[发明专利]一种基于环形阵列的超声显微镜及方法

说明书

本发明公开了一种基于环形阵列的超声显微镜，包括环形阵列换能器、声束生成器、信号处理装置、控制装置、驱动装置及超声图像显示装置；所述声束生成器分别与所述环形阵列换能器、所述信号处理装置电连接，所述信号处理装置与所述超声图像显示装置电连接；所述控制装置分别与所述环形阵列换能器、所述信号处理装置、所述驱动装置电连接；所述环形阵列换能器为环形阵列式，且所述环形阵列换能器的声透镜材质为石英玻璃材质，且所述环形阵列换能器的声透镜设于所述驱动装置上，随所述驱动装置移动以改变聚焦点完成逐点扫描。本发明实施例提供的超声显微镜能够降低声透镜材料的成本，同时保证超声显微镜性能。

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域，尤其是涉及一种基于环形阵列的超声显微镜、高频超声环形阵列的制备方法及聚焦线性声束生成方法。

背景技术

超声显微镜是利用声学成像原理对物质进行显微观察的一种设备，即利用样品声学性能的差别，用声成像的方法来生成高反差、高放大倍率的超声图像的装置。许多物质不透光，但能透声，声波对某些物质具有很强的“穿透”能力，超声显微镜可以直接观察不透光而透声的各类物质。由于各类物质及内部各部分的结构、密度、强度，压缩性和粘滞性等各不相同，因此声在其中传播的反射、折射、吸收和衰减等特性也有很大差别。超声显微检测具有高灵敏度、高分辨率和图像直观等特点，在电子工业、医学、材料科学等领域具有广阔的应用前景。

现有技术中，超声显微镜采用线聚焦声透镜形成线性声束，以测量材料的机械性能的各向异性，超声显微镜主要采用环形阵列超声探头产生超声波，在经过蓝宝石声透镜和声束生成器延时聚焦后声束高度聚焦于一点，通过马达驱动机械装置移动聚集点完成逐点扫描，最后得到声学图像；但是，由于蓝宝石的价格高昂、加工难度大，且蓝宝石声阻抗非常高不易声匹配，导致超声显微镜的成本较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于环形阵列的超声显微镜，以解决现有的超声显微镜的成本较高的技术问题，从而降低声透镜材料的成本，同时保证超声显微镜的性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于环形阵列的超声显微镜，包括环形阵列换能器、声束生成器、信号处理装置、控制装置、驱动装置及超声图像显示装置；

所述声束生成器分别与所述环形阵列换能器、所述信号处理装置电连接，所述信号处理装置与所述超声图像显示装置电连接；所述控制装置分别与所述环形阵列换能器、所述信号处理装置、所述驱动装置电连接；所述环形阵列换能器为环形阵列式，且所述环形阵列换能器的声透镜材质为石英玻璃材质，且所述环形阵列换能器的声透镜设于所述驱动装置上，随所述驱动装置移动以改变聚焦点完成逐点扫描。

作为优选方案，所述环形阵列换能器包括用于发射超声波的发射表面和用于接收和发射所述发射表面的超声波的声透镜，所述声透镜的内表面朝向所述发射表面。

作为优选方案，所述声透镜的内表面上成型有螺旋凸起。

作为优选方案，所述声透镜具有用于发射超声波的外表面，所述外表面呈球面凸透镜结构。

作为优选方案，所述驱动装置为驱动马达。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种高频超声环形阵列的制备方法，用于如上述的基于环形阵列的超声显微镜的环形阵列换能器的环形阵列，所述方法包括以下步骤：

利用测控溅射工艺或机械研磨抛光工艺制备压电薄膜；

利用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺在所述压电薄膜上形成环形阵列阵元；

利用微加工连接工艺连接所述环形阵列的阵元，以制备得到高频超声环形阵列。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种聚焦线性声束生成方法，用于如上述的基于环形阵列的超声显微镜，所述方法包括以下步骤：