Акустическая линзовая система для акустического микроскопа

)5 В 06 В 3/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) АКУСТ ТЕМА ДЛЯ СКОПА (57) Изобре разрушающе волнами и м кой микроск ЧЕСКАЯ ЛИНЗОВАЯ СИСАКУСТИЧЕСКОГО МИКРОение относится к о контроля ул ожет применятьс пии при исс,.едосредствам нетразвуковыми я в акустичесвании акустиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ческик свойств материалов и из,1 с, пп. Акустическая линзовая система содержит подвижный кон цен; ратор 1, а к стичс. Н ю ,низу 2 и слой акустически сгласукцс жидкости в промежутке 3 между ними. Концентратор 1 с:абжен каналом 6, со. цаонимся с промежутком 3, при атом си;л выполнен с возможостью сообщения с акустически поглощающим или отражающим жидким или газообразным веществом и сиги. жен регулятором Овня. Возможность рс - лирования уровня заполняемого вецества обеспечивает возможность изменения пири. нь и наклона лсестков индикатрисы скус тического излучения, формируемого кдической системой. 3 ил.зИзобретение относится к средствам неразрушаюшего контроля ультразвуковыми волнами, может применяться в сканируюшей 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. Позициейобозначено положение подвижного концентратора после его смешения. В состав акустической линзовой системы входят также акустическая линза 2 и слой звукопроводяшей акусти чески согласуюшей 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. При этом канал 6 выполнен с возможностью сообщения с акустически поглощающим или отражающим жидким или газообразным зешеством и снабжен регулятором уровня заполнения части (пузыря ) 7 промежутка 3 этим вешеством.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, сходяшаяся сферическая или цилиндрическая акустическая волна после прохождения промежутка 3, заполненного звукопроводящей 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 преломление акустической волны и фокусиоовка ее на исследуемом объекте 5.На фиг. 7 схематически изображен ходакустических лучей в системе. В положении 1 подвижного концентратора показан ход крайнего луча ААО. После смещения концентратора в положение 1 этот луч переместится в АА,О, что приведет к изменению апертурного угла от (ООА к (ООАь т. е. к изменению диаграммы акустического 10 излучения, воздействующего на исследуемыйобъект 5.С помощью регулятора уровня внутрьпромежутка 3 между концентратором 1 и линзой 2 через канал 6 может быть введена ) . некоторая регулируемая порция жидкого илигазообразного вещества, образующего в промежутке 3 пузырь 7, который отражает или поглощает падающее на него излучение граничашей с ним части концентратора 1.В результате диаграмма излучения акус тической линзовой системы, имевшая до этого в сечении однолепестковую форму, станет двухлепестковой. Внутренней границей одного из лепестков будет луч ВВО 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 ввоЗ 0 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 конструкцияакустической линзовой системы в варианте со звукоэкранировкой с помощью воздушной прослойки. В конструкции можно выделить пять ос.ювных составляющих частей: концентрирующую, фокусируюшую, 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 концентратора 1, на одну из поверхностей которого нанесен слой преобразователя, а поверх преобразователя металлический пленочный электрод 8. Концентратор закреплен в держателе 9.Фокусируюшая часть включает фокусируюшую линзу 2, жестко закрепленнуо в обойме 10. Промежуток между концентратороми фокусируюшей линзой 2 заполнен акустически согласующей жидкостью 3.Приспособление для изменения расстояния концентратор - линза включает втулку 11 внутреннюю, находящуюся в резьбовом соединении с обоймой 1 О и врашательном сФормула изобретения 45 50 55 5даржателем 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 концентратороми 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 5 10 15 20 25 30 35 40 6индикатрисы 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. Юо 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.Составитель Л 111 естдовТехрсд А К 1,ыв:., и Корректор АТирзж 37 Ч .1 олнисноежо комитеты но изобргив;: н"к 1 ятияги прМосквы, )К .35, Рах иск а иыгь, д. 45ельский ко 1 биндг 11 дтснт,:, ж оро;ул.