基础知识——超声波扫描显微镜

超声波扫描显微镜是利用超声波对物体内部进行成像的无损检测设备，相对于其他显微技术，超声波与被检测物间的相互作用不同于光、电子束及X射线，这些不同的物理效应决定了接收信号的特征，从而形成了显微照片的对比度。

扫描速率取决于扫描机构（Scanner），KSI公司的新v4系列扫描速率可达2m/s。扫描机构在X、Y轴的扫描范围可达1000mm x 700mm，这使更大样品的检测变得可能。

先进的图像处理技术可以保证用户方便地进行伪彩色显示及对比度调节。 自动扫描功能可以对样品进行全自动的检测，这使得即便没有经过特殊培训的人员也可以完成检测任务。

超声波是由压电换能器（Transducer）产生的，频率在100MHz以下的换能器一般采用铌酸锂晶体、石英晶体或其他陶瓷；100MHz以上多采用ZnO等压电晶体。这些换能器受到电子间歇脉冲的激发会在其固有频率下振荡，也可以在高频电磁场的激发下做受迫振荡。

超声信号在换能器内部传播需要经过一个蓝宝石（Al2O3）晶柱及一个集成在内部的声学透镜。平面波在透镜与耦合介质的界面发生强烈折射，并在透镜的轴向聚焦。透镜和样品之间的耦合介质主要用于传播超声波。

当超声波与被测物发生相互作用之后，系统开始与产生超声波相反的工作过程。换能器收集已经发散的反射波，并将它们转变为平面波，之后再转变为电信 号。 脉冲模式下高频功率为1瓦，由于超声波在样品表面发生反射、在水中（耦合介质）传播均需要一定的时间，故两次超声激发之间必须要有一个停顿。超声激发的重 复频率完全由微处理器根据超声波的频率来控制的，为128KHz。

通常超声波的频率越高，波长越短，但衰减更强烈。

扫描超声断层扫描及显微成像技术相对于其他的扫描技术相比，的优点在于成像时采取了完全不同的灰度产生机制。声学图像的灰度完全是由材料表面及对超声不透明的材料内部各种物理参数（如密度、弹性模量等）的变化引起的。