超声波扫描显微镜工作原理
超声生物显微镜(UBM)
安全性高
无辐射，对孕妇和儿童等特殊 人群适用。
应用领域
眼科
用于诊断眼部疾病，如 青光眼、白内障、视网
膜脱离等。
耳鼻喉科
用于观察和诊断耳部、 鼻部和咽喉部疾病。
皮肤科
其他领域
用于观察皮肤结构和病 变，如皮肤肿瘤、瘢痕
等。
如整形外科、神经外科 等也可利用UBM进行诊
04 UBM的临床应用
眼科应用
青光眼诊断
UBM可以清晰地显示眼内结构，有助于青光眼的早期诊断和病情 评估。
晶状体和玻璃体疾病诊断
UBM能够观察晶状体和玻璃体的细微结构，对晶状体脱位、玻璃 体混浊等疾病的诊断具有重要价值。
眼外伤评估
对于眼外伤患者，UBM可以评估眼球壁的完整性、眼内出血和组 织损伤情况。
超声生物显微镜(UBM)
contents
目录
• 超声生物显微镜(UBM)简介 • UBM的组成与操作 • UBM的图像解析 • UBM的临床应用 • UBM的未来发展与挑战
01 超声生物显微镜(UBM)简 介
定义与工作原理
定义
超声生物显微镜（UBM）是一种 非侵入性的医学影像技术，用于观 察和诊断人体内部结构和疾病。
临床认知度
03
加强超声生物显微镜在临床实践中的宣传和推广，提高医生对
其应用价值的认识。
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感谢您的观看
工作原理
UBM利用高频超声波（通常在 50-100MHz之间）穿透皮肤和软 组织，通过计算机处理回声信号 形成二维或三维图像。
特点与优势
01
02
03
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山东c-sam超声波显微镜工作原理
山东c-sam超声波显微镜工作原理
C-SAM超声波显微镜是一种非破坏性的检测设备，主要应用于半导体产业、电子器件、航空航天、工业制造等领域，用于检测材料内部的缺陷、异物、裂纹等。
在实际应用中，
C-SAM超声波显微镜具有灵敏度高、分辨率高、无损检测等优点，因此，被广泛应用于各
个领域。
C-SAM超声波显微镜的工作原理是利用超声波在固体材料中的传播规律来检测材料内
部的缺陷。
超声波是一种机械波，其传播速度和反射特性因材料的声学性质而异。
当超声
波传播到材料的表面时，会被部分反射回来，当遇到材料内部的缺陷时，超声波将穿过缺
陷并产生相应的反射信号。
C-SAM超声波显微镜通过检测这些反射信号并对其进行分析，可以获得材料内部缺陷的信息。
C-SAM超声波显微镜主要包括超声发射器、超声接收器、控制器和图像处理软件等组
成部分。
超声发射器主要用于产生超声波信号，它将电能转换成机械波能量，使超声波信
号以一定频率和幅度在材料中传播。
超声接收器主要用于接收从材料中反射回来的超声波
信号，并将其转换为电能信号。
控制器主要用于控制发射器和接收器的工作状态，并将接
收到的信号传输到计算机中进行处理。
图像处理软件主要用于对信号进行处理和分析，并
将检测结果显示出来。
总之，C-SAM超声波显微镜是一种高精度、高可靠性的非破坏性检测设备，在材料检
测和质量控制方面具有广泛的应用前景。
其工作原理简单明了，通过利用超声波在固体材
料中的传播规律来检测材料内部的缺陷，具有灵敏度高、分辨率高、无损检测等优点，是
现代工业生产过程中不可或缺的一部分。
超声扫描原理
超声扫描原理
超声扫描是一种诊断手段，利用声波的传播和反射原理来形成人体内部结构的影像。
超声波是一种机械波，其频率高于
20kHz，无法被人耳听到。
超声扫描仪由超声发声器和接收器组成。
发声器发出超声波，其对应的频率被选择为能够穿透人体组织的范围，这样可以有效地获取目标区域的信息。
当超声波传播到不同的组织边界或器官内部时，会发生反射、散射和折射。
接收器接收被反射回来的声波，并将其转化为电信号。
随后，这些电信号会被转化成图像，显示在监视器上。
超声波的强度和时间被用来确定反射物的距离。
通过改变发射和接收超声波的位置，可以获得物体在不同方向上的图像。
超声扫描的原理基于不同组织对超声波的传播速度和反射程度的不同。
由于声波的频率高、能量低，因此对人体组织没有损伤。
它可以用于检测内脏器官、肌肉、骨骼和血管等结构，同时还可以对胎儿进行评估。
总结来说，超声扫描利用超声波的传播和反射原理，通过发射和接收超声波，并将其转化为图像来显示人体内部结构。
它是一种安全、无创的影像学检查方法，被广泛应用于医学诊断和监测。
国外超声波扫描显微镜原理
国外超声波扫描显微镜原理
国外超声波扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscope，简称SAM）是一种利用超声波来观察和分析材料内部结构和性质的仪器。
它能够提供高分辨率的图像和材料特性的定量信息。
以下是SAM的基本原理：
1.超声波生成：SAM使用位于探头（transducer）中的压电
