Методы импульсной ультразвуковой микроскопии для исследования локальной структуры твердых тел тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКИ,! ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

МАСЛОВ КОНСТАНТИН ИВАНОВИЧ

МЕТОДЫ ИМПУЛЬСНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ТВЕРДЫХ Т'ЕЛ

01.04.06 - Акустика

АВТОРЕФЕРАТ Диссертация ка соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Институте химической физики имени H.H. Семенова Российской Академии наук

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук< Доцент • Маев Р.Г.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Солодов И.Ю.

доктор физико-математических наук Казанцев Б.Ф.

Ведущая.организация: Институт радиоэлектроники РАН

Защита дессертащш состоится " .. С .¿ ^(Я^р^ 1993 р0да в 15 час. 30 инк. на заседании Специализированного Совета К.053.05.92 Физического факультета МГУ по адресу9, Москва, Ленинские гори, МРУ, Физический факультет, ауд._Э___0-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУ.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета, к.ф.-и.и.

Лебедева М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С момента своего возникновения акустическая микроскопия рассматривалась как перспективный метод изучения и неразрушаюцего контроля микроструктуры и локальных свойств твердых, тел. Однако, вплоть до последних лет реальная область- ее применения была ограничена, поскольку разрабатывались, в основном, принципы и методы акустической" визуализации- и характеризации поверхности плоских образцов, которые но в состоянии конкурировать с оптическими или электронно-микроскопическими методами. Отношение к акустической микроскопии принципиально меняется, когда речь идет об изучении внутренней структуры в объеме образцов. Имеется значительное число сред -.непрозрачные, проводящие среды и т.д, для-„которых такое изучение осуществимо только методами акустической микроскопии. Однако использование акустической микроскопии для наблюдения внутренней микроструктуры твердых тел сразу же натолкнулось на ряд принципиальных трудностей. Лишь в последние годы было предлояено несколько подходов к проблеме развития акустической микроинтраскопии.

В существующих системах. сканирующей акустической микроскопии ' используются достаточно протяженные зондирующие импульсы. Как следствие, импульсы, отраженные от различных элементов внутренней структуры, перекрываются а накладываются на мощный импульс, обусловленный отражением от передней поверхности объекта. Разделить отраженные импульсы и сформировать из них акустические изображения внутренних структур в этих условиях, как правило, , не удается. Для разрешения этих трудностей естественным является использование ультракоротких зондирующих импульсов. Однако, разработка как принципов акустической микроскопии на ультракоротких импульсах, так и соответствующей аппаратуры на высокочастотном ультразвуке только начинается. Данная диссертация посвящается экспериментальному и теоретическому анализу ряда возникающих при этом проблем.

Принципиальной является проблема формирования выходного сигнала сканирующего акустического микроскопа (САМ). При отражении от плоской границы раздела ультракороткие акустические импульсы могут существенно изменять свою пространственно-временную структуру. Для интерпретации акустических изобраяений, для развития количественных методов акустической микроскопии

необходимо теоретическое и экспериментальное исследование взаимодействия короткоимпульсных сходящихся пучков с плоской границей раздела, анализ формирования выходного сигнала микроскопа отраженным пучком после такого взаимодействия и изучение ' зависимости выходного сигнала от положения линзы, параметров линзовой системы и акустических свойств образца. При формировании акустических изображений элементов ' внутренней структуры эти проблем усугубляются сферическими аберрациями, возникающими счет преломления сходящегося пучка на границе раздела иммерсионной аидкосги и исследуемого образца и сильно искажающими структуру пучка дане в изотропном образце. При изучении внутренней структуры анизотропных материалов возникают дополнительные сложности, связанные с угловой зависимостью фазовой скорости волны от направления волнового вектора. Особой интерес проблеме формирования акустических изображений в анизотропных средах придает эффект преимущественного распространения акустической энергии вдоль определенных направлений в этих средах (эффект так называемой фононной фокусировки). .

