Ultraäänimikroskoopin paksuuden mittausmenetelmä
Kuinka ultraäänimikroskoopit toimivat
Kuvassa on ultraäänipyyhkäisymikroskooppijärjestelmän lohkokaavio. Ultraäänilähetinvastaanotin tuottaa tietyn taajuuden (5 MHz - 2 GHz) ultraäänipulsseja ja saavuttaa näytteen kytkentäaineen (kuten deionisoidun veden, alkoholin jne.) kautta. Koska ultraäänienergian siirto vaatii väliaineen jatkuvan, epäjatkuvat rajapinnat, kuten huokoset, epäpuhtaudet, delaminaatiot, halkeamat jne. häiritsevät ultraäänisignaalien etenemistä tai aiheuttavat ultraäänisignaalien heijastuksia. Kun ultraäänisignaali kulkee näytteen läpi, eri materiaalien akustisten impedanssien eroista johtuen rajapinnalle ilmestyy heijastuneita aaltoja, joissa on vikoja tai huono sidos. Ultraäänianturin vastaanottama heijastunut kaikusignaali välitetään A/D-tiedonkeruukortille ultraäänilähettimen vastaanottimen kautta, ja kaikusignaali käsitellään ja näytetään näytöllä aaltomuodossa. Käyttöliittymässä voidaan näyttää myös aaltomuotoa vastaava laitteen sisäinen kuva. Kolmiakselinen liikejärjestelmä kuljettaa ultraäänianturia, joka skannaa testattavan laitteen suurella nopeudella, ja lopulta saa korkearesoluutioisen ultraäänikuvan vastaavasta rajapinnasta.
Ultraäänipaksuuden mittauksen periaate
Ultraääniaaltojen taajuus on korkea, suuntaavuus on hyvä ja äänen nopeus homogeenisessa väliaineessa on sama. Kun ultraäänianturin tuottama ultraäänipulssi saavuttaa mitatun kohteen kytkentäaineen kautta, osa ultraäänisignaalista tunkeutuu mitattuun kohteeseen ja toinen osa ultraäänisignaalista heijastuu kohteen pohjapinnalta. Ultraäänianturi vastaanottaa mitatun kerroksen pohjapinnan heijastaman kaiun, laskee tarkasti ultraääniaallon kiertoajan ja paksuusarvon kaavan 1 mukaisesti. Taulukon 1 tavanomaisten materiaalien ultraäänen lähetysnopeudesta joitain yleisesti käytettyjä nopeustietoja löytyy.
Ultraääni paksuuden mittausmenetelmä
Ultraääniaaltomuodon kaaviossa näkyy vastaava suhde ultraääniaallon ja sen kulkemisen välillä laitteen läpi. Siitä avain paksuuden mittausmenetelmään on löytää kiinnostavan paksuuskerroksen aaltomuoto, asettaa laitteen etupinnan portti ja asettaa dataportti kiinnostavaan paksuuskerrokseen. Ultrasonic Scanning Microscope Smartscan -ohjelmistossa avain on, kuinka laitteen paksuus ja kiinnostava kerros määritetään.
