Metoda pomiaru grubości ultradźwiękowego mikroskopu skaningowego
Jak działają ultradźwiękowe mikroskopy skaningowe
Pokazano schemat blokowy systemu ultradźwiękowego mikroskopu skaningowego. Odbiornik nadajnika ultradźwiękowego generuje impulsy ultradźwiękowe o określonej częstotliwości (od 5 MHz do 2 GHz) i dociera do próbki przez medium sprzęgające (takie jak woda dejonizowana, alkohol itp.). Ponieważ transmisja energii ultradźwiękowej wymaga, aby ośrodek był ciągły, nieciągłe interfejsy, takie jak pory, zanieczyszczenia, rozwarstwienia, pęknięcia itp. będą zakłócać propagację sygnałów ultradźwiękowych lub powodować odbicia sygnałów ultradźwiękowych. Gdy sygnał ultradźwiękowy przechodzi przez próbkę, ze względu na różnicę impedancji akustycznej różnych materiałów, na granicy faz pojawią się fale odbite z defektami lub słabym wiązaniem. Odbity sygnał echa odebrany przez przetwornik ultradźwiękowy jest przesyłany do karty akwizycji danych A/D przez odbiornik nadajnika ultradźwiękowego, a sygnał echa jest przetwarzany i wyświetlany na ekranie w postaci fali. Wewnętrzny obraz urządzenia odpowiadający kształtowi fali może być również wyświetlany na interfejsie operacyjnym. Trójosiowy system ruchu przenosi przetwornik ultradźwiękowy do skanowania badanego urządzenia z dużą prędkością i ostatecznie uzyskuje obraz ultradźwiękowy o wysokiej rozdzielczości odpowiedniego interfejsu.
Zasada ultradźwiękowego pomiaru grubości
Częstotliwość fal ultradźwiękowych jest wysoka, kierunkowość jest dobra, a prędkość dźwięku w ośrodku jednorodnym jest taka sama. Gdy impuls ultradźwiękowy generowany przez przetwornik ultradźwiękowy dociera do mierzonego obiektu przez środek sprzęgający, część sygnału ultradźwiękowego przenika przez mierzony obiekt, a druga część sygnału ultradźwiękowego jest odbijana od dolnej powierzchni obiektu. Przetwornik ultradźwiękowy odbiera echo odbite od dolnej powierzchni mierzonej warstwy, dokładnie oblicza czas przejścia fali ultradźwiękowej w obie strony i oblicza wartość grubości zgodnie ze wzorem 1. Z prędkości transmisji ultradźwiękowej konwencjonalnych materiałów w tabeli 1, można znaleźć niektóre powszechnie używane dane dotyczące prędkości.
Ultradźwiękowa metoda pomiaru grubości
Schematyczny diagram kształtu fali ultradźwiękowej pokazuje odpowiednią zależność między falą ultradźwiękową a jej przejściem przez urządzenie. Z tego powodu kluczem do metody pomiaru grubości jest znalezienie kształtu fali interesującej warstwy grubości, ustawienie bramki przedniej powierzchni urządzenia i ustawienie bramki danych w interesującej warstwie grubości. W oprogramowaniu Ultrasonic Scanning Microscope Smartscan kluczowe jest określenie grubości urządzenia oraz interesującej nas warstwy.
