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JPH071253B2 - Ultrasonic detector - Google Patents
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JPH071253B2 - Ultrasonic detector - Google Patents

Ultrasonic detector

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Publication number
JPH071253B2
JPH071253B2 JP2180900A JP18090090A JPH071253B2 JP H071253 B2 JPH071253 B2 JP H071253B2 JP 2180900 A JP2180900 A JP 2180900A JP 18090090 A JP18090090 A JP 18090090A JP H071253 B2 JPH071253 B2 JP H071253B2
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JP
Japan
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mirror
light
dut
measured
image
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JP2180900A
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修 松本
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Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、物質表面の、超音波による変化を測定する
ことによって物質内部情報を得るための超音波検出装置
に関する。
The present invention relates to an ultrasonic detection device for obtaining internal information of a substance by measuring a change of the substance surface caused by ultrasonic waves.

【従来の技術】[Prior art]

従来、非破壊で、材料内部の観察をするための装置とし
て、超音波顕微鏡がある。 この超音波顕微鏡1は、第2図に示されるように、トラ
ンスデューサ2に、数100MHz〜数GHzの電気信号を印加
させて発生した超音波を音響レンズ3によって集束さ
せ、被測定物4の表面に入射させるものである。 このとき、超音波は被測定物4の表面で反射・散乱さ
れ、トランデューサ1に戻ってくる超音波を電気信号に
変換することによって、被測定物4の表面情報を得るこ
とができる。 第3図は、従来の走査型超音波顕微鏡5を示すものであ
る。 この走査型超音波顕微鏡5は、被測定物4の裏側に液体
6を介してトランスデューサ2を密着させ、被測定物4
に超音波を印加し、一方、被測定物4の、トランスデュ
ーサ2と反対側の表面に、レーザビーム7を、ミラー8A
及びレンズ9を介して入射させ、被測定物4の表面から
の反射波を、レンズ9及びミラー8Bを介して取出すもの
である。 このとき、被測定物4内部の欠陥等により超音波が散乱
・回析を起こし、これにより被測定物4の表面状態が変
化し、この表面を前記ミラー8Aにより、レーザビーム7
を偏向走査することによって、被測定物4内部の状態を
知ることができる。
Conventionally, there is an ultrasonic microscope as a non-destructive apparatus for observing the inside of a material. As shown in FIG. 2, this ultrasonic microscope 1 focuses ultrasonic waves generated by applying an electric signal of several 100 MHz to several GHz to a transducer 2 by means of an acoustic lens 3, and the surface of the DUT 4 is measured. Is to be incident on. At this time, the ultrasonic wave is reflected / scattered on the surface of the DUT 4, and the surface information of the DUT 4 can be obtained by converting the ultrasonic wave returning to the transducer 1 into an electric signal. FIG. 3 shows a conventional scanning acoustic microscope 5. In this scanning ultrasonic microscope 5, the transducer 2 is brought into close contact with the back side of the DUT 4 via the liquid 6, and
Ultrasonic waves are applied to the laser beam 7 on the surface of the DUT 4 opposite to the transducer 2 and the mirror 8A.
The reflected wave from the surface of the DUT 4 is extracted via the lens 9 and the mirror 8B. At this time, ultrasonic waves are scattered and diffracted due to defects inside the DUT 4, which changes the surface state of the DUT 4, and the surface of the DUT 4 is changed by the mirror 8A.
It is possible to know the state inside the DUT 4 by deflecting and scanning.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