В настоящее время достаточно псмно разработаны принципы акустической микроскопии для визуализации плоских объектов (поверхностей или слоев). С другой стороны акустическая микроскопия широко используется'для исследования объектов, форма которых близка к сферической (микровключения в различных неоднородных средах, биологические- клетки и др.). Недавно была теоретически реаена задача о взаимодействии фокусированного акустического пучка с упругой сферой произвольного радиуса [6]. Актуальной является экспериментальная -проверка теоретических представлений и разработка на этой основе принципов визуализации неплоских объектов и акустомикраскопических методов измерения их геометрических и упругих параметров.

Акустическая микроскопия относится к методам керазрушающего контроля, основным - достоинством которых является возиовность исследования внутренней структуры объектов без изменения их состояния. К числу факторов, способных вызвать изменения в образце при облучении его фокусированным ультразвуковым пучком, относятся преяде всего нагрев образца, величина которого может сказаться существенной при изучении например, фазовых переходов в различных материалах или при исследовании биологических

объектов.

Перечисленные проблемы и определили основное направление работ, легших в основу диссертации.

Цель работы: разработка методов сканирующей импульсной ультразвуковой микроскопии для исследования и неразрушающего контроля микроструктуры и локальных механических свойств твердых тел, в том числе некоторых анизатропных материалов и неплоских объектов.

Научная новизна работы. В настоящей работе впервые получены следующие результаты:

Исследовано взаимодействие импульсного фокусированного ультразвукового пучка с плоской поверхностью раздела жидкость-твердое тело. Отраженный сигнал формируется в виде двух импульсов - зеркально отраженного и возникающего за счет переизлучения стекающей поверхностной волны. Показано, что существует интервал положений акустической линзы, для которых форма этих импульсов слабо зависит от расстояния нейду линзой и объектом, а сами импульсы разделяются во времени. На основе этого разработана методика локального измерения абсолютной величины скорости вытекающей поверхностной волны с использованием фокусирующей системы с импульсным возбуждением.

Исследованы особенности формирования выходного сигнала импульсного САМ при отражении ультразвука от плоской границы раздела внутри изотропного твердого тела. При этом выходной сигнал САН содержит три максимума, соотзетствупщке трансформации падающего фокусированного ультразвукового пучка в продольную и поперечную волны и их конверсии на внутренней неоднородности. Показано, что использование аподизированной линзы с затененной центральной частью позволяет получать изображение' элементов внутренней структуры только в поперечных волнах. Показано, что рефракционные абберации существенно ограничивают разрешение САМ. Найдена оптимальная апертура акустической линзы, при которой достигается максимальное разрешение САМ на заданной глубинэ внутри твердотельного образца при формировании изображения продольными волнами.

Исследована аномалия распространения фокусированного ультразвукового пучка в слоистых кристаллах, связанная с процессом фононной фокусировки. Предложена методика исследованйя струкруры дефектов высоко-ориентированного пирографита, обнаружен

принципиально новый тип дефекта в виде множественных отслоений, с толщиной, сравнимой с атомными размерами.

Экспериментально изучена зависимость выходного сигнала САМ от положения сферического объекта при его сканировании в ; фокусированном пучке. Найдена зависимость видимого размера объекта от апертуры акустической линзы и частоты ультразвука.

Теоретически изучен процесс нагрева объекта, помещенного в фокальную область САМ в процессе получения изображения. Получены приблииенные аналитические выражения для оценки его величины. Показано, что повышение температуры заведомо мало (<0,1°с) для твердотельных образцов, но может достигать нескольких градусов в биологических объектах (клетки, ткани).

Практическая ценность работы.

Разработан и доведен до серийного изготовления импульсный ультразвуковой микроскоп с амплигудно-временным анализом формы сигнала, предназначенный для исследования внутренней структуры , оптически непрозрачных образцов, исследования- локальных .механических . свойств материалов и неразрушающего контроля изделий. - . . _

/ .. Разработан и создан принципиально новый ультразвуковой

объектив на' основе пьезоэлектрического преобразователя, . обладающий хорошими импульсными - характеристиками в широком диапазоне частот. '

Разработанная методика исследования топологии внутренних дефектов слоистых кристаллов использовалась в НИИ "Графит" для . отработки методики- получения бездефектных кристаллов и пленок, обладающих повышенной адгезией. "

Разработанная методика определения структуры акустических полей сферического фокусирующего преобразователя с помощью тест. объекта, размеры которого существенно больше длинн волны ■ ультразвука. Разработаны методы определения размера сферических объектов, которые могут стать- основой для определения величины и механических свойств посторонних включений в исследуемом материале.

