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超声波扫描显微镜,超声波扫描检测仪,超声波扫描显微检测系统
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超声波扫描显微镜常用专业术语解释说明
  超声波扫描显微镜,Scanning Acoustic Microscope (SAM),利用不同材料对超声波声阻抗的不同、吸收和反射程度的不同,来探测半导体等各种元器件的内部结构、缺陷等,对元器件及材料做定性分析,是目前纳米技术研究中非常重要的无损检测手段。下面的超声波扫描显微镜常用专业术语解释说明,供大家学习了解:
超声波扫描显微镜常用专业术语解释说明
超声波扫描显微镜常用专业术语解释说明
  压电效应(英语:Piezoelectricity),是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象,分为正压电效应和逆压电效应。当压电材料受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷,当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变,其电荷密度与外机械力成正比,这种现象称为正压电效应。相反,当在压电材料极化方向上施加电场,这些压电材料也会发生变形,电场去掉后,压电材料的变形随之消失,其形变量与外电场强度成正比,这种现象称为逆压电效应。超声波扫描显微镜就是利用压电效应产生和侦测超声波信号的。
  压电材料,有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式,使得材料有应力场与电场耦合的效应。根据材料的种类,压电材料可以分成压电单晶体、压电多晶体(压电陶瓷)、压电聚合物和压电复合材料四种。根据具体的材料形态,则可以分为压电体材料和压电薄膜两大类。超声波扫描显微镜探头(超声波换能器)采用的就是压电材料,发生和探测特定频率的超声波信号,实现无损检测扫描成像。
  谐振频率:当外加电压等于压电陶瓷的固有频率时,就会发生压电谐振,此时机械振动的振幅突然增大,声波信号输出达到最佳。发生压电谐振时的频率被称作谐振频率。
  超声波扫描显微镜探头(Probe),超声波换能器(Transducer),是一种单晶纵波探头,在探头上安装聚焦透镜,在给定频率和晶片尺寸所允许的聚焦范围内进行球形或圆柱形聚焦,在检测工件的某些特殊区域时提高探头的灵敏度和检测性能,从而可迅速对工件进行扫查。
  纵波:质点振动方向与传播方向相同的波。纵波的波长定义为相邻的两个密部或疏部之间的距离。超声波扫描显微镜利用的就是纵波。
  剪切波:横波(S波)的另一种叫法,是指质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。在超声检测中一般只有斜探头才能发出横波。
  阻尼控制:是指激励力的频率在受迫振动系统的共振频率附近的一个频段内,系统所表现出的振动性质。这时,振动系统的阻抗主要决定于系统的阻尼。振动的速度近似与频率无关,而与阻尼常数成正比。根据这一性质,可以用增大阻尼的方法,抑制系统(例如传声器、隔振器)在共振频率附近的响应峰值。
  振铃时间(Ringing):与铃声相似,超声波在产生和衰减的过程中要达到某一极限强度需要一个过程。该物理量表示的是超声换能器发出的超声波增强至最大振幅的90%或衰减至最大振幅的10%所需要的振荡周期数目,又被称作超声换能器的Q值。
  渡越时间检测:通过回波的返回时延和介质中的波速来测定特定两点或两层间距的检测方法。
  界面:两种相互接触材料之间的边界。
  脉冲-回波技术(Pulse-Echo):这种超声检测技术的过程分为两个步骤:发射模式,换能器向样品发射出高频超声脉冲;接收模式,超声波在样品界面反射回波被同一个换能器接收,转换为电信号进行处理。超声波扫描显微镜检测信息包括回波信号的振幅、相位、发射-接收的时间差等。
  超声波:超声波指的是频率大于20KHz的声波。用于超声波扫描显微镜无损检测的超声波一般都在1MHz以上。
  声阻抗:声阻抗用介质中的声速与介质的密度之积表示,是表征材料对声波吸收的一个物理量。声阻抗决定了界面上超声波反射能量和折射能量的分配。国际单位制中声阻抗的单位为Kg/s·m2。
  振幅:超声波扫描显微镜A-Scan波形中从波谷到波峰之间的垂直距离。
  衰减:声波在介质中传播声强的降低。
  声速:超声波扫描显微镜发出的声波在介质中传播的速度,其大小与介质的性质及状态有关。
  周期:物体作往复运动或物理量作周而复始的变化时,重复一次所经历的时间。
  水程:浸没检测时超声波扫描显微镜换能器至样品表面水的深度。
  波形:即超声回波的振幅-时间曲线。
  波长:定义为沿着波传播的方向,相对于平衡位置位移时刻相同的两个质点之间的距离。对于纵波是指相邻的两个疏部或密部之间的距离,对于横波是指相邻的两个波峰或波谷之间的距离。
  波列:是指以相同(或近似相同)的速度行进的,近似周期性的连续出现的有限个波。
  焦点:在超声学中,超声波扫描显微镜焦点指声束汇聚并达到最小直径和最大声压的点,超过这点,声束开始扩散。
