕上的数字波形展示出接收到的反馈信息(A-Scan)。设置相应的门电路,用这种定量的时间差测量(反馈时间显示),就可以选择您所要观察的样品深度。
如果放置多个门电路(KSI G-Scan),我们就可以在监控屏幕得到样品内部不同深度的多幅图象。在声波频率高达2GHz(2000MHz)时,仪器最高可以达到0.1微米的分辨率。根据需要可以选择多个传感器,这样得到不同频率的声波信号和镜头。对每一个扫描点反馈回来的信号进行振幅及其正负和传输时间的分析,并用颜色简单的表示出相位的反转情况。采用无数的扫描单元用以自动图象分析,我们的声扫描显微镜可以工作在从100MHz(低频)到2000 MHz(高频)的声波频率中。
Ⅷ 超声显微镜与光学显微镜共同点与不同点
为解决生产生活中的实际问题,超声波扫描显微镜应运而生,它可为许多成像提供专业的解决方案,超声波扫描显微镜与普通的光学显微镜有着极大的差异,从工作原理上来说,它带有聚焦功能的高频超声波换能器,业内也将超声波扫描显微镜的工作方式称为逐点扫描,是对于材料内部的检测,它的成像图像是内部结构图像,纳米级的分辨率要完胜周边产品,下面小编就详细的为您介绍一下超声波扫描显微镜与普通的光学显微镜的差距。
一、首先超声波扫描显微镜并非与光学扫描显微镜截然不同,它们之间的相同点是“显示被测样品的显微图像”,而后者是表面的显微图像,前者是内部显微图像;在一些特殊行业特殊领域中,正是需要超声波扫描显微镜的内部成像,从作用原理上光学镜为可见光,而超声波扫描显微镜自然是超声波。
二、此外,从像素角度来说它们两个也有这根本性的差距,超声波显微镜是通过像素pixel进行体现,然而光学镜却以CCD摄像头为主,也正因为结构上的差异,所以超声波扫描显微镜的价格是普通工显镜的数倍,不仅如此,它们的应用领域也有着极大的差距,超声波扫描显微镜几乎囊括了光学显微镜的所有领域,而且它尤其在材料半导体行业应用更广。
三、科技含量不同,作为“门外汉”难了解扫描显微镜中种类的差距,但是专业的超声波扫描显微镜研发人员介绍,勿从概念性上对两种显微镜进行区分,可以简而言之的说超声波扫描显微镜的科技含量更高,它对于生产的要求等级更高。
虽然超声波扫描显微镜与普通的光学显微镜有着诸多的不同点,但是它们也各司其职,并无优劣之分,在不同领域只需要根据使用情况酌情选择即可,由于超声波扫描显微镜在线下较为少见,因此许多企业对于该种显微镜理解上具有局限性,所以要增加对超声波扫描显微镜的详情了解。
Ⅸ 什么是砼抽芯检测,什么是超声波检测
不知道楼主是哪个行业,推荐你三本规范看看交通部:《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/TF81-01-2004)这个规程里没有涉及钻芯取样检测,建设部:《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003),铁道部:《铁路工程基桩检测技术规程》(TB 10218-2008)
我简单给你回答一下你的问题:
1:桩身完整性概念:反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标;
2:抽芯检测也叫钻芯检测,是指在混凝土灌注桩上使用专用钻机钻芯,提取芯样,根据芯样的状况,分析评价桩身完整性;
3:超声波检测:也叫声波透射法检测,是在桩身预埋的声测管之间发射并接收声波,根据声波在桩身传播的时间、波幅、频率等声学参数的相对变化,反映桩身完整性;
4:完整性检测常用的方法:低应变发射波法、超声波声波透射法、钻芯法等;
5:竖向承载力:是一种检测桩身承载力的方法,这个做起来比较复杂,简单说,就是用一个反力装置通过千斤顶对桩头施加的压力,测试桩身受到得压力与沉降、时间等的关系