Решен вопрос .о величине разогрева образца в процессе получения акустического изображения. Получены формулы, которые Хогут использоваться для оценки вносимых микроскопом искажений' при исследовании температурозависикых процессов, таких как фазовые переходы и, например, при исследовании биологических

объектов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 19-ом Международном симпозиуме "Acoustical imaging", Бохум, ?РГ, 1991, на 20-ом Международном симпозиуме "Acoustical imaging", Нанкин, КНР, 1992, на Меадународном симпозиуме "Ultrasonic international", Бена, Австрия, 1993, и на семинарах Центра акустической микроскопии Института химической физики РАН и кафедры акустики МГУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ceufi глар, заключения л списка литературы. Объем диссериации составляет 135 страниц, содержит 38 рисунков. Список литературы содержит 156 наименований. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертации носит обзорный характер и содержит сведения, о существующих методах и физических принципах акустической микроскопии. В основе акустической микроскопии лекит взаимодействие фокусированного ультразвукового пучка с объектом. Акустическое ' изображение формируется при механическом сканировании объекта по двум координатам и отражает распределение акустических свойств в образце. В обзоре также даются современные представления о механизма формирования акустического изображения и о природе акустического контраста. Основной вклад в акустический контраст вносят вариации отражения на границе раздела объекта и иммерсионной жидкости и отравение на внутренних неоднородностях объекта, фазовые абберации и абберации, обусловленые преломлением звуковых волн на границе объекта и затухание ультразвукового сигнала в образце. Существенную роль играют вытекающие поверхностные волны.

САМ используется не только для визуализации внутренней структуры неоднородных .образцов, но и для измерения локального распределения их акустических параметров. Для таких измерений используется зависимость выходного сигнала микроскопа от изменения какого-либо параметра акустической системы, обычно от расстояние меаду акустической линзой и образцом. В обзоре дается краткая характеристика этих методов.

Во второй главе приводится описание экспериментальной установки - импульсного сканирующего акустического микроскопа, выполненного в виде законченного прибора. Микроскоп работает в диапазоне частот 5-100 МГц и имеет поле сканирования 100x100 мм с

разрешением 10 мкн. Микроскоп управляется с помочью ЭВЙ ibm pc, при этом все перестраиваемые параметры приемо-передающего тракта программно доступны в реальном времени. Б микроскопе используются максимально короткие ультразвуковые импульсы и

амплитудно-временной анализ принятого сигнала. Необходимый условием возможности анализа принятого сигнала во времени является наличие безреверберационного акустического объектива, в котором отсутствуют гсереотрамкия ультразвукового импульса. В качестве такого объектива была использована тексхуркрованная пленка гуаиидония нитрата, нанесенная непосредственно ка поверхность сферического углубления с помощью вакуумного напыления. В силу близости акустических имаедансов материала преобразователя (z„= 3,3-106Кг/м2с) и иммерсионной жидкости и высокого коэффициента электромеханической связи (к * 0,4) потерн преобразования не превышает 1Ь йб в частотном диапазоне грех октав. Латеральная и аксиальная разрешающая способности преобрг.говатедя близка к теоретической оцакке для здеальюто сферического преобразователя.

Импульсная акустической микроскопия г.;онет использоваться как для исследования внутренней структуры объектов на значительной глубине, так и для количественного измерения лекального распределения акустически:: свойств материалов, в частности путса измерения скорости стекающих поверхностных волн. Принципы к методн таких измерений до сих пор разработаны недостаточно. Разработке методики таких измерений посвящена гласа третья. При перенесении поверхности образца из области фокуса к акустической линзе ояектрнческий сигнал на преобразователе представляет собой суперпозицию зеркально отраженного импульса и импульса, вызванного перензлучеинем в среду вытекащей поверхностной волнь'. Интервал времени меяду ними кокет быть легко измерен методом совмещения фазы. Экспериментально было проведено измерение скорости стекащих волн для ряда материалов с применением различных иммерсионных иидкостей. Результаты показали хороыее совпадение с литературными данными. Основным источником ошибки в данном случае является изменение формы ¡¡апульсов с перемещение» линзы. Проведенный анализ зависимости формы импульса показал, что при скещеник поверхности образца из фокуса линзы форма сигнала остается практически постоянной при перемещении в пределах от iz = a/2(1-cos(0) ) до ¿z = f/2-a/2(1-cos(s) ), где л- длина волна в

