Акустическая линзовая система для акустического микроскопа

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля ультразвуковыми волнами и может применяться в акустической микроскопии при исследовании акустических свойств материалов и изделий. Акустическая линзовая система содержит подвижный концентратор 1, акустическую линзу 3 и слой акустически согласующей жидкости в промежутке 3 между ними. Концентратор 1 снабжен каналом 6, сообщающимся с промежутком 3, при этом канал выполнен с возможностью сообщения с акустически поглощающим или отражающим жидким или газообразным веществом и снабжен регулятором уровня. Возможность регулирования уровня заполняемого вещества обеспечивает возможность изменения ширины и наклона лепестков индикатрисы акустического излучения, формируемого акустической системой. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2

ÄÄSUÄÄ 1614857 (51)5 В 06 В 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1514421 (21) 4493442/24-10 (22) 01.07.88 (46) 23.12.90. Бюл. № 47 (72) В. В. Карнишин (53) 534.232(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР № 1514421, кл. В 06 В 3/04, 1986. (54) АКУСТИЧЕСКАЯ ЛИНЗОВАЯ СИ(—

ТЕМА ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля ультразвуковыми волнами и может применяться в акустической микроскопии при исс,(едовании акустичеcKHx свойств материалов и из,ц-, "и.

Акустическая линзовая система содер.кпт подвижный концен. ратор 1, акустичс(кую .>низу 2 и слой акустически согласую >ней жидкости в промежутке 3 между ними.

Концентратор 1 «набжен каналом 6, сообill ÿ>o!öH мся с промеж> тком 3, при атом кап >. 1 выполнен с возможносTb>o сообщени51 с àhóñтически ноглощdþùèì или отражающим жидким или газообразным веществом и «н:>(>1 жен рсг«лятором 3 1>овня. Возможность рс> i, IHj>o»3 HI . уровня заполняемого венце«тва обеспечивает возможность изменения пн>1>ины и наклона лспе«тков индикатрись, акус тиче«кого излучения, формируемого»кж гической системой. 3 ил.

1614857 з

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля ультразвуковыми волнами, может применяться в сканирующей акустической микроскопии для обнаружения внутренних неоднородностей в непрозрачных или малоконтрастных материалах и изделиях и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1514421.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей акустической линзовой системы для акустического микроскопа за счет создания с помощью линзовой системы акустических волн с различными диаграммами излучения, в которых возможны изменения как угловой ширины, так и направления лепестков индикатрисы излучения.

На фиг. 1 показана схема акустической линзовой системы; на фиг. 2 и 3 — — два различных варианта конструкционного выполнения акустической линзовой системы для акустического микроскопа.

Акустическая линзовая система для акустического микроскопа содержит подвижный концентратор 1, на одной из поверхностей которого расположен электроакустический преобразователь. Позицией I обозначено положение подвижного концентратора после его смещения. В состав акустической линзовой системы входят также акустическая линза 2 и слой звукопроводящей акустически согласующей жидкости 3, расположенной между концентратором 1 и линзой 2.

В процессе работы акустической линзовой системы используется иммерсионная жидкость 4, находящаяся в контакте с обращенной к исследуемому объекту 5 стороной линзы 2 и с поверхностью самого исследуемого объекта 5. Концентратор 1 снабжен каналом 6, сообщающимся с промежутком 3 между концентратором 1 и линзой 2. Г1ри этом канал 6 выполнен с возможностью сообщения с акустически поглощающим или отражающим жидким или газообразным веществом и снабжен регулятором уровня заполнения части («пузыря> ) 7 промежутка 3 этим веществом.

Варианты конструкции регулятора уровня, как и приспособления для обеспечегния смещений подвижного концентратора 1, представлены на фиг. 2 и 3.

Система в режиме излучения работает следующим образом.

Излучаемая электроакустическим преобразователем, расположенным на поверхности подвижного концентратора 1, сходящаяся сферическая или цилиндрическая акустическая волна после прохождения промежутка 3, за пол нен ного звукоп ро водящей акустически согласующей жидкостью, достигает сферической или цилиндрической акустической линзы 2. На границе линзы 2 со слоем иммерсионной жидкости 4, имеющей меньшую скорость распространения акустических волн, чем в материале линзы, происходит прелому) 5 тор закреплен в держателе 9.

Фокусирующая часть включает фокусирующую линзу 2, жестко закрепленнуо в обойме 10. Промежуток между концентратором и фокусирующей линзой 2 заполнен акустически согласующей жидкостью 3.

Приспособление для изменения расстояния концентратор — линза включает втулку 11 внутреннюю, находящуюся в резьбовом соединении с обоймой 10 и вращательном с ление акустической волны и фокусировка ее на исследуемом объекте 5.

На фиг. 7 схематически изображен ход акустических лучей в системе. В положении

1 подвижного концентратора показан ход крайнего луча AAiO. После смещения концентратора в положение 1 этот луч переместится в А А, О, что приведет к изменению

1 апертурного угла от (OiOAi к (OiOAi, т. е. к изменению диаграммы акустического

О излучения, воздействующего на исследуемый объект 5.

С помощью регулятора уровня внутрь промежутка 3 между концентратором 1 и линзой 2 через канал 6 может быть введена !!; . некоторая регулируемая порция жидкого или газообразного вещества, образующего в промежутке 3 «пузырь» 7, который отражает или поглощает падающее на него излучение граничащей с ним части концентратора 1.

B результате диаграмма излучения акустической линзовой системы, имевшая до этого в сечении однолепестковую форму, станет двухлепестковой. Внутренней границей одного из лепестков будет луч BBiO для первого положения концентратора. Ширина лепестка будет задаваться углом (ВОАь

Изменится также общее направление лепестков диаграммы, которое может задаваться, например, по углу наклона среднего луча лепестка диаграммы.