材料产生超声波。
当施加电信号时，压电材料会振动，将电能转换为机械能，生成超声波波束。
2.超声波传播：超声波从探头发出，通过材料中传播。
当超
声波与材料内部的界面或缺陷等物体交互作用时，会产生反射、散射和透射。
3.探测反射信号：SAM的探测部分也是压电材料的探头。
当
超声波与材料的界面或缺陷等物体发生反射，探头会接收到反射信号并将其转换为电信号。
4.形成图像：探头将接收到的反射信号传递给电信号处理系
统，根据反射信号的时间和振幅信息，计算出样品内部的各个位置的声速、衰减系数和反射率等参数，通过这些参数形成图像。
5.数据分析：通过对图像的分析和处理，可以提取出材料的
内部结构、损伤、界面等相关信息。
这些信息对于材料评估、质量控制和缺陷检测等方面具有重要意义。
SAM技术在微电子、材料科学、生物医学等领域中得到广泛应
用。
它可以帮助研究人员观察材料的微观结构、缺陷和性能，了解材料的质量、强度、粘附性等方面的特性。
需要注意的是，SAM的性能和精度与超声波频率、探头的设计和材料属性等参数有关。
因此，在实际应用中需要根据具体需求和样品特性进行适当的调整和优化。
超声波扫描显微镜原理
超声波扫描显微镜原理
超声波扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscope，简称SAM）是一种使用超声波作为探测信号的显微镜，它利用声波在不同介质中的传播速度差异来获取样品的内部结构和性质信息。
SAM的工作原理基于声波的传播和反射特性。
当超声波从声
源发出并照射到样品表面时，一部分声能会被表面反射回来，而另一部分则会进入样品内部。
超声波在不同材料之间传播时，由于材料的密度、弹性模量等物理性质的差异，声波的传播速度也会有所变化。
SAM利用接收器接收到的反射信号和透射信号，来构建样品
的剖面图或图像。
通过测量声波信号的传播时间差（Time of Flight），可以计算出声波在样品内部传播的距离。
基于声速
和时间之间的关系，可以绘制得出不同深度处的声速分布情况。
为了实现高分辨率的成像，SAM采用了扫描探头的方式。
探
头通常由压电材料制成，可以通过电压的变化来发射声波，并接收形成的回波信号。
通过固定探头与样品之间的距离，并控制探头位置的移动，可以扫描样品的不同区域，获得精确的声波传播时间差信号。
最终，利用这些信号可以重建出样品的微观结构图像。
超声波扫描显微镜在材料科学、生物医学以及微电子等领域有着广泛的应用。
它可以非破坏地观察材料的内部缺陷、结构和界面情况，对于微细结构的分析和质量检测具有重要的意义。
同时，由于超声波在生物组织中的传播特性，SAM也可以用于生物医学领域的生物组织成像、病变检测等应用。
超声波扫描显微镜sonscan
SKLMS 机械制造系统工程国家重点实验室
Advantage of Acoustic Micro Imaging (超声波微成像的优点)
超声波显微成像(AMI)利用高频率的超声波(一般在5MHz以上)探 测物体内的结构、缺陷、以及对材料做定性分析。
其优点如下： • Non Destructive (无损检测，非破坏性) • Sensitive inspection technique for bond evaluation (对粘结层面非常敏感) • Penetrates most materials (能穿透大多数的材料) • Subsurface structures (浅表层结构的分析) • Mechanical properties (材料力学性能的检测-非线性超声测试)
• Lower attenuation materials such as Si can be inspected using higher frequencies. (低衰减的材料：如硅材等能使用较高频率来扫描检测)
STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERING
Greater Penetration
5 MHz 15 MHz 30 MHz 50 MHz 75 MHz
Higher Resolution
100 MHz 150 MHz
230 MHz 300 MHz
Sample Surface
Sample Back Surface
STATE KEY LABORATORY FOR MANUFACTURING SYSTEMS ENGINEERING
• The pressures generated at the focal spot are in the micro Joule range and are not harmful to even moderately delicate samples. • The pulse in the acoustic microscope has very low energy in comparison.
