Система фокусировки акустического излучения в твердотельных объектах
Патент 1623791
Авторы
Классы МПК
Система фокусировки акустического излучения в твердотельных объектах
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1623791 (51)5 В 06 В 3/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 4493930/10 (22) 26.07.88 (46) 30.01.91. Бюл. № 4 (71) Институт микроэлектроники АН СССР (72) К.А. Валиев, О.А. Жаров, В.Н. Репин и Е.И. Сухов (53) 534.232 (088.8) (56) Ультразвук. — Маленькая энциклопедия. Гл. ред. Голямина И.П., М.: Советская энциклопедия, !979. (54) СИСТЕМА ФОКУСИРОВКИ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТВЕРДОТЕЛЪНЫХ ОБЪЕКТАХ (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для акустического контроля материалов и изделий. Система фокусировки акустического излучения содержит акустическую линзу I, выполненную в виде шарового сегмента, на одной поверхности которого расположен пьезоэлектрический преобразователь 2, а на противоположной иммерсионный слой 3. Благодаря выбору толщины иммерсионного слоя, соотвстсгвующей определенному соотношению, связы вающему глубину расположения области фокусировки в объекте 4, радиус кривизны преобразователя 2, толщину линзы 1, относительные показатели преломления лиц «ы
1 и объекта 4, связанные через скорос1ь звука в иммерсионном слое 3, а также учиты вая апертурный угол излучения обеспечивают повышенную разрешаюгцую способ ность фокусирующей системы за счет меньшения лучевых аберраций. .«.и. ф-лы. л
1623791
Форм ула изобретения
30 (г — h)»
С =
ZZ n1 где r со я
35 где г ((ктввители Л 11lиигвк(>и
Р(z;Ihl(>f) М г((1().1 к(ик() 1("(р(кl А Крив ((к К ()f)f)t л г()() () К (),I 1 () í;I
Звк «(5)8 Тирихк I 1 (). 1ii11t III )I.
1(111!111111 Гi (! .1(ри)в(II>l()f h()tl)(l!1111)() и)()f>f)t t ииич и» гh()1. I. )I .1 ирll I ft I I I
I I:(>) 15), .М()скв,), ж:15>, Р Ix ii«h;i>I и;)6 . 1 4 ()
I I()())I I8() и >R(IIII() и)и I)t!Ii t h))é h() tl()llllи l «!1:) иг» I . )кl ((()() т, !, I,)l,((1111, I() f
Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для акустического контроля материалов и изделий, в конструкциях акустических дефектоскопов, микроскопов и томографов.
Цель изобретения повышение разрешающей способности за счет уменьшения лучевых аберраций.
На чертеже схематически изображена система фокусировки акустического излучения в твердотельных объектах и ход лучей в указанной системе, определяющих величину лучевых аберраций.
Система фокусировки акустического излучения содержит акустическую линзу 1, 15 выполненную в форме шарового сегмента, плоская поверхность которого обращена и параллельна поверхности исследуемого твердотельногo объекта. На сферической поверхности акустической линзы 1 расположен пьезоэлектрический преобразователь 2. Ко 0 второй поверхности линзы 1 примыкает иммерсионный слой 3, находящийся между линзой и исследуемым твердотельным объектом 4. В качестве иммерсионногo слоя может использоваться вода, а также жидкий гелий и рту ть.
Для снижения величины лучевых аберраций толщина иммерсионного слоя d должна задаваться соответствующей условию
Z. nl (лс ) к(п — — радиус кривизны сферической поверхности пьезопреобразовател я;
h -- высота шарового сегмента;
ni, n) относительные показатели преломления акустической линзы и твердотельного объекта соответственно, равные отношению скоростей звука в материале и в иммерсионном слое;
Я апертурный угол;
Z — расстояние от поверхности объекта до области фокусировки.
Наименьшая расфокусировка происходит в том случае, когда акустическая линза 45
1 выполнена из материала, коэффициент преломления которого совпадает с коэффициентом преломления твердотельного объекта 4.
Система фокусировки акустического из(учс пия работает следующим образом.
Пьезоэлектрический преобразователь 2, нанесенный на сферическую поверхность акустической линзы 1,преобразует высокочастотные электрические колебания в механические, которые возбуждают в линзе I акустические волны. Акустическое излучение благодаря использованию линзы, обладающей формой указанной выше, фокусируется через иммерсионный слой 3 внутри исследуемого твердотельного объекта 4.
Использование изобретения ведет к снижению величины объема области твердотельного объекта, где фокусируется акустическое излучение, а следовательно, позволяет повысить разрешающую способность акустических приборов.
1. Система фокусировки акустического излучения в твердотельных объектах, содержащая акустическую линзу, на одной поверхности которой рас полож(н пьезоэлектрический преобразователь, а на противополож ной — им мерсион ный слой, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет уменьшения лучевых аберраций, акустическая линза выполнена в форме шарового сегмента, плоская поверхность которого обращена и параллельна поверхности твердотельного объекта, а тол(цина иммерсионного c.foe d выбирается из условия радиус кривизны сферической поверхности иьезопреобразовател я;
h высота шар(>ного сегмента; г(1, ng -- относительные показатели преломления акустической линзы и твердотельного объекта сооТветстненно, равные отношению скоростей звука в матерна.(е и в иммерсионном слое; сс — апертурный угол;
Z расстояние от поверхности объекта до области фокусировки.
2. Система по п. 1, отличающ ;яся тем, что акустическая линза выполнена из материала, коэффициент преломления которого совпадает с коэффициентом преломления твердотельного об.ьекта.