前記第2図の従来の超音波顕微鏡1は、被測定物4と音
響レンズ3を相対的に移動させて走査しなければなら
ず、又、第3図の走査型超音波顕微鏡5の場合も、ミラ
ー8Aでレーザビームを偏向走査するものであるため、共
にリアルタイムでの観測が不可能であるという問題点が
あった。 この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、被測定物の内部情報をリアルタイムで得ること
ができる超音波検出装置を提供することを目的とする。
The conventional ultrasonic microscope 1 shown in FIG. 2 has to move by moving the DUT 4 and the acoustic lens 3 relative to each other, and in the case of the scanning ultrasonic microscope 5 shown in FIG. However, since the mirror 8A deflects and scans the laser beam, there is a problem that real-time observation is impossible. The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic detection device capable of obtaining internal information of an object to be measured in real time.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この発明は、被測定物を超音波振動させる加振手段と、
前記被測定物の被測定表面に取付けられるミラーと、こ
のミラーを照射するための光源と、この光源からの光
の、前記ミラーによる反射光を結像させる結像系と、こ
の結像系による前記ミラーの結像位置で、反射光軸と直
交した面内に配置されたイメージセンサと、を含んで超
音波検出装置を構成することにより上記目的を達成する
ものである。 又、前記超音波検出装置において、前記結像系に、前記
ミラーからの反射光中の0次光成分をカットする0次光
カット手段を配置することにより上記目的を達成するも
のである。
The present invention is a vibrating means for ultrasonically vibrating an object to be measured,
A mirror attached to the surface to be measured of the object to be measured, a light source for irradiating the mirror, an image forming system for forming an image of the light from the light source reflected by the mirror, and the image forming system. The above object is achieved by constructing an ultrasonic detection device including an image sensor arranged in a plane orthogonal to the reflection optical axis at the image forming position of the mirror. Further, in the ultrasonic wave detecting device, the above-mentioned object is achieved by arranging, in the image forming system, a 0th-order light cutting means for cutting a 0th-order light component in the reflected light from the mirror.

【作用及び効果】[Action and effect]

