一種用于超聲掃描顯微鏡多分辨力檢測的換能器裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及超聲掃描顯微鏡檢測領域和超聲波成像領域，具體設及一種用于 超聲掃描顯微鏡多分辨力檢測的換能器裝置。
【背景技術】
[0002] 超聲掃描顯微鏡主要采用脈沖回波方式工作，是用于進行物質內部顯微成像研究 的重要工具之一，目前被廣泛應用于醫學、電子工業及冶金等行業中。超聲換能器作為發射 和接收超聲波的敏感元件，是超聲掃描顯微鏡的核屯、組成部分。隨著各行各業的不斷發展 W及科學技術的不斷進步，對于不同的種類的樣品及檢測要求需要進行不同分辨力的檢測 研究。決定超聲顯微鏡檢測分辨力的主要因素是超聲波的波長，直接由換能器的中屯、頻率 決定。對于同一種樣品進行不同分辨力的檢測成像需要調節換能器的中屯、頻率來改變儀器 的檢測分辨力。目前的單晶壓電換能器只能產生特定中屯、頻率的超聲波，主要需要通過更 換不同中屯、頻率的換能器實現不同分辨力的檢測成像。
[0003] 然而，實際檢測過程中頻繁更換換能器不僅延長了檢測時間，而且會因為裝配誤 差而降低超聲顯微鏡的定位精度，對于獲得相同區域下的多分辨力掃描成像W及準確采集 微小缺陷處的回波信號都會產生嚴重影響。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的是設計一種用于超聲掃描顯微鏡多分辨力檢測的換能器裝置， 在不更換換能器的情況下實現對材料內部相同區域的多分辨力顯微成像檢測，同時提高微 小缺陷的定位精度。
[0005] 該實用新型為了實現上述目的，采用的技術解決方案是：
[0006] 1)超聲掃描顯微鏡工作采用變頻變焦的五晶片壓電換能器替代傳統的單晶片壓 電換能器，通過激勵不同厚度的壓電晶片產生不同中屯、頻率的超聲波。
[0007] 2)換能器中的各壓電晶片相對于換能器中屯、的距離相等，通過旋轉換能器，將將 處于工作狀態的壓電晶片移動至待測位置正上，實現同一位置在不同超聲頻率下的信號采 集及成像；
[0008] 3)變頻變焦的五晶片壓電換能器的旋轉控制通過轉換器實現，單次旋轉的角度 固定為72° ;
[0009] 整個變頻變焦換能器裝置的結構示意圖如下圖1所示，其中主要包括前匹配層1， 壓電晶片2,正、負電極3,背襯及機械支撐層4,金屬外殼5,側壁環氧基樹脂固定層6和SAM 電子連接器7和轉換器8。下面結合附圖（參見圖1-圖3)和實施例，對本實用新型的一種 用于超聲掃描顯微鏡多分辨力檢測的換能器裝置作進一步說明。
【附圖說明】
[0010] 圖1變頻變焦換能器裝置的裝配體示意圖；
[0011] 圖2變頻變焦換能器的頂視圖；
[0012] 圖3轉換器的結構示意圖；
【具體實施方式】：
[0013]W下將W中屯、頻率為100MHZ-200MHZ，焦距為的五晶片變頻變焦換能器 為例，其中表1給出了變頻變焦換能器的基本幾何參數，不同中屯、頻率的超聲波其相應的 壓電晶片直徑和焦距也不同。
[0014]圖1給出了整個變頻變焦換能器裝置的裝配體示意圖，其中將傳統的單晶片壓電 換能器改進為具有不同厚度的五晶片壓電換能器。同時，在換能器的腰部偏下（尾部）位 置安裝了具有固定旋轉角度的轉換器，二者共同安裝于超聲顯微鏡的掃查機構上。通過旋 轉轉換器并激發相應的壓電晶片可W實現特定區域在不同分辨力下的檢測成像。
[0015] 圖2所示的變頻變焦換能器中五個壓電晶片呈環形分布，不同壓電晶片的幾何中 屯、相對于換能器中屯、的距離R均相等。沿逆時針方向的晶片尺寸依次減小，相鄰兩晶片相 對于換能器中屯、的張角為72°，嚴格保證換能器旋轉過程中被激發的壓電晶片均位于相同 的檢測位置。由于換能器中壓電晶片的直徑各不相同，為了保證整個換能器結構的緊湊性， 該距離R設計為6mm，大于rl+r2,換能器的外徑尺寸L為10mm。
[001引圖3給出了轉換器的結構示意圖，其內圈為圓形，半徑為10mm，外圈為正五邊形。 轉換器固定于壓電換能器腰部偏下（尾部）位置，轉換器嚴格調節壓電換能器的單次旋轉 角度為72°，從而保證不同壓電晶片均能夠準確位于相同的待測位置。在相同的掃描方式 下，上述裝置可WW更高的精度保證不同分辨力檢測時成像區域的一致性，對于高頻、超高 頻的顯微成像檢測具有重要意義。
[0017] 當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術領域的技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應 屬于本實用新型的保護范圍。
[0018] 表1變頻變焦換能器的基本幾何參數
【主權項】
1. 一種用于超聲掃描顯微鏡多分辨力檢測的換能器裝置，其特征在于包括變頻變焦的 五晶片壓電換能器和轉換器，所述轉換器固定于五晶片壓電壓電換能器的中部偏下位置， 所述五晶片壓電換能器和轉換器共同固定于超聲掃描顯微鏡的掃查機構上； 換能器中的各壓電晶片相對于換能器中心的距離相等，通過旋轉換能器，將處于工作 狀態的壓電晶片移動至待測位置正上方，實現同一位置在不同超聲頻率下的信號采集及成 像； 變頻變焦的五晶片壓電換能器的旋轉控制通過轉換器實現，單次旋轉的角度為72°。
【專利摘要】本實用新型公開一種用于超聲掃描顯微鏡多分辨力檢測的換能器裝置，該裝置主要由變頻變焦的壓電換能器和轉換器兩部分構成。其主要特征在于：1)超聲掃描顯微鏡工作采用變頻變焦的五晶片壓電換能器，替代傳統的單晶片壓電換能器;2）換能器中的各壓電晶片相對于換能器中心的距離相等，通過旋轉換能器，將處于工作狀態的壓電晶片移動至待測位置正上，實現同一位置在不同超聲頻率下的信號采集及成像；3）變頻變焦壓電換能器的旋轉控制通過轉換器實現,？單次旋轉的角度固定為72°。該實用新型裝置將具有變頻變焦功能的壓電換能器與轉換器結合在一起，將其用于超聲掃描顯微鏡的多分辨力檢測成像領域。通過轉換器旋轉壓電換能器，使得當前激勵的壓電晶片位于之前被激勵的壓電晶片所在位置，保證在相同的掃描方式下不僅能對同一區域進行多分辨力檢測成像，而且能夠準確捕捉微小缺陷，對于高頻、超高頻的顯微成像研究具有重要意義。
【IPC分類】G01N29/22, B06B1/06
【公開號】CN204912006
【申請號】CN201520153297
【發明人】陳丹, 肖會芳, 徐金梧, 楊荃, 黎敏
【申請人】北京科技大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年3月18日