Добавляя или уменьшая количество вво3!! димого вещества в «пузыре» 7, можно изменять его поперечные размеры, положение граничной точки В и, следовательно, ширину обеих лепестков диаграммы и углы их наклона.

На фиг. Я представлена конструкция акустической линзовой системы в варианте со звукоэкранировкой с помощью воздушной прослойки. В конструкции можно выделить пять ос.ювных составляющих частей: концентрирующую, фокусирующую, приспособление для изменения величины промежутка между концентратором и линзой, регулирующее приспособление (регулятор уровня) для изменения уровня согласующей жидкости или газа в указанном промежутке и элементы электрической системы возбуждения электроакустического преобразователя.

Концентрирующая часть состоит из активного концен .ðàòîðà 1, на одну из поверхностей которого нанесен слой преобразователя, а поверх преобразователя металлический пленочный электрод 8. Концентра1614857

Формула изобретения

5 даржателем 9 благодаря фиксирующему кольцу 12, наворачивающемуся на держатель.

Изменение уровня согласующей жидкости осуществляется с помощью регулирующего приспособления путем вращения втулки 13 наружной по резьбе на обойме 10, в результате чего изменяется высота согласующей жидкости в резервуаре 14 и в промежутке 3 между концентратором 1 и линзой 2. Резервуар 14 и промежуток 3 связаны между собой одним или несколькими отверстиями

15, обеспечивающими свободное перетекание согласующей жидкости. Канал 6 в концентраторе 1 обеспечивает выравнивание давления внутри промежутка 3 с атмосферным.

Описанная работа регулирующего приспособления (регулятора уровня заполняемого вещества) позволяет формировать в промежутке 3 воздушный акустически экранирующий «пузырь» 7 требуемых размеров.

На фиг. 2 показаны также некоторые элементы электрического возбуждения преобразователя. К ним относятся центральный электрод 16 и металлический пленочный электрод 8, расположенный на концентраторе 1 и электрически связанный с держателем 9, который одновременно служит наружным электродом коаксиального ввода. На фиг. 2 позиция 17 обозначает фиксирующую центральный электрод 16 диэлектрическую шайбу, а позиция 18 — накидную наружную гайку коаксиального разъемного соединения.

Управление диаграммой излучения линзовой системы осуществляется раздельным вращением внутренней 11 и наружной 13 втулок. При вращении втулки 1! изменяется расстояние между - концентратором 1 и фокусирующей линзой 2 и, следовательно, поперечные размеры части поверхности линзы 2, подверженной акустическому воздействию, что приводит к изменению апертурного угла диаграммы излучения. При вращении втулки 13 происходит изменение уровня согласующей жидкости внутри промежутка 3 и высоты воздушной прослойки («пузыря») 7, находящихся между концентратором и линзой 2, и изменение поперечных размеров той части поверхности концентратора 1, которая граничит со слоем воздуха 7, экранирующим акустическое излучение, находящее с этой части концентратора. В результате произойдет раздвоение диаграммы излучения, причем возникает возможность изменения внутреннего угла ее лепестков. В совокупности с изменением величины внешнего раскрытия апертурного угла это дает возможность осуществлять изменение ширины и угла наклона лепестков

6 индикатрисы акустического излучения, формируемого линзовой системой.

В низкочастотной области ультразвукового диапазона высота воздушной прослойки 7, а следовательно, и затухание звука в ней, могут оказаться недостаточными для эффективного экранирования акустического излучения.

Вариант конструкции акустической линзовой системы, направленный на решение указанной проблемы путем использования сильно поглощающей жидкости, не смешивающейся с согласующей жидкостью и химически нейтральной к ней, приведен на фиг. 3.

Устройства концентрирующей и фокусирующей частей акустической системы и приспособление для изменения расстояния концентратор — линза аналогичны изображенным на фиг. 2. В то же время конструкция регулятора уровня будет существенно отличаться от представленной на фиг. 2.

Поглощающая жидкость находится в резервуаре 19, связанном каналом 6 с промежутком 3 между концентратором 1 и линзой 2.

Под давлением упругой мембраны 20, прогибающейся при вращении винта 21, жидкость будет затекать в промежуток 3 и заполнять его центральную часть, поглощая излучение граничащего с ней участка концентратора! и образуя жидкостной «пузырь»

7. Эластичная прокладка 22 с прижимной гайкой 23 служат для герметизации резервуара 19.

Управление диаграммой осуществляется вращением втулки 11 и винта 21 подобно тому, как это делается в конструкции, изображенной на фиг. 2.

Таким образом, с помощью изобретения решается задача расширения функциональных возможностей акустической линзовой системы для акустического микроскопа при исследовании акустических свойств различных материалов и изделий за счет возможности создания акустических волн с различными диаграммами формируемого излучения.

Акустическая линзовая система для акустического микроскопа по авт. св. № 1514421, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности создания акустических волн с различными диаграммами излучения, концентратор снабжен каналом, сообщающимся с промежутком между концентратором и линзой, при этом канал выполнен с возможностью сообщения с акустически поглощающим или отражающим жидким или газообразным веществом и снабжен регулятором уровня заполняемого вещества.

1614857

302. 5 (.оста ни тел ь Л I I ее та «о в

Редактор Б. Данко Техрсд А Ерявн, и Корректор А. Осауленко

Заказ 3945 Тираж 370 Иодписнос

ВНИИi1И Госсднрсгвснгнн 0 комитета I1;> Ilçîáðñ син;: ", " l ятияги при ГКИТ (,C(.Р

l! 3035, Москва, )К -35. Ра, исв;I,>. tA., д. 4(5

Г1роизводственнг.-издательский комбннаг Иатснт,,тж прод, "л. Гагарина, 10l