Акустическая микроскопия твердотельных структур

• Автор: Кулаков, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 c. : ил

I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДА СКАНИРУЮЩЕЙ

АКУСТИЧЕСКОЙ МИКРОСКОПИ

1.1 Принцип работы сканирующего акустического

микроскопа

1.2 Акустические тракты и режимы работы сканирующего акустического микроскопа

1.3 Теория акустического микроскопа

1.4 Применение сканирующего акустического

микроскопа

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

2.1 Акустический тракт микроскопа

2.1.1 Выбор иммерсионной жидкости и материала

звукопровода
2.1.2 Согласование акустических сопротивлений
2.1.3 Выбор геометрических размеров акустических
элементов
2.1.4 Технология изготовления акустических линз
2.2 Механические компоненты акустического
микроскопа
2.3 Радиоэлектронный тракт линзового акустического
микроскопа в режиме отражения
2.4 Измерение модуляционной передаточной функции
линзового акустического элемента
III. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПРОДОЛЬНЫХ ОБЪЕМНЫХ ВОЛН ДЛЯ
СКАНИРУЮЩЕГО АКУСТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА
3.1 Пластинчатые приклеиваемые преобразователи
3.2 Преобразователи на основе пленок
органических полициклических соединений
3.3 Интегральный акустический элемент
IV. АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕГИСТРАЦИЯ В СКАНИРУЮЩЕМ АКУСТИЧЕСКОМ МИКРОСКОПЕ
4.1 Конструкция сканирующего акустического микроскопа с акустоэлектрическим детектором

4.2 Чувствительность сканирующего акустического ПА микроскопа с акуетоэлектрическим детектором
4.3 Анализ разрешающей способности сканирующего
акустического микроскопа с акуетоэлектрическим детектором
У. ПРИМЕНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА
5.1 Особенности применения акустического микроскопа
^ля измерения характеристик распространения
5.2 Визуализация изделий микроэлектроники
5.3 Металлографические исследования с помощью
акустического микроскопа
5.4 Исследование с помощью акустического микроскопа
рудных минералов
5.5 Визуализация биологических объектов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список авторских работ, вошедших в диссертацию Список литературы

В настоящее время для изучения структуры микрообъектов используется большое число технических средств и, в первую очередь, микроскопы. Техника микроскопии продолжает пополняться новыми способами получения изображений, среди которых такие как лазерная микроскопия, рентгеновская телевизионная микроскопия и т.п. В последние годы интенсивно развивается направление, связанное с визуализацией микрообъектов акустическими методами и получившее название акустической микроскопии. Акустический микроскоп позволяет получать изображения, которые в ряде случаев недоступны методам, базирующимся на других видах излучения. Контраст акустических изображений микрообъектов определяется в первую очередь их структурномеханическими особенностями, изучение которых имеет большую значимость во многих областях науки и техники.
Одним из пионеров акустической визуализации был советский ученый С.Я.Соколов, который в 1936 г. впервые предложил идею акустической микроскопии. Со времени первого упоминания акустического микроскопа было разработано несколько его модификаций,

но все они давали невысокое разршение, и лишь в 1973 г. было создано устройство, названное его авторами "сканирующий акустический микроскоп" (САМ) /I/ и действительно удовлетворяющее определению микроскопа. В нем для зондирования исследуемого объекта используется сфокусированный акустической линзой пучок акустических волн, а для формирования изображения - сканирование объекта.
Рядом авторов была продемонстрирована возможность эффективного применения САМ для визуализации гистологических препаратов, изделий микроэлектроники, композиционных материалов, для неразрушающего контроля, для измерения локальных акустических свойств микрообъектов и в некоторых других областях. Вместе с тем, многие

изготовления акустических линз и экспериментальным подтверждением симметричности функции зрачка .
Из рис. 2.56 видно, что МПФ может быть несимметричной. Такая форма МПФ является следствием несимметричности входного распределения амплитуд давления относительно оси линзы. Причиной этого может быть смещение преобразователя относительно оси линзы или неодинаковая эффективность работы различных его участков.
Несимметричность МПФ акустической линзы приводит к тому, что все элементы объекта воспроизводятся ею по-разному, в зависимости от их ориентации относительно МПФ линзы. На рис. 2.7 схематически изображено сечение условного объекта, содержащего две ступеньки рельефа и их взаимодействие с зондирующим акустическим пучком. Из рисунка видно, что эти ступеньки дают разный выходной сигнал преобразователя и, следовательняэ, должны обладать на акустическом изображении разной яркостью.
Прямое доказательство сильного влияния МПФ на акустические изображения приведено на рис. 2.8, где изображены сечения МПФ одной акустической линзы и соответствующие этим сечениям изменения строки разложения изображения интегральной микросхемы. Распределение интенсивности АВ по апертуре линзы при изменении частоты в пределах 630-640 МГц менялось таким образом, что максимум МПФ смещался из области положительных в область отрицательных . Участки сигнала, помеченные стрелкой, соответствуют отклику СМ на ступеньки рельефа интегральной схемы. Видно, что правая и левая ступеньки дают разный отклик, причем при изменении положения максимума МПФ на симметричное величины этих откликов меняются местами, а при симметричной форме сечения МПФ обоим ступенькам соответствует одинаковая величина видеосигнала.
Таким образом, измерение МПФ не только позволяет оценить разрешение той или иной акустической линзы, но и дает возможность понять некоторые особенности акустических изображений.