иммерсионной жидкости,' а- угол раскрытия линзы, г - фокусное расстояние.

Для достижения высокого разрешения САИ подбираются фокусирующие систем» с болысими углами раскрытия. Однако при исследовании материалов со скоростью ультразвука значительно большей, чем у иммерсионной яидкостн, резко возрастают сферические абберацпи, искаяавщяе структуру ультразвукового' яучка. Разработке методов исследования структуры внутренних иеоднородностей обьекгоз посвяцена глава четвертая. В ней приведены экспериментальные данные с зависимости разрешения акустической лннзы пнутрп твердого тзла от ее апертуры. Показано, что разрешение САМ существенно ограничиваемся рефракционными асберациями. Показано, что для объектов с показателем преломления больпе 1,5 при формировании изображения продольными волнами, апертура линзн, пря которой достягазтся максимальное разрешение 1>авка половине критического угла. Яри этом глубина проникновения фокусированного пучка ультразвука в образец ограничивается величиной порядка 4Г\ при латеральном разреиании около 1а.. При глубине проникновения в пределах 10х большего пространственного и 1реме;:ного разьстення моино достичь при возбунденни сдангозух воли в образце. Показано, что использование аподизчровашшй линзы с затененной центральной частью позволяет получать изображение элементов заутрзппей структуры только в поперечных волнах. Наксяьальная чувствительность при этом достигается при использовании преобразователей с подводящим электродом в виде кольца с внутренним диаметром соответствующим продольному критическому углу е1 н .вкеганям диаметром, порядка в + (е^ <*,)/п . .где 0[ и Эв критические угля для продольной и поперечной зол:; и п показатель преломлении для поперечных волн.

Особой н практически неисследованной проблемой САМ является получение акустических изображений внугрзнней структуры анизотропных материалов. Разработке методов анусто-нккроскопического исследования сильно анизотропных материалов «освящается глава пятая. Это так называемые квазидаукерние кристаллы , у которых в плоскостях слоев действуют склышг связи кевду атомами, тогда :сак нежслоевое взаимодействие обусловлено слабыми ван-дер-ваальсовымк силами. Сальная анизотропия обуславливает необычное распространение звуковых пучков в слоистых кристаллах. Сходящийся ультразвуковой пучек, падающий на

- С -

1 /(Лэ (с/ки) 0,0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.25 I I ^' ■ ' ' ' 1 " > ' ' ' ' " I | ' ' ■ 2.5

0.20

2 И

"о 0.15

О \0.10

о.ос ■

--- № - С1

1 i i i i | i м i i ' ' ' ' р

-2.0

Я

•1.5х и

О N

0.5

О.ОО 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

1/С1 (с/км) Рис.1.

■0.0

»¡£«3

I И

$ " • ■ .«жд

;•:-. ' -г ?? ' -

' Л -

- Г. - Л-** .\г; I •; '

1 гм

(О

" *

<- /

Рис.2.

границу кристалла распространяется в нем в виде хорошо коллимированного нерасходяцегося пучка вдоль направления концентрации энергии. Общие для квазидвумерных кристаллов закономерности формирования изображения прослеживаются на примере графита, акустомикроскопическое исследование дефектов внутренней структуры которого имеет существенный практический интерес. На Рис.1 приведено сечение поверхностей медленности для графита плоскостью, проходящей через ось С. Если фокусированное излучение, падающее на поверхность образца, рассматривать как совокупность лучей, идущих под различными углами к оси пучка, совпадающей с осью С в кристалле, то лучи, падающие на. образец под малыми углами (<5°), возбуждают в образце продольные волны. Для лучей, падающих под углами, большими 5°- 6°, вплоть до угла раскрытия линзы 50°- 60°, падающее излучение проникает вглубь образца в виде поперечных волн. Вся прошедшая в образец энергия переносится вдоль направления оси С со скоростью С3-/Р- На рис.2 приведена временная структура принятого сигнала при фокусировке САМ на переднюю поверхность пластины из синтетического графита толщиной 0,76 еп и акустические изображения его задней стенки,

