超聲顯微鏡的原理、現狀和領域
原理
入射到物體上的機械波要發生反射、折射、衍射和吸收等現象,經歷這些現象因與物體發生相互作用而含有物體的信息,利用某些物理效應把含有新信息的顯示出來就實現了成像。至于顯微分辨本領則與波長相當。現就透射式SAM進一步說明。電信號激發壓電換能器,經透鏡穿過放在平面上的被測樣品,載物片是幾微米厚的聚酯樹脂薄膜,耦合媒質是水,當到達對面的透鏡,含有樣品信息的經壓電換能器接收又變成電信號,經接收電路送到示波器,機械掃描裝置使載物臺作二維掃描運動,使得樣品上作逐點逐行地照射,當機掃與示波管的電子束運動同步,屏幕上出現一幅對應于物體的被照射部位,這幅是由許多像元組成。由于掃描的限制,需幾秒才能完成。
現狀
經過幾十年的演變和發展,分辨本領較低但能實時顯示。SAM型正在向縱深發展。在提高分辨率方面,最近美國斯坦福大學將放在0.2K液氦環境下工作,獲得了50nm(500┱)的分辨率,英國C.R.佩茨采用高壓氣體作耦合媒質,在壓力為30atm的氦氣中,就獲得7μm的分辨率,一方面用傳遞函數進行透鏡理論分析,另一方面,日本的中缽憲賢發展了無透鏡技術,直接采用微型球面換能器。在應用方面,在計量方面得到新應用,如測量極薄層狀結構的層厚,對雞胚胎纖維細胞的觀察,有助于細胞生理學的研究。
領域
用途大約可分為三個方面。①在生物學和醫學上,可以進行活體觀察;②在微電子學上,利用反射式,可對大規模集成電路不同層次(包括層間細節)進行非破壞性觀察;③在材料科學上,樣品表面不必拋光腐蝕,能顯示出明顯的晶粒間界、合金內不同組分的區域。