[发明专利]用于探查结构的方法和用于容纳和/或传导液体或软介质的结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用于探查结构的方法，和一种根据权利要求22的用于容纳和/或传导液体或软介质的结构。

背景技术

诸如固体基底、导管或容器的结构的非破坏性检验具有大的技术重要性。例如，用于确定固体基底上的层的特性一些方法是已知的。然而，已知的方法并不适合或者仅在有限的程度上适合对沉积在不可能到达或难以到达的结构表面上的层进行检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于探查结构的更加通用的方法。

根据本发明，提供了一种用于探查结构(特别用于容纳和/或传导液体或软介质)的方法，包括以下步骤：

a)借助于至少一个发射器在结构中激发声学波(acoustic wave)，

b)至少将与结构中激发的声学波相关联的能量的一部分转换成为介质的体积声波(sound wave)，

c)至少将与体积声波相关联的能量的一部分再转换成为结构的声学波能量，由此在结构中生成声学波，

d)由至少一个接收器接收发射器诱发的声学波，

e)验证结构的表面上是否存在覆层，和/或如果覆层存在，则通过评估接收器在接收到发射器诱发的声学波时所生成的信号来确定覆层的特性，和/或

f)通过评估接收器在接收到发射器诱发的声学波时所生成的信号来验证介质的水平是否在预定值以下。

例如，接收器所接收的部分声学波可以是经由结构的一部分从发射器直接传送到接收器的波，例如以在结构中传播的兰姆波或兰姆-瑞利波的形式。在兰姆波或兰姆-瑞利波的情况下，发射器所激发的结构的相对表面的位移是相关的，使得特别地，结构的(例如内和外)表面的位移运动的幅度和/或相位是相互关联的。

例如，如果结构的厚度基本上小于激发波的波长，那么结构中激发的声学波将主要是或仅是兰姆波。但是，如以上所阐明的那样，也可以使用过渡类型的兰姆波和瑞利波，即，结构的厚度可以与激发波的波长在同一个数量级上。在这种情况下，结构的相对表面的(例如结构的表面的外原子层的)位移运动之间仍然可以存在相关性。

此外，接收器所接收的波可以是通过波型转换(mode conversion)所生成的波，即，在结构中激发出波(特别地是兰姆波或兰姆-瑞利波的形式)并且这些声学波的至少一部分被转换成为与结构交界的介质(例如液体)中的声波，该介质例如被限制在结构的内部空间中。然后介质中的声波可以从结构的另一部分被反射朝向接收器，并被再转换成为在结构中朝向接收器传播的、结构中的(表面)波(兰姆波或兰姆-瑞利波)。换句话说，结构中激发的声学波，由结构中的波的转换而生成的介质中的体积声波，和由体积声波的再转换所生成的在结构中传播的波都称为“发射器所诱发的”波。

也可以发生重复的波型转换，即，通过在波导侧结构(side structure)中的第一(表面)声学波的波型转换生成的第一体积声波被再转换成为波导侧结构中的第二声学波。然后，第二声学波被转换成为介质中的第二体积声波，其中可以发生第一体积声波的反射分量和第二体积声波之间的干涉，其中该干涉产生高和低声波能的区域，该高和低声波能的区域可以用于对介质和/或覆层的特定区域进行采样。当然，多于两个的转换和再转换过程是可能的。

为了在结构中激发兰姆波或兰姆-瑞利波，在结构中激发具有适合频率的声学波，所需的频率是从取决于结构厚度的、会引起声学波的频率范围中选出的。

例如，根据本发明的方法包括在结构上布置发射器和接收器，其中，结构可以是任意的现有技术设备的一部分，诸如用于输送液体或软介质的导管，或者用于这种介质的贮藏器。“软材料”包括例如(例如生物)组织或凝胶，即，特别是具有与液体近似的声速并且其中主要激发出纵声学模式的材料。

换句话说，根据本发明的方法允许通过给结构布置(例如，使用例如环氧树脂或例如超声粘合剂的另一粘合剂来附接)声发射器和声接收器，并且通过评估接收器在接收到声学波时所生成的信号，来检验(例如填充有液体的)技术结构。特别地，覆层可以包括灰浆或有机(生物)物质，诸如泥。在另一个示例中，覆层包括石灰。覆层还可以是在基底上旋涂的光致抗蚀剂，其中可以将发射器布置在用于布置基底(例如半导体晶片)的旋转板上。

特别地，导管具有圆形或矩形横截面，其中发射器和接收器可以布置在导管的侧壁的不同部分上。这些现有的导管或容器不需要一定包括压电材料，是因为发射器被配置成也在诸如金属或玻璃的非压电材料中激发波。