JPS5883257A - 超音波顕微鏡 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この対象物中で相互作用を受けながら通過してくる超音
波の変化を集束型超音波集音素子で干渉法により検出す
る透過型超音波顕微鏡に関するものである。

本発明者は、照射側及び検出側に集束型凹面トランスジ
ューサを使用した従来の共焦点組合わせ方式を改良し、
照射側に平面トランスジューサを用い、検出側に集束型
凹面トランスジューサを使用した超音波顕微鏡を提案し
た（特願昭５４−１２８７０１号参照）。この超音波顕
微鏡装置は、第１図に示したように媒体２の中に試料１
を設け、平面型超音波発生素子８が試料ｌの垂直軸に対
して斜めに設けられ、高周波発振器４からの連続電気信
号をパルス変調器５で高周波パルスに変換して平面型超
音波発生素子８に加えると、平面型超音波発生素子８か
ら試料１に超音波が照射される。

一方、試料ｌを介して平面型超音波発生素子８の反対側
に設けられた集束型超音波集音素子６は走査回路８の信
号でＸ−Ｙ方向に移動されるＸ−Ｙ走査装置７に連結さ
れ、また走査回路８からの信号は陰極線管９に入力され
る。試料を透過した超音波は集束型超音波集音素子６に
入力されて電気信号に変換され、高周波発振器番から出
力され、減衰器ＩＯで集束型超音波集音素子６からの電
気信号のレベルに減衰された参照信号と混合器１１で混
合され、検波器１２によって整流され、陰極線管９の輝
度変調入力端子（Ｚ軸）に入力され、この陰極線管９で
表示される。

このように構成された超音波顕微鏡では、平面型超音波
発生素子３の放射面積が広いため、電気的パワーが犬き
くなり、また理想的な平面波の放射は必ずしも容易では
なく、更に平面波トランスジューサの傾斜角の調整に時
間がかかり、平面である試料１と平面型超音波発生素子
８との間で干渉が起り易い等の欠点があった。

本発明は、上記従来例の欠点を解消するために、観察す
べき試料に集束型超音波発生素子から集束超音波を照射
し、集束型超音波集音素子により試料内部で変化を受け
た超音波エネルギーを試料のＹ−Ｆ面において移動し、
加振器で集束型超音波発生素子または集束型超音波集音
素子のいずれかを試料方向に対して振動させることを特
徴とし、そた超音波顕微鏡を提供するものである。以下
、図面により実施例を詳細に説明する。

第２図は、本発明の一実施例の超音波顕微鏡のブロック
図を示したもので、第１図と同一符号の部分は同一のも
のを示しているが、本実施例では、集束型超音波発生素
子１３を前述の従来例の平面型超音波発生素子３０代り
に使用し、また集束型超音波発生素子１３をＸ−Ｙ走査
装置７で集束型超音波集音素子６と共にＸ−Ｙ平面にお
いて移動させ、また集束型超音波発生素子１８を像間波
発振器１４の像間波信号で駆動される加振器１５により
試料１の方向に振動させている。

このように構成した本実施例の超音波顕微鏡では、超音
波の伝搬路の中間に挿入された一様な厚さの被測定試料
１を通過する超音波ビームのＸ方向の移動速贋と、集束
型超音波発生素子１３と試料の間の距離の変化、即ち加
振器１５による超音波の伝搬路長の変化速度とを同期さ
せれば、被測定試料ｌと超音波ビームとの相対的な変化
の様子は、第２図に点線で示したように被測定試料ｌに
対して集束型超音波発生素子１８の超音波の放射面があ
たかも傾斜したような効果を生じることになり、前述の
従来例と同様の原理によって、超音波の干渉パターンが
陰極線管の表示面上に得られる。即ち、被測定試料ｌの
表面を超音波ビームによってＸ方向に走査し、その走査
位置に対応させて陰極線管９のＸ（水平軸）走査を行な
い、混合器１１の出力を陰極線管９のＺ（輝度変調）軸
に入力し、更に超音波ビームをｙ軸方向に走査すること
によって被測定試料１をラスター状に走査すれば、被測
定試料内の音速分布に応じて、第８図に示しだように陰
極線管９の表示面９′に表示された干渉縞１６が部分的
にゆらぐことにょ一部、そのゆらぎの様子から被測定試
料ｌの２次元的な音速分布を測定することができる。

なお、第２図の説明では、超音波ビームを走査するため
に集束型超音波発生素子１８と集束型超音波集音素子６
の両方を共にＸ−Ｙ平面内で移動させるようにしたが、
集束型超音波発生素子１８と集束型超音波集音素子６の
代りに、試料ｌをＸ−Ｙ平面内で移動させるようにして
もよいことは言うまでもない。

