超声扫描显微镜(Scanning Acoustic Microscopy,SAM)是利用超声波技术将微弱的超声脉冲传入被测样品,通过对样品脉冲反射、回波强度、对比关系和吸收能力等信息的分析获取对样品材料的显微结构研究。下面我们详细介绍一下超声扫描显微镜的工作原理、适用领域以及优势。
1.工作原理
超声显微镜的一种典型实现方式是利用双面传感器监测样品表面和反射点之间的超声波传输,采取扫描方式获得样品的显微结构信息。当一个超声波脉冲传入样品时,其中一部分被样品表面反射,一部分、经过样品的内部、透射至其它界面再反射。由于样品内部的多种组织结构(包括孔隙、接触、界面)对超声波的传播及吸收产生差异,因此在回到传感器时,每个组织结构都会产生单独的回波。 通过对这些回波的分析,随着扫描装置的移动和观察方向的变化,SAM能够呈现出样品内部的显微结构和特征。
2.适用领域
超声显微镜技术可以在各种材料研究中得到应用,如微电子、半导体、材料科学、纳米制品等。默认地,SAM主要应用于包括聚合物、金属、陶瓷、水晶等在内的硬性材料,尤其是检测半导体芯片及电子元器件中的缺陷、疾病、裂缝和结构变化等。而且由于其较好的分辨率和成像能力,SAM技术在生物医学领域也得到广泛应用,如肿瘤诊断、组织切片的显微检测和生物颗粒物的研究等。
3.优势
超声显微镜无需对材料进行特殊的样本制备,材料的表面可以处于其它状态(该状态下超声波的探测性能下降);而传统的显微镜技术往往需要对样品进行特殊的加工和制备。SAM成像的深度和分辨率都比传统扫描式电子显微镜和光学显微镜有一定的优势,能够显示不同的组织结构和材料内部的特征以及物理性质。SAM的成像速度较快,能够在低于常温的环境下工作并且易于操作。
总之,超声扫描显微镜技术的特点在于无需样品制备、分辨率高、成像速度快,而且具有灵敏度高、对多种材料都适用等优点。