  斯涅尔定律:又被称作光的折射定律,由荷兰数学家Willebrord Snell首先发现。其内容为:光入射到不同介质的界面上会发生反射和折射。其中入射光和折射光位于同一个平面上,并且与界面法线的夹角满足如下关系:n1sinθ1 = n2sinθ2,其中,n1和n2分别是两个介质的折射率,θ1和θ2分别是入射光(或折射光)与界面法线的夹角,叫做入射角和折射角。虽然斯涅尔定律最初是在光学中发现的,但是对于超声波在异质界面上的传播,斯涅尔定律同样适用。超声波传播规律-斯涅尔定律-超声波扫描显微镜
  反射:声波、光波或其他电磁波遇到其他的媒质分界面后,在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。典型应用就是超声波扫描显微镜反射式扫描。
  折射:波穿过不同的介质的时候传播方向会发生变化的现象。声波在声学性质不同的两种介质传播时界面上同样存在折射现象。
  扫描:超声波扫描显微镜换能器在被测物体表面移动,采集超声信号获得相应声学图像的过程。
  回差:扫描装置在移动过程中的滞差运动的量。
  灵敏度:表征超声波扫描显微镜对材料中的不连续状况(包括各种缺陷、分布不均等)的测量能力及反应能力。
  分辨率:对于超声波扫描显微镜系统,分辨率一般指系统对于分辨两束差别极小(包括深度、空间)的反射波的能力。
  可重复性:一个位置系统恢复到指定的某一个点精确度的衡量标准。为了估计位置系统工作时的偏移和回差,传动机构必须从相同的方向,以同样的移动速率、加速度及载荷水平移动至指定的位置。
  精确度:超声波扫描显微镜扫描过程中理论位置与实际位置的最大误差。它既可以是径向的,也可以是轴向的,反应了回差效应和滞后效应的影响。
  dB:分贝,声强的基本单位。分贝是一个纯计数单位,本意是表示两个量的比值大小,没有单位。在声学中,dB=20lg(P1/P0),其中P0为参考等级,P1为被测等级。
  动态范围:在特定增益下,超声波扫描显微镜A-Scan能够分辨的最大、最小反射区面积之比。
  回声:反射能量的标志。
  快速傅立叶变换(FFT):对数字波形快速进行傅立叶变换的一种迭代算法,是离散傅立叶变化的快速算法。傅立叶变换是一种积分变换,其基本思想最早由法国学者傅立叶傅立叶提出,故以其名字来命名,傅立叶变换的目的是把一个基于时间变量的函数分解为不同的频率分量,即将满足一定条件的某个基于时间的函数表示成三角函数(正弦和/或余弦函数)或者它们的积分的线性组合。常规的傅立叶变换算法运算量太大(涉及到复数运算),而FFT可以大幅度地降低常规傅立叶变换的运算量。傅立叶变换在信号处理领域中有着广泛的应用,例如用于设计超声波扫描显微镜滤波器和消除信号噪声。
  聚焦超声束:将超声的能量汇聚在特定的深度形成的超声波束流。
  频率:物理学上表示物质在单位时间内完成周期性变化的次数,单位为赫兹(Hz)。
  赫兹(Hz):频率单位。
  千赫(KHz):1KHz=1000Hz。
  兆赫(MHz):1MHz=106Hz。
  带宽:处于特定波幅范围内的频率响应的部分。在这种情况下,应该注意典型的超声波扫描显微镜探头不会在单一的频率下生成声波,而只能在以额定的频率值为中心的频率范围内生成声波。工业标准将这个带宽确定在–6dB(或半波幅)的位置处。一般来讲,带宽越宽,近表面轴向分辨率越好;带宽越窄,能量输出越高,因此灵敏度也越高。
  全屏高度:在超声波扫描显微镜A-Scan波形显示中作为评估和记录的最高点。
  增益控制:用于调节超声波扫描显微镜超声系统的放大系数,也可以认为是灵敏度控制。
  带通:一个滤波器中允许频段的频率范围。通常这个词作为修饰语用在“带通滤波器”中,而带通滤波器(band-pass filter)是只能允许特定频段的波通过而同时屏蔽其他频段。
  门限:在超声波扫描显微镜软件操作界面选择的一段作为检测或处理对象的时间范围。
  A扫描/A-Scan:超声波扫描显微镜在屏幕上显示实时超声波形数据的一种方法。横轴基线从左向右表示声波传播的时间,纵轴基线表示反射回波信号的振幅。
  B扫描/B-Scan:超声波扫描显微镜对被测物体在垂直截面(与超声波传播方向相同)上的超声显微像。
  C扫描/C-Scan:超声检测数据的一种表现形式,它显示了在A-Scan中门限确定的一个平面的声学图像。超声波扫描显微镜C-Scan图像中可以反映样品上特定深度每一点上回波信号的振幅变化及深度关系。
  透射扫描:在被测样品的下面放置一个接收探头,超声波扫描显微镜通过接收透过样品的声波进行成像的扫描方式。
  校正:与标准参照物进行比较,用以确定一台仪器或一个系统的精度或生成刻度。
  认证:指由国家认可的认证机构证明一个组织的产品、服务、管理体系符合相关标准、技术规范或其强制性要求的合格评定活动。
  耦合剂:一般为液体或半流质物体,充满换能器与被测样品之间,使得超声波能够传播,或者用于增进换能器与被测样品之间超声波的传播。超声波扫描显微镜通常采用去离子水作为耦合剂。
  无损检测从业人员规程:包含了从事无损检测人员的培训、考试、认证的管理规范。
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