专利名称：一种高速高精度的超声显微扫查装置的制作方法
一种高速高精度的超声显微扫查装置技术领域：
本发明设计制造了一种应用于超声显微检测中的高速高精度的超声显微扫查系统，适用于电子封装和复合材料的超声显微检测领域。二、背景技术
超声显微检测技术是检测电子封装等精密结构内部缺陷的一种非常有效的手段， 它是一种利用聚焦高频超声，通常为20MHz 300MHz，对物体表面、亚表面及其内部一定深度内的细微结构显微成像，进行可视化观察的技术，它主要是针对半导体器件、芯片、材料内部的失效分析，可以检查材料内部的晶格结构，杂质颗粒、内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡等。
在超声显微检测中，要提高检测精度，首先需要高频率、小直径的换能器，制作稳定的高频换能器目前是一个技术难点。超声波频率的提高使得超声波的穿透能力下降，衰减迅速，检测信号强度很弱，所以高频超声检测对信号放大技术、信号防屏蔽技术、信号处理算法等都是一个挑战。其次，超声显微扫查需要高精度、高平稳性机械扫查装置，以及高度稳定的扫查平台，以及精确的运动控制算法，才能保证足够的缺陷检出率。另外，由于扫查精度很高，扫查点数多，数据量大，超声显微扫查系统必须采用高效率的触发与采集模式以及存储模式。三、发明内容
本发明的目的是提供一整套高速高精度的超声显微扫查装置及配套扫查软件的设计和制造方案。
本发明使用聚焦声透镜，利用超声脉冲回波扫查原理，设计制造一套超声显微扫查装置，理论检测分辨率达到3 μ m。根据检测精度的需要，计算所需换能器的形式、频率、聚焦等参数，选取高精度的电机和丝杠，组成工作平台，并采用高性能的运动控制卡、高频数据采集卡，及高频脉冲收发仪，组建超声显微扫查系统。以本装置为基础，设计编写一套超声显微扫查软件，可进行超声C成像、B成像，扫查速度可达1. 5m/s，支持编码器硬件触发功能，提供跟踪闸门功能，可采集全波数据，并集成采集数据后处理模块。四

图1聚焦声透镜脉冲回波扫查原理示意图
1-压电晶片，2-声透镜，3-耦合液体，4-被测物体
图2扫查机构示意图
1-聚焦轴导轨，2-扫查轴导轨，3-索引轴导轨，4-大理石工作台，5-超声换能器
6-水槽，7-辅助导轨
图3超声显微扫查系统结构示意图五具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式
进行详细说明
1.声透镜
图1为脉冲回波式聚焦探头检测示意图。脉冲回波式超声显微扫查的探头必须为聚焦探头，其中集合了声透镜。声透镜一端是平整光滑的表面，用于耦合超声换能器，另一表面上有一个凹的聚焦球面，在透镜和试样中间必须充满耦合液，通常为水。
2.分辨率
超声显微镜的分辨率理论上可以用瑞利准则来估算，即分辨率主要由声波的波长决定。波长λ的平面波孔径％、焦距q的透镜聚焦，焦平面上振幅分布为
权利要求
1.一种高速高精度的超声显微扫查装置，其特征在于它包括基于高频聚焦超声换能器和高频数据采集卡的脉冲回波扫查，直接内存存取(DMA)技术，基于光栅尺编码器触发的高速扫查技术。
2.根据权利要求1所述的基于高频聚焦超声换能器和高频数据采集卡的脉冲回波扫查，其特征在于高频聚焦超声换能器频率达到50-500MHZ，理论分辨力最高可达3iim ;高频数据采集卡采集频率可达4GHz。
3.根据权利要求1所述的基于直接内存存取技术的高速扫查，其特征在于将直接内存存取(DMA)技术应用于超声显微扫查装置，将采集数据直接存入数据采集卡内存中，当数据达到一定数量时统一传入计算机内存，减少了传输次数，提高传输效率。
4.根据权利要求1所述的基于光栅尺编码器触发的高速扫查技术，其特征在于将编码器触发技术应用于超声显微扫查装置，光栅尺编码器根据位置发送脉冲给数据采集卡，数据采集卡根据脉冲数产生触发信号，并进行自动采集，避免了计算机的查询式位置判断，提高扫查效率与精度。
全文摘要
本发明设计了一套高速高精度的超声显微扫查装置，适用于电子封装、复合材料及医学应用的超声检测领域。本装置的扫查定位精度为0.1μm，采用中心频率为50MHz以上的高频聚焦换能器，采样频率为4GHz的高频数据采集卡，以及通频带为1-500MHz的脉冲收发仪，使用高效率的编码器硬件触发和DMA存储，扫查理论分辨率可达3μm，扫查速度可达1.5m/s。本装置配套有自行研制的超声显微扫查软件，可进行超声C成像、B成像，提供跟踪闸门功能，并集成全波数据采集和数据后处理模块。
文档编号G01N29/265GK103018339SQ20111028831
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者徐春广, 门伯龙, 刘中柱, 赵新玉, 肖定国, 郭祥辉, 杨柳, 王宏博, 阎红娟 申请人:北京理工大学