次に、具体例を説明する。

超音波の周波数を１００ＭＨｚ　、被測定試料の厚さを
２０μｍの心筋の一部で作り、集束型超音波発生素子１
３及び集束型類ｔａ集音潔子６を一応の酸化亜鉛（Ｚｒ
ＬＯ）圧電膜による凹面トランスジューサで作り、焦点
距離はそれぞれ５００μｍとして共焦点に配置した。Ｘ
走査として、被測定試料ｌを走査振幅Ｂ　＝　１　ｍで
電動コイルにより機械的に５ＱＨ２の正弦振動をさせ、
集束型超音波集音素子は加振器によりＺ方向に平衡点を
中心に、±１００μｍ　の振幅（Ａ）でＸ走査と同期さ
せて５０Ｈｚで発振させ、集束型超音波発生素子と集束
型超音波集音素子の間の音路長を変化させた。更に、Ｘ
走査用の電動コイルのマウント全体をｙ方向にｌθ秒位
の時間で２閣移動させることにより、超音波ビームによ
る試料の２次元的走査を行なった。ここで、陰極線管の
表示面上に得られた干渉縞は、参照媒体である水（音速
はυ＝　１５１０　ｍｌ！１ｃ）と試料との境界線にお
いてシフトされ、この干渉縞のシフトは陰極線管の表示
面でΔｘ＝８２μｍであった。試料の厚さを１１参照媒
体及び試料の音速をそれぞれｖｏ及びＶ工、音路長の変
化量をΔＺとすると、ΔＺ＝ｌ（１−ｖｏイ　） であるので、ｖ０＝ｖｏ／（１−Δ〜）となる。そして
ΔＺ＝Δｘ　ｘ　（Ａ／Ｂ　）　＝　８．２１　＝　２
０μｍ であるから、試料の境界部分での音速は、１’１＝１５
１０／（１−８，２Ｘ１０　／ｌＸｌ０　　＞＝１８０
０　（ｒｎ／ｒｅｃ） となり、試料の境界以外の中央部の音速分布も、この干
渉縞のシフトの様子から容易に測定することができる。

なお、上記実施例において、加振器１５は集束型超音波
発生素子１３に連結しているが、集束型超音波集音素子
に連結してもよい。また上記実施例では、パルス変調器
５によって電気的連続信号をパルス信号に変換したが、
媒体（液体）中に放はなく、連続波でもよい。

以上説明したように、本発明によれば、超音波の放射を
、集束型超音波発生素子で行なっているために効率が良
く、入力パワーが少なくてもよいし、また集束型超音波
発生素子または集束型超音波集音素子のＺ方向の振動振
幅と試料のＸ方向の振動振幅との比を電気的に変えるこ
とにより、実効的な傾斜角度を自由に、かつ簡単に変え
ることができ、更に集束超音波を使用するために、定在
波干渉が起り難い等の利点があり、より効果的な超音波
顕微鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明者が提案した超音波顕微鏡のブロック
図、第２図は、本発明の一実施例の超音波顕微鏡のブロ
ック図、第８図は、第２図の動作説明図である。 ■・・・試料、２・・・媒体、４・・・高周波発振器、
５・・・パルス変調器、６・・・集束型超音波集音素子
、７・・・Ｘ−Ｙ走査装置、８・・・Ｘ−Ｙ走査回路、
９・・・陰極線管、１ｏ・・・減衰器、１１・・・混合
器、１２・・・減衰器、１３・・・集束型超音波発生素
子、１４・・・低周波発振器、１５・・・加振器。 第　　１　　図 第　　２　図 第　　３　　図 手続補正書 昭和５７年ｅ、、ｈｘ日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１８２７１０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 ツ一り　ノリ　　ノリ　　ヨシ 氏名　　中鉢憲賢（外１名） ４、代理人〒２７２ 住　所　千葉県市用市国分４丁目１３番１ｏ号６、補正
により増加する発明の数　　０７、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明及び図面 ８補正の内容 （１）明細書第３頁８行［容易ではなく、更にＪを「容
易ではなく、また回折により音場に不均一性が生じ易く
、更に」に補正する。 （２）同第４頁１３行「方向に振動させている。」を「
方向、即ち２方向に振動させている。」に補正する。 （３）同第４頁１６行「ビームのＸ」を「ビームのＸ」
に補正する。 （４）同第５頁７行「Ｘ方向」を「Ｘ方向」に補正する
。 （５）同第５頁９行ｒＺ　（輝度変調）軸」をｒｚ　（
輝度変調）軸」に補正する。 （６）同第５頁１０行「ｙ軸方向」を「Ｙ軸方向」に補
正する。 （７）同第６頁７行「一応の」を「一対の」に補正する
。 （８）同第６頁９行「５００μｍ」　を１１５００メｍ
」に補正する。 （９）同第６貞１４行［Ｘ走査と同期させて５０　Ｈｚ
で発振させ、］を［Ｘ走査と同期させて５０Ｈｚで振動
させ、］に補正する。 ０１同第６頁下から５行「Ｘ走査用」を「Ｘ走査用」に
補正する。 （１１）同第６頁下から４行「Ｘ方向」を「Ｙ方向」に
補正する０ （１２＞同第７頁３行「表示面で」を［表示面でＩＩＩ
す、倍率により試料面での距離に換算すると、］に補正
する。 （ｔ３）同第８頁７行「Ｘ方向」を「Ｘ方向」に補正す
る。 （１４）第１図及び第２図を別紙の通り補正する。 ９、添付書類の目録 図面　　１通

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 観察すべき試料に集束超音波を照射するための集束型超
   音波発生素子と、前記試料内部で変化を受けた超音波エ
   ネルギーを、前記試料の微小部分において検出する集束
   型超音波集音素子と、前記集束型超音波発生素子と前記
   集束型超音波集音素子または試料をＸ−Ｙ平面において
   移動するＸ　−Ｙ走査装置と、前記集束型超音波発生素
   子または集束型超音波集音素子のいずれかを前記試料方
   向に対して振動させる加振器とからなる超音波顕微鏡。