扫描声学显微技术_原理与应用
2. 声波会在材料界面，内部缺
陷或材料变化的地方发生反 射；
3. 能够聚焦，能够沿直线传输； 4. 对材料非破坏性。
• 材料的声学特性
1. 密度( )
2. 声速(C)
3. 声阻(Z)
• Z= C
材料
密度 纵波速 声阻 (kg/m2s)E
(g/cm3) (m/s) 6
水(200 C) 酒精 (200 C) 空气(200 C) 硅 金 铜 铝 环氧树脂 树 脂 (IC) 玻 璃 (石 英 ) 氧 化 铝 (AL2O3)
1.00
0.79
0.00 2.33 19.3 8.90 2.70 1.20 1.72 2.70 3.80
1483
1168
344 8600 3240 4700 6260 2600 3930 5570 10410
1.48
0.92
0.00 20.04 62.53 41.83 16.90 3.12 6.76 15.04 39.56
的着色；
4. 更换合适频率的探头。
波形的判断与正确的着色
Bulk Scan （块状扫描）
Focus
Gain
Gate
Analysis of A-Scan
Loss of Back Echo “Acoustic Shadow” effect
The Loss of Back Echo Scan can be used to confirm the presence of delaminations in a similar manner as Thru-Scan™. The ultrasound will not pass through an air gap and whenGain the inspection is done under a defect an acoustic shadow will Faopcpuesar.
扫描显微镜成像原理
扫描显微镜成像原理
扫描显微镜是一种关键的现代科学仪器，用于高分辨率观察微观尺度下的样本。
它的
原理基于扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）。
扫描显微镜能够通过探测样本表面的反射或散射电子来生成图像。
扫描显微镜的成像原理可以简单概括为以下几个步骤：准备样本、扫描电子束、探测
信号、生成图像。
必须准备好要观察的样本。
这通常涉及到将样本表面涂覆上一层导电物质，例如金属。
导电物质的涂覆可以确保电子束在样本表面上的有效扫描和散射，以获得更清晰的图像。
接下来，通过对样本表面的电子束扫描，电子束与样本表面的原子和分子发生相互作用。
在此过程中，电子束会以不同的方式与样本表面上的物质相互作用，例如散射、反射
或透射。
然后，通过探测这些与电子束交互作用的信号，可以获取有关样本表面拓扑、形貌和
化学组成等信息。
常用的探测信号包括二次电子和反射电子。
通过对从样本表面得到的信号进行处理和分析，可以生成一张高分辨率的图像。
图像
的生成通常会涉及到对信号进行放大、滤波和转化为亮度等级等过程。
扫描显微镜通过探测样本表面的反射或散射电子，利用电子束的扫描来观察并记录样
本表面的形貌、结构和化学组成等信息。
其原理和技术的发展使得我们能够更全面、深入
地了解微观世界。
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超声波扫描显微镜工作原理
超声波扫描显微镜，英文是：Scanning Acoustic Microscope，简称SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也简称：C-SAM。
现在做失效分析的实验室里，这个设备直接被通称为C-SAM，就像X射线透射机被通称为X-Ray一样。
超声波扫描显微镜有两种工作模式：基于超声波脉冲反射和透射模式工作的。
反射模式是主要的工作模式，它的特点是分辨率高，对待测样品厚度的没有限制。
透射模式只在半导体企业中用作
器件筛选。
超声显微镜的核心就是带压电陶瓷的微
波链，压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生
短的声脉冲，随后这些声脉冲被声透镜聚焦在一
起，超声波扫描显微镜的这个带压电陶瓷的部件
叫换能器，英文是：Transducer。
换能器既能把
电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射
或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统
进行处理。
换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离
开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般
是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。
耦合
介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声
波信号在一些稀疏介质中传播是，会快速衰减。
样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。
换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。
每只换能器都有其特定的超声波频率，凯斯安公司可以针对用户的需要特别配置。
这个过程就是超声波扫描显微镜反射工作模式的基本过程。
另一种超声显微镜的工作模式叫透射模式。
透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。
根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。
超声波显微镜在失效分析中的应用
•晶圆面处分层缺陷
•锡球、晶圆、或填胶中的开裂
•晶圆的倾斜
•各种可能之孔洞（晶圆接合面、锡球、填胶…等）
超声波显微镜的在失效分析中的优势
•非破坏性、无损检测材料或IC芯片内部结构
•可分层扫描、多层扫描
•实施、直观的图像及分析
•缺陷的测量及缺陷面积和数量统计
•可显示材料内部的三维图像
•对人体是没有伤害的
•可检测各种缺陷（裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞、孔洞等）
超声波扫描显微镜的应用领域
•半导体电子行业：半导体晶圆片、封装器件、大功率器件IGBT、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等;
•材料行业：复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、超导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等；
•生物医学：活体细胞动态研究、骨骼、血管的研究等.。