Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Сканирующая акустическая томография" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см SCAT (значения) .
Копейка, сканированная в акустический микроскоп на частоте 50 МГц

Сканирования акустический микроскоп ( СЭМ ) представляет собой устройство , которое использует сосредоточены звук , чтобы исследовать, измерять, или изображение объекта (процесса , называемого сканирующей акустической томографии). Он обычно используется при анализе отказов и неразрушающей оценке . Он также применяется в биологических и медицинских исследованиях. В полупроводниковой промышленности SAM полезен для обнаружения пустот, трещин и расслоений внутри корпусов микроэлектроники.

История [ править ]

Первый сканирующий акустический микроскоп (SAM) с ультразвуковой линзой 50 МГц был разработан в 1974 году Р.А. Лемонс и К.Ф. Квэйтом в лаборатории СВЧ Стэнфордского университета . [1] Несколькими годами позже, в 1980 году, Р.Гр. создал первый ЗРК с высокой разрешающей способностью (с частотой до 500 МГц) со сквозной передачей. Маев и его ученики в его Лаборатории биофизической интроскопии Российской академии наук . [2] Первый коммерческий ЗРК ELSAM с широким диапазоном частот от 100 МГц до 1,8 ГГц был построен на предприятии Ernst Leitz GmbH группой, возглавляемой Мартином Хоппе и его консультантами Абдуллой Аталаром ( Стэнфордский университет ) Романом Маевым.( Российская академия наук ) и Эндрю Бриггс ( Оксфордский университет ) [3] [4]

С тех пор в такие системы было внесено множество улучшений для повышения разрешения и точности. Большинство из них подробно описано в монографии Advanced in Acoustic Microscopy, Ed. по Эндрю Бриггс , 1992, Oxford University Press и в монографии Романа Маев , акустической микроскопии Основы и приложения, Монографии, Wiley & Son -. VCH, 291 страниц, август 2008 года, а также в последнее время в [5]

Принципы работы [ править ]

Сканирующая акустическая микроскопия работает путем направления сфокусированного звука от преобразователя в небольшую точку на целевом объекте. Звук, падающий на объект, рассеивается, поглощается, отражается (рассеивается под углом 180 °) или передается (рассеивается под углом 0 °). Можно обнаружить рассеянные импульсы, распространяющиеся в определенном направлении. Обнаруженный импульс сообщает о наличии границы или объекта. "Время пролета" импульса определяется как время, за которое он испускается акустическим источником, рассеивается объектом и принимается детектором, который обычно совпадает с источником. Время пролета можно использовать для определения расстояния неоднородности от источника с учетом скорости прохождения через среду.

На основе измерения исследуемому местоположению присваивается значение. Преобразователь (или объект) слегка перемещается, а затем снова озвучивается. Этот процесс повторяется систематически до тех пор, пока не будет исследована вся интересующая область. Часто значения для каждой точки собираются в изображение объекта. Контраст, видимый на изображении, зависит либо от геометрии объекта, либо от состава материала. Разрешение изображения ограничено либо разрешением физического сканирования, либо шириной звукового луча (которая, в свою очередь, определяется частотой звука).

Приложения [ править ]

- Быстрый производственный контроль - Стандарты: IPC A610, Mil-Std883, J-Std-035, Esa и т. Д. - Сортировка деталей - Проверка контактных площадок под пайку, флип-чип, заливка под заливку, установка штампа - Герметизация стыков - Паяные и сварные соединения - Квалификация и быстрый выбор клеев, клея, сравнительный анализ старения и т. Д. - Включения, неоднородности, пористость, трещины в материале

Тестирование устройства [ править ]

SAM используется для обнаружения подделок, тестирования надежности продукции, валидации процесса, квалификации поставщиков, контроля качества, анализа отказов, исследований и разработок. Обнаружение неоднородностей в кремнии - лишь один из способов использования сканирующей акустической микроскопии для тестирования на рынке полупроводников.