この発明においては、超音波振動された被測定物表面か
らの反射光の結像位置にイメージセンサを設けているの
で、被測定物表面で反射された超音波の2次元分布をリ
アルタイムで知ることができ、且つ被測定物内部の非破
壊測定を行うことができる。
In the present invention, since the image sensor is provided at the image forming position of the reflected light from the surface of the object to be ultrasonically vibrated, the two-dimensional distribution of the ultrasonic waves reflected on the surface of the object to be measured can be known in real time. In addition, it is possible to perform nondestructive measurement inside the object to be measured.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 本発明の実施例に係る超音波検出装置10は、被測定物12
を超音波振動させるために、該被測定物12の裏面(図に
おいて下側面)に取付けられたトランスデューサ14と、
前記被測定物12の、図において上側の表面12Aに、液体1
6を介して、該表面12Aと平行に取付けられ、液体16側に
ミラー18が形成されたガラス板20と、このガラス板20の
表面側から、前記ミラー18に対して、ハーフミラー22を
介してレーザ光を照射するためのレーザ光源24と、この
レーザ光源24からのレーザ光が前記ミラー18によって反
射・散乱された散乱光を結像させる結像系26と、この結
像系26による前記ミラー18の結像位置で、反射光軸と直
交した面内に配置されたイメージセンサ28とを備えて構
成されている。 前記結像系26は、前記ハーフミラー22とイメージセンサ
28との間に、ハーフミラー22側からレンズ30及びナイフ
エッジ32が配置されている。 前記ナイフエッジ32は、レンズ30によって集光される、
ミラー18からの反射光の集光点34の位置に配置され、0
次光、即ち直進光をカットして、散乱光のみがイメージ
センサ28に到達するようにしている。 前記被測定物12とトランスデューサ14との間に介在する
液体16は、両者を音響的に結合し、超音波の反射を減ら
すためのものである。 次に、上記実施例装置の作用について説明する。 被測定物12がトランスデューサ14により超音波振動を与
えられると、超音波は液体16を伝播し、ガラス板20のミ
ラー18に伝わる。 被測定物12の内部に欠陥等があった場合は、伝播される
超音波はここで散乱・回析を起こし、この結果、被測定
物12の表面12Aの表面状態を変化させる。 前記ガラス板20は、液体16を介して被測定物12に音響的
に結合されているために、ガラス板20に入射する超音波
の2次元強度は、即ち、被測定物12の内部の欠陥等に対
応したものとなる。 従って、超音波により加振されることにより、ミラー18
の表面には、被測定物12の内部情報に対応する微細な凹
凸が発生する。 レーザ光源24から出射され、ハーフミラー22によって反
射され、ガラス板20を透過してミラー18に到達するレー
ザ光は、前記ミラー18に形成された微細な凹凸によって
散乱される。 ミラー18によって散乱・反射されたレーザ光は、ハーフ
ミラー22を通って、レンズ30により集光され、イメージ
センサ28上に結像する。 このとき、集光点34に配置されたナイフエッジ32によっ
て直進光が遮られ、散乱光のみがイメージセンサ28に到
達する。 このイメージセンサ28上に結像したミラー表面の像は、
ミラー18表面の微細な凹凸に対応したものとなる。換言
すれば、ミラー18表面における超音波強度の分布に応じ
た像ができることになる。従って、この像をイメージセ
ンサ28によって2次元的に読出すことにより、ガラス板
20に入射する超音波の2次元強度の測定ができる。 従って、この実施例では、レーザビームを走査させたり
することなく、被測定物12の内部情報を、イメージセン
サ28によって、2次元的にリアルタイムで観測すること
ができる。 なお、上記実施例において、0次光カットの手段として
ナイフエッジ32が用いられているが、これは、直進光を
カットして散乱光のみとすることにより、イメージセン
サ28上の像のコントラストを改善するものであり、他の
0次光カット手段を設けるようにしてもよい。例えば、
空間フィルタ等がある。 又、イメージセンサ28上の像のコントラストが0次光カ
ット手段を設けなくてもよい程度であれば、ナイフエッ
ジ等の0次光カット手段を設ける必要はない。 更に、前記実施例において、被測定物12はトランスデュ
ーサ14によって超音波振動を与えられるようになってい
るが、これは、要すれば被測定物12を超音波振動させる
ことができるものであればよく、従って、光パルスを被
測定物12に照射することによって、該被測定物12も超音
波振動させるような加振手段であってもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The ultrasonic detection device 10 according to the embodiment of the present invention is the object to be measured 12
A transducer 14 attached to the back surface (lower surface in the figure) of the DUT 12 for ultrasonically vibrating,
On the upper surface 12A of the DUT 12 in the drawing, the liquid 1
6, a glass plate 20 mounted in parallel with the surface 12A and having a mirror 18 formed on the liquid 16 side, and a half mirror 22 from the surface side of the glass plate 20 to the mirror 18. Laser light source 24 for irradiating the laser light with a laser beam, an image forming system 26 for forming an image of the scattered light reflected and scattered by the mirror 18 from the laser light source 24, and the image forming system 26 The image sensor 28 is arranged in a plane orthogonal to the reflected optical axis at the image forming position of the mirror 18. The imaging system 26 includes the half mirror 22 and an image sensor.
A lens 30 and a knife edge 32 are disposed between the lens 30 and the half mirror 22 from the half mirror 22 side. The knife edge 32 is focused by a lens 30,
It is arranged at the position of the focal point 34 of the reflected light from the mirror 18,
Next light, that is, straight light is cut off so that only scattered light reaches the image sensor 28. The liquid 16 interposed between the DUT 12 and the transducer 14 is for acoustically coupling the two and reducing the reflection of ultrasonic waves. Next, the operation of the apparatus of the above embodiment will be described. When the object to be measured 12 is ultrasonically vibrated by the transducer 14, the ultrasonic wave propagates through the liquid 16 and reaches the mirror 18 of the glass plate 20. If there is a defect or the like inside the DUT 12, the propagated ultrasonic waves scatter and diffract there, and as a result, the surface state of the surface 12A of the DUT 12 is changed. Since the glass plate 20 is acoustically coupled to the DUT 12 through the liquid 16, the two-dimensional intensity of the ultrasonic waves incident on the glass plate 20 is a defect inside the DUT 12. And so on. Therefore, by being excited by ultrasonic waves, the mirror 18
