超声显微镜基础知识

什么是超声显微镜？

超声显微镜是一种利用超声波观察样品内部状况的显微镜。

它也被称为超声缺陷探测器（SAM）。 虽然其分辨率略低于工业领域常用的电子显微镜，但有些产品能够以比光学显微镜更高的分辨率测量微观区域，*重要的是，它们具有“观察内部”这一主要优势。

超声显微镜的特点

超声显微镜的*特点是能够“无损观察内部结构和缺陷”，而无需切割或拆解目标。

超声波在材料连续的区域会衰减，但在不同材料之间的间隙或边界等不连续区域传播，大部分是反射的。 利用这一特性，可以准确捕捉表面看不见的内部分层和空隙。

超声显微镜的应用

超声显微镜主要用于工业领域的产品质量控制和无损检测。 具体的使用示例包括以下几项：

• 电子元件如集成电路芯片和半导体封装的内部检测

• 金属和塑料等常见材料的内部缺陷检测

• 检查粘合剂和粘合剂的粘附力

• 不同材料结合面上的裂纹（裂纹）、空隙和分层检测

近年来，应用不仅在工业领域有所进展，也在生物学和医学领域有所进展。

超声显微镜原理

超声显微镜的基本原理是利用超声波在不同物质边界处的“反射和透射”特性来形成图像。

在显微镜的核心“声学透镜”内部，有“压电元件”，将电信号转换为超声波（或反之）。 由该压电元件产生的超声波被照射到样品上，从样品内部返回的反射波（或穿过的透射波）随后被压电元件接收。 它是一种通过计算机分析接收到的超声波强度（幅度）和时间（相位）数据的系统，并将其可视化为具有不同阴影的图像。

超声显微镜的类型

超声显微镜主要根据检测方法分为两类：“反射式”和“透射式”。

1. 反射式超声显微镜

该方法从样品顶部注入超声波，以检测从内部边界或底部表面反射的“反射波”。

由于无需将样品夹在上下透镜之间，因此可以测量样品而不受样品厚度限制。 此外，由于操作相对简单、操作简便，且能测量缺陷的深度（距离），它已成为目前市场上主流的超声显微镜。

2. 透射超声显微镜

该方法从样品顶部注入超声波，以检测“穿透并从底部穿透并流出”的传输波。

必须放置两个用于发射和接收的声学透镜，夹住样品。 它适合测量内部超声散射和吸收程度，但对于较厚的样品，超声会完全衰减，使测量变得困难。

如何选择超声显微镜

选择超声显微镜时，重要的是根据你想观察的物体的特性和你想检测的缺陷大小确定*规格。

• 频段选择：超声波频率越高（高频），检测微小缺陷的分辨率越高，但超声波到达的深度（透射率）较浅。 相反，低频波穿透深度但分辨率降低。 通过观察表面附近或厚材料深处的细裂纹，选择频率合适的探针（探针）。

• 测量方法确认：如果你想识别一般厚度或深度中的缺陷位置，选择“反射类型”;如果想用类似薄膜的样品检查整体透明度，选择“透光类型”。