Медицина и биология [ править ]

SAM может предоставить данные об эластичности клеток и тканей, которые могут дать полезную информацию о физических силах, удерживающих структуры в определенной форме, и о механике таких структур, как цитоскелет . [6] [7] Эти исследования особенно ценны для изучения таких процессов, как подвижность клеток . [8] [9]

Также была проведена некоторая работа по оценке глубины проникновения частиц, вводимых в кожу с помощью безыгольной инъекции [10]

Другое перспективное направление было инициировано различными группами по разработке и созданию портативных портативных SAM для подповерхностной диагностики мягких и твердых тканей [11] [5], и это направление в настоящее время находится в процессе коммерциализации в клинической и косметологической практике.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Лимоны РА; Quate CF (1974). «Акустический микроскоп - сканирующая версия». Appl. Phys. Lett . 24 (4): 163–165. Bibcode : 1974ApPhL..24..163L . DOI : 10.1063 / 1.1655136 .
  2. ^ 7. R. Gr. Маев , Принципы и будущее акустической микроскопии, Труды Совместного советско-западногерманского международного симпозиума по микроскопической фотометрии и акустической микроскопии в науке, Москва, Россия, 1-12, 1985
  3. ^ М. Хоппе, Р. Гр. Маев, Редакторы и соавторы, Микроскопическая фотометрия и акустическая микроскопия в науке, Труды симпозиума ФРГ-СССР, Москва, 231 страница, 1985.
  4. ^ Хоппе, М., и Беретер-Хан, Дж., «Приложения сканирующей акустической микроскопии - обзор и новые аспекты», IEEE Trans. Ультрасон., Ферроэлектр. Freq. Контроль, 32 (2), 289–301 (1985)
  5. ^ a b R.Gr. Маев, редактор и соавтор, «Достижения в акустической микроскопии и ультразвуковой визуализации высокого разрешения: от принципов к новым приложениям», монография, 14 глав, 400 страниц, Wiley & Son - VCH, апрель 2013 г.
  6. ^ Bereiter-Hahn J; Карл I; Lüers H; Vöth M (1995). «Механические основы формы клеток: исследования на сканирующем акустическом микроскопе». Biochem. Cell Biol . 73 (7–8): 337–48. DOI : 10.1139 / o95-042 . PMID 8703407 . 
  7. ^ Lüers H; Hillmann K; Litniewski J; Bereiter-Hahn J (1991). «Акустическая микроскопия культивируемых клеток. Распределение сил и элементов цитоскелета». Cell Biophys . 18 (3): 279–93. DOI : 10.1007 / BF02989819 . PMID 1726537 . S2CID 11466285 .  
  8. ^ Hildebrand JA; Ругар Д; Джонстон Р.Н.; Quate CF (1981). «Акустическая микроскопия живых клеток» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 78 (3): 1656–60. Bibcode : 1981PNAS ... 78.1656H . DOI : 10.1073 / pnas.78.3.1656 . PMC 319191 . PMID 6940179 .  
  9. ^ Джонстон RN; Atalar A; Heiserman J; Jipson V; Quate CF (1979). «Акустическая микроскопия: разрешение субклеточных деталей» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 76 (7): 3325–9. Bibcode : 1979PNAS ... 76.3325J . DOI : 10.1073 / pnas.76.7.3325 . PMC 383818 . PMID 291006 .  
  10. ^ Кондлифф, Джейми; Шиффтер, Хейко; Coussios, Константин C (2008). «Акустический метод картирования и определения размеров частиц после трансдермальной доставки лекарств и вакцин без иглы». Журнал Акустического общества Америки . 123 (5): 3001. Bibcode : 2008ASAJ..123.3001C . DOI : 10.1121 / 1.2932570 .
  11. ^ Фогт, М., и Эрмерт, Х., «Пространственное комбинированное изображение кожи с ограниченным углом с помощью высокочастотного ультразвука», IEEE Trans. Ультрасон., Ферроэлектр. Freq. Контроль, 55 (9), 1975–1983 (2011)