激光扫描声学显微镜的工作原理简介

激光扫描声学显微镜的典型原理图如图4-39所示。样品放在工作台上，由压电换能器产生的高频连续平面波以一小角度入射，通过工作台和样品间的耦合液（常常用蒸馏水或惰性液体），最终，折射波透过样品（在样品内部，由于超声波传播需要介质，所以，遇到诸如气孔、缝隙、分层等缺陷时，部分被反射、散射、吸收），并在与入射声源相反的样品最上层表面产生了带有样品内部微观信息的微小动态波纹，如图4-40所示。

图4-39 激光扫描声学显微镜原理图

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图4-40 声光相互作用

如果样品表面是抛光的，那么动态波纹就对在上面聚焦扫描的激光进行调制。否则，就必须在样品上表面紧贴着半透明镜面的工作面板。当然，工作面板与样品间也要注入耦合液。这样，经过声光互作用（发生了纳曼-奈斯衍射和多普勒效应），反射光束中含有了样品内微观结构信息。由于声波振幅度很小，即10^-10～10^-12m数量级，所以仅仅考虑0级和±1级衍射光束。如果光敏二极管全部接受所有的反射光，它的输出电流全是直流，因为到达光敏二极管的光强不会随角的变化而变化，所以就必须在光敏二极管前放置一个诸如刀口（见图4-39）的光缆，那么输出电流就含有直流部分和反映声波信息（样品信息）的交流部分，这样，CRT检测器就可以以1帧/30s的速度“读出”声振幅图像。

激光扫描声学显微镜也可以产生声干涉图像。聚焦激光束在扫描过程中，由于声光互作用而产生多普勒效应，经过光敏二极管转换成的电信号与压电换能器产生的原始声波信号的电信号外差，在CRT监测器中就可以显示出带有样品信息的声干涉图像。同时，也可以相应得到关于样品信息的光学图像。