соответствующие нескольким последовательным переотражениям. Высокое разрешение всех изображений свидетельствует об отсутствии дифракционной расходимости пучка, прошедшего в образец. Интервал времени между последовательными переотражениями соответствует скорости звука .с 33/р - 4-105см/сек. Исследование большого количества образцов высокоориентированного пирографита показали, что основным типом дефектов являются отслоения, перпендикулярные оси С. Временной-анализ картины отраженных импульсов позволяет получить топологию внутренних дефектов кристалла графита.

Глава шестая посвящен! экспериментальному изучению основных закономерностей формирования изобранения неплоских, объектов. В качестве модели неплоских объектов использовались твердотельные сферы из различных материалов (оргстекло, свинец, стекло, алюминий, сталь) диаметром от 4 мкм до 6 мм при различных пояснениях плоскости сканирования по отношению к центру кривизны сферы. Выходной сигнал микроскопа в зависимости от положения zt 'сферического объекта на акустической оси (v(z) кривая) имеет два ярко выраженных ма! "имума, когда линза фокусируется на центр сферы"(z - 0) и когда линза фокусируется на переднюю поверхность ^сфера (г - -а). Экспериментальные v(rm)'зависимости напряжения на преобразователе САМ от латерального смещения центра пара из фокуса, линзы для сфер различного радиуса при фокусировании на центр сферы представлены На рис.3. Если радиус сферы.меньше длины волна, вид V(rm). кривой близок к распределению интенсивности в фокальной плоскости сферического фокусирующего преобразователя: Vfr^) я ii2(r>), где ф распределение потенциала колебательной скорости в фокальной плоскости. Увеличение радиуса сферы вызывает

Рис.3. Эксперимент

Теория

сужение центрального пятна в изобрааении. При больших величинах ка -вид кривой У(гв) приближается к функции и не меняется

при изменении радиуса. Радиус га центрального пятна в-изобракении равен 0,61х/з1пз для частиц с ка<1 и в два раза меньше (.- = 0,3л/г1пэ) для больших частиц. Этот вывод находится в хорошем соответствии с результатами теоретических расчетов [6].

Полученные результаты позволяют использовать изображение сферы большого диаметра для исследования структуры фокальной области акустической линзы. Размеры изображения, получаемые при фокусировании на переднюю поверхность сферы (z « -а) зависят от радиуса сферы и угла раскрытия линзы. Значение радиуса центрального светлого пятна га как функция от радиуса сфер достаточно хорошо описывается линейной зависимостью: г^(а) = а з1пв.

Глава седьмая посвящена оценке возможного воздействия на объект при акустомикроскопическом исследовании. Ранее проведенные исследования показали, что таким воздействием может быть только нагрев образца в фокусе микроскопа. Он должен приниматься во внимание при исследовании температурозависящих процессов таких, например, как фазовые переходы или при прижизненных исследованиях биологических объектов. Проведены расчеты максимального роста температуры в однородном образце, занимающем полупространство при условии, что излучающая линза равномерно движется вдоль поверхности исследуемого образца для двух наиболее характерных случаев: для случая "биологических объектов", когда теплофизические свойства объекта мало отличаются от свойств воды, и "твердотельных объектов", когда теплопроводность объекта существенно больше теплопроводности иммерсионной жидкости. Основной вклад в рост температуры в фокальной области САМ вносят источники тепла, расположенные в области вблизи фокальной перетяжки размером где температуропроводность среды, а

и-скорость перемещения линзы. Поэтому для аппроксимации плотности тепловых источников использовалось модельное

приближение в виде экспоненциально затухающего вдоль оси г Гаусова пучка. Для «биологических "объектов" максимальное увеличение температуры на поверхности образца за счет поглощения ультразвука в иммерсионной жидкости определяется выражением:

к —V где а- коэффициент поглощения, р-

01,10

г (0)-—!-ехр

хрс

8*г

плотность, с- теплоемкость среди, полуширина пучка, I-

максимальная интенсивность в фокусе линзы. Рост температуры ) за счет поглощения ультразвука в образце определяется выражением:

а 1(3

ехр(-2а г ) - Т (0)ехр(-2а г ).

