Сканирующий акустический микроскоп - Scanning acoustic microscope
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
Первый сканирующий акустический микроскоп (SAM) с ультразвуковой линзой 50 МГц был разработан в 1974 году Р.А. Лемонсом и К.Ф. Квэйтом в микроволновой лаборатории Стэнфордского университета . Несколькими годами позже, в 1980 году, Р.Гр. построил первый ЗРК с высокой разрешающей способностью (с частотой до 500 МГц) со сквозной передачей. Маев и его ученики в его Лаборатории биофизической интроскопии РАН . Первый коммерческий ЗРК ELSAM с широким диапазоном частот от 100 МГц до 1,8 ГГц был построен на предприятии Ernst Leitz GmbH группой во главе с Мартином Хоппе и его консультантами Абдуллой Аталаром ( Стэнфордский университет ), Романом Маевым ( Российская академия наук ). и Эндрю Бриггс ( Оксфордский университет ).
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 .
Принцип работы
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
- Быстрый производственный контроль - Стандарты: IPC A610, Mil-Std883, J-Std-035, Esa и т. Д. - Сортировка деталей - Проверка контактных площадок под пайку, флип-чип, под заливку, штамповку - Герметизация стыков - Паяные и сварные стыки - Квалификация и быстрый выбор клеев, клея, сравнительный анализ старения и т. Д. - Включения, неоднородности, пористость, трещины в материале
Тестирование устройства
SAM используется для обнаружения подделок, тестирования надежности продукции, валидации процессов, 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
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 . Эти исследования особенно ценны для изучения таких процессов, как подвижность клеток .
Также была проведена некоторая работа по оценке глубины проникновения частиц, вводимых в кожу с помощью безыгольной инъекции.
Другое перспективное направление было инициировано различными группами по разработке и созданию портативных портативных SAM для подповерхностной диагностики мягких и твердых тканей, и это направление в настоящее время находится в процессе коммерциализации в клинической и косметологической практике.