Fine irregularities corresponding to the internal information of the object to be measured 12 are generated on the surface of the. The laser light emitted from the laser light source 24, reflected by the half mirror 22, transmitted through the glass plate 20, and reaches the mirror 18 is scattered by the fine unevenness formed on the mirror 18. The laser light scattered and reflected by the mirror 18 passes through the half mirror 22, is condensed by the lens 30, and forms an image on the image sensor 28. At this time, the straight-advancing light is blocked by the knife edge 32 arranged at the converging point 34, and only the scattered light reaches the image sensor 28. The image of the mirror surface formed on the image sensor 28 is
It corresponds to the fine irregularities on the surface of the mirror 18. In other words, an image corresponding to the ultrasonic intensity distribution on the surface of the mirror 18 can be formed. Therefore, by reading this image two-dimensionally by the image sensor 28, the glass plate
It is possible to measure the two-dimensional intensity of ultrasonic waves incident on 20. Therefore, in this embodiment, the internal information of the DUT 12 can be two-dimensionally observed in real time by the image sensor 28 without scanning the laser beam. In the above embodiment, the knife edge 32 is used as a means for cutting the 0th-order light, but this cuts the straight light to leave only the scattered light, so that the image contrast on the image sensor 28 is improved. This is an improvement, and other 0th-order light cutting means may be provided. For example,
There are spatial filters, etc. Further, if the contrast of the image on the image sensor 28 is such that the 0th order light cutting means need not be provided, it is not necessary to provide the 0th order light cutting means such as a knife edge. Further, in the above-described embodiment, the DUT 12 is adapted to be ultrasonically vibrated by the transducer 14. However, if this is required, the DUT 12 can be ultrasonically vibrated. Therefore, the oscillating means may also be used to oscillate the object to be measured 12 with ultrasonic waves by irradiating the object to be measured 12 with a light pulse.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る超音波検出装置の実施例を示す断
面図、第2図は従来の超音波顕微鏡の概要を示す斜視
図、第3図は更に他の従来の超音波顕微鏡の概要を示す
斜視図である。 10……超音波検出装置、12……被測定物、12A……表
面、14……トランスデューサ、18……ミラー、24……レ
ーザ光源、26……結像系、28……イメージセンサ、32…
…ナイフエッジ。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an ultrasonic detecting apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an outline of a conventional ultrasonic microscope, and FIG. 3 is an outline of yet another conventional ultrasonic microscope. FIG. 10 ... Ultrasonic wave detector, 12 ... Object to be measured, 12A ... Surface, 14 ... Transducer, 18 ... Mirror, 24 ... Laser light source, 26 ... Imaging system, 28 ... Image sensor, 32 …
… Knife edge.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定物を超音波振動させる加振手段と、
前記被測定物の被測定表面に取付けられるミラーと、こ
のミラーを照射するための光源と、この光源からの光
の、前記ミラーによる反射光を結像させる結像系と、こ
の結像系による前記ミラーの結像位置で、反射光軸と直
交した面内に配置されたイメージセンサと、を有してな
る超音波検出装置。
1. Exciting means for ultrasonically vibrating an object to be measured,
A mirror attached to the surface to be measured of the object to be measured, a light source for irradiating the mirror, an image forming system for forming an image of the light from the light source reflected by the mirror, and the image forming system. And an image sensor arranged in a plane orthogonal to the reflection optical axis at the image forming position of the mirror.
【請求項2】請求項1において、前記結像系に、前記ミ
ラーからの反射光中の0次光成分をカットする0次光カ
ット手段を配置したことを特徴とする超音波検出装置。
2. The ultrasonic detecting apparatus according to claim 1, wherein the image forming system is provided with 0th-order light cutting means for cutting a 0th-order light component in reflected light from the mirror.
JP2180900A 1990-07-09 1990-07-09 Ultrasonic detector Expired - Lifetime JPH071253B2 (en)

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JPH0466864A JPH0466864A (en) 1992-03-03
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ID=16091276

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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED PHYSICS LETTERS=1969 *
MATERIALS EVALUATION=1986 *

Also Published As

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JPH0466864A (en) 1992-03-03

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