Ua к

М О

Т(г ) " - ехр

2*рС

Для САМ с водой в качестве иммерсионной жидкости, при интенсивности ультразвука I = 10 Вт/см, Т = 0,1°С при частоте ультразвука 500 МГц и Т = 0,01°С при частоте 100 МГЦ. Избыточная температура т^(0) на поверхности "твердотельного"

,201а

образца определяется выракением: т (о) =--1п

р.с.х.

8/22,

w/p

Для кремния величина 1^(0) составляет 6х10"3 °С.

На границе раздела твердого тела и иидкости происходит дополнительное выделение тепла, связанное с образованием вязкой сдвиговой к тепловой волн в иммерсионной жидкости, вызывающее дополнительный рост :мпературы: I íífp

-(1(т- 1 )vCJ /с + 8ivC?i/с </р ), где г - показатель

4 ХрС ' ' .11

адиабаты, с( - скорость звука, т^ - вязкость. Для "биологического" образца т • 0,1 х, а для кремния тт » 10~3 к.

Помимо нагрева образца в фокусе САМ имеет место общий разогрев иммерсионной жидкости, который в микроскопе, работающем

0Iexp(2aR)

на прохондение, определяется выражением: . т= ---.

■ 2SlClPlCA2

Для линзы радиусом а = 0,015 см и радиусом кривизны к = 0,03 см т = 0.4 к. Для микроскопа, работавшего на отражение, постоянный нагрев образца определяется поглощением в иммерсионной иидкости и

£1ехр{2а К) L

отводом тепла от нижней границы образца: т= -'-—— .

■ 2 а £ р с a r « « в »

Для образца из кремния толщиной l = 1 мм, т = 5*10*3 к. ВЫВОДЫ

1. Разработан импульсный ультразвуковой микроскоп с амплитудно-временным анализом формы сигнала, использующий принципиально новый ультразвуковой объектив на основе органического пленочного7 пьезоэлект^ческого преобразователя, обладающий хорошими импульсными характеристиками в вироком

диапазоне частот, предназначенный для исследования внутренней структуры оптически непрозрачных образцов, исследования локальных механических свойств материалов и неразрушающего контроля изделий.

2. Исследовано взаимодействие импульсного фокусированного ультразвукового пучка с поверхностью раздела жидкость-твердое тело. Отраженный сигнал . формируется в виде двух импульсов -зеркально отраженного и возникающего за счет переизлучения стекающей поверхностной волны. Показано, что существует интервал положений акустической линзы, для которых форма этих импульсов слабо зависит от расстояния между линзой и объектом, а сами импульсы разделяются во времени. На основе этого разработана методика локального измерения абсолютной величины скорости вытекающей поверхностной волны с использованием фокусирующей системы с импульсным возбуждением.

3. Исследованы особенности формирования выходного сигнала импульсного акустического микроскопа при отражении ультразвука от плоской границы раздела внутри изотропного твердого тела: При этом выходной сигнал САМ содержит три максимума, соответствующие трансформации паД&ющего фокусированного ультразвукового пучка в продольную и поперечную волны и их конверсии на внутренней неоднородности. Показано, что использование аподизированной линзы с затененной центральной частью позволяет получать изображение элементов внутренней структуры только з поперечных волнах. Показано, что рефракционные абберации существенно ограничивают разрешение акустического микроскопа. Найдена оптимальная апертура акустической линзы, при которой достигается максимальное разрешение акустического микроскопа на заданной глубине внутри твердотельного образца при формировании изображения продольными волнами.

4. Рассмотрен процесс формирования акустического изображения внутренней структуры слоистых кристаллов. На примере монокристаллического графита показано, что в сильно анизотропных слоистых кристаллах ультразвуковое возбуждение распространяется в виде хорошо коллимированного нерасходящегося пучка, сечение которого при фокусировании микроскопа на поверхность кристалла соответствует поперечному размеру области фокуса акустического объектива в иммерсионной жидкости. На основании этого предложен метод исследования структуры отслоений в кристаллическом и

высокоориентированном синтетическом пирографите.

5. Экспериментально изучена зависимость выходного сигнала акустического микроскопа от положения сферического объекта при его сканировании в фокусированном пучке. Найдена зависимость видимого размера объекта от апертуры акустической линзы и частоты ультразвука и положения сферического объекта на оси линзы, соответствующие максимумам отраженного сигнала.■

6. Предлолен метод визуализации структуры акустического поля сферического фокусирующего преобразователя, основанный на получении акустического Изображения твердой сферы, расположенной в фокальной плоскости преобразователя.

7. Теоретически изучен процесс нагрева объекта, помещенного в фокальную область акустического микроскопа в процессе^получения Изображения, и получены приближенные аналитические выражения для оценки его величины. Показано, что повышение температуры заведомо мало для твердотельных образцов, но может достигать нескольких градусов в биологических объектах (клетки, ткани). Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Наев Р.Г.,Маслов К.И. Температурные эффекты в фокальной области акустического микроскопа.//Акуст. аурн.-1989*-Т,35.-С.5о-53.

2. ilaev R.G., Maslov Kil. Temperature effects in focus of acoustic microscope.//1ЁЕЕ Ultrasom ferroclectr. freq. control.-1991.-V. 38, N. 3.-P. 166-171.

3; MasloV K.I. Acoustic scanning microscope for investigation of subsurface defects.//Acoustical Iuagihg.-1992.-V. 19.-P. 645-649.

4. Levin V.M., haev R.G., Maslov K.I., Senjushkina T.A., Baranchikova X., Grigorieva l.G. Study of structure and properties of highly anisotropic materials by acousto-nicroscopicial methods./-/Acoustic. Imaging. -1992.-V. 19.-P.651-655.

5. МаслйВ К.И. Простой метод измерения скорости поверхностных йолй в образцах Налых размеров %/fkv.yo.t. иурн.-1992,-Т.ЗВ.-С.496-501.

Ь. Kolosov о.v., Lobkis О.I., zittin Р.V., Maslov K.I. The effect of the focal plane position on the image of spherical object in the »reflection acoUstic taicroscope.//ACoUstiCs Letters.-1992.-V. 15, H. ll.-S?. 163-172»

7. Радько В.П., Троицкий В.А., Мархасев Б.Й., Козин А.Й., Тищенко Д;Г., Йаслов К.И. Особенности высокочастотного ультразвукового

контроля деталей из керамики.// Техническая диагностика н неразрушающий контроль.-1992.-ы. 4.-С. 37-44.

8. Зинин П.Е., Колосов О.В., Лобкис 0.11., Маслов К.И. Визуализация сферических объектов в отражательном акустическом микроскопе.// Лкуст. журн.-1993.-т. 39, N. 4.-С. 653-66о

9. Maslov K.I. Acoustic microscope leris optimization for deep subsurface imaging.// Acoustical Imaging.-1993.-V.20.-P.245-252.

10. Маслов К. И. Ультразвуковой дефектоскоп с повышенным пространственным разрешением дефектов.// Техническая диагностика и неразрушающий контроль.-1993.-к. 2.-С. 28-33.

11. LobJcis O.I., Maslov K.I., Zinin P.V. Application of the V(z) curves to determination elastic properties of spherical objects./ Abs. of International symposium "Ultrasonic International", Viena 1993 .

12. Положительное решение по заявке на изобретение N. 5о49658/28 Акустический микроскоп. /Маслов К.И., Маев Р.Г., Левин В.М. 1992.

13. Положительное решение по заявке на изобретение N. 93039636 Электроакустический преобразователь. /Дорожкин J1.M., Дорошенко В.С.,Маслов К.И., Кецко В.А., Маев Р.Г., Кузнецов Н.Т. 1993.