DE1942195B2

DE1942195B2 - Vorrichtung zur erzeugung eines ultraschallhologramms

Info

Publication number: DE1942195B2
Application number: DE19691942195
Authority: DE
Inventors: Byron Byrne Richland Wash.; Jones Henry S New Canaan Conn.; Brenden (V-StA.)
Original assignee: Ausscheidung aus: 19 11 231 Holotron Corp, Wilmington, Del. (V-StA.)
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-03-05
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE1911234A1; SE383933B; NL166393B; GB1263371A; DE1942195C3; DE1942195A1; SE390768B; JPS519297B1; GB1263093A; DE1942149A1; DE1942425A1; NL6903393A; DE1911231A1; FR2003363A1; SE373956B; NL166393C; BE729462A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ultraschallhologramms gerr.äß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung sind innerhalb eines wassergefüllten Behälters im Abstand voneinander zwei zur Wasseroberfläche hin Ultraschall ausstrahlende Quarzkristalle angeordnet. Im Abstrahlbereich eines jeden Quarzkristalls ist jeweils eine :-■}■■ istische Linse angeordnet. Die dadurch erhaltenen, zur Wasseroberfläche hin divergierenden Ultraschallbündel überlappen sich an der Wasseroberfläche wenigstens teilweise. Zwischen der akustischen Linse und der Wasseroberfläche des einen Schallbündels ist der zu untersuchende Gegenstand angeordnet, der das Bündel räumlich moduliert, so daß im Überlappungsbereich der Schallbündel durch Interferenz ein Ultraschallhologramm analog zur Lichtholographie gebildet wird, das bei optischer Betrachtung Materialfehler im Gegenstand erkennen läßt (Appl. Phys. Letters, 9, 1966, Seite 328-329).

Bei dieser bekannten Vorrichtung werden die akustischen Linsen ausschließlich dazu verwendet, die vom Ultraschallsender abgegebene Schallenergie in ein divergierendes Schallbündel zu der den Flächendetektor bildenden Wasseroberfläche zu richten. Eine Abbildung der Ultraschallquellen an der Wasseroberfläche wird mit diesen akustischen Linsen nicht erreicht. Die Vorrichtung hat somit den Nachteil, daß die Bildqualität, d. h. die Qualität des Ultraschallhologramms an der Detektorfläche gegenüber äußeren Störungen sehr empfindlich ist.

Es ist weiterhin bekannt, eine akustische Linse zwischen dem Gegenstand und dem Flächendetektor anzuordnen, um das durch den Gegenstand hindurchtretende Ultraschallbündel auf der Detektorfläche abzubilden, um somit ein besseres Bild von im Gegenstand eventuell vorhandenen Fehlern zu erhalten (»Sonics«, Hueter und Bolt, John Wiiey & Sons, 1955, Seiten 265

^Un _{Mit d}ieser bekannten Anordnung läßt sich zwar das ·-. Bild von im Gegenstand vorhandenen Fehlern verbessern die Empfindlichkeit des Ultraschallhologrammbildes gegenüber äußeren Störungen wird jedoch nicht

^re Ans der Lichtholographie ist schließlich bekannt, mit n, optischen Mitteln, wie Linsen u dgl, einen Gegenstand in eine Hologrammebene abzubilden (Appl. Phys. Letters 9 1966, Seiten 337 bis 339).

Obwohl sich viele Maßnahmen der Lichtholographie analog auf die Ultraschallholographie übertragen r, lassen besteht jedoch ein die Übertragung dieser Maßnahme oft beeinträchtigender Unterschied dann, daß bei der Lichtholographie der abzubildende Gegenstand von den Lichtstrahlen nicht durchdrungen wird, wie dies an einem mit Ultraschall beaufschlagten >.) Gegenstand der Fall ist. Im übrigen muß bei " Fokussierbildanordnungen für nicht transparente Gegenstände die Beleuchtung des Objektes von der Seite des Lichthologramms her erfolgen (Proc. of the IEEE, 1967, Seiten 79,80).

'-, Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sich mit ihr Störungen im holographischen Interferenzmuster, die durch die Inhomogenitäten der Wellenfront des to Bezugsstrahls verursacht sind, beseitigt werden können. Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß das mit ihr erzeugte Bild räumlich fixiert bleibt und ι-, nicht zittert, wenn an der Detektoroberfläche Störungen oder Bewegungen aus der Umgebung auftreten. Die Bildqualität ist somit weniger empfindlich gegenüber Fehlern des Hologramms, d. h. die Auflösung des Bildes wird nicht mehr durch die des Hologramms, sondern durch die der Linse begrenzt.

Die Unteransprüche 2 und 3 sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Anhand der beiliegenden Zeichnung, die schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zeigt, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 22 ein flacher Ultraschallwandler 24 zur Erzeugung eines Gegenstandsschallbündels 30 und ein weiterer flacher Wandler v) 26 zur Erzeugung eines Bezugschallbündels 28 so angeordnet, daß die Schallbündel einander an der die Detektorfläche bildenden Flüssigkeitsoberfläche decken und durch Interferenz ein Ultraschallhologramm bilden. . .

In dem Gegenstandsschallbündel 30 ist ein Gegenstand 34 mit einem Materialfehler 36 angeordnet. Das Gegenstandsschallbünde! 30 geht durch den Gegenstand 34 hindurch. Im Strahlengang des Gegenstandsschallbündcls 30 ist eine akustische Linse 50 angeordnet, ho mittels der auf der Flüssigkeitsoberfläche 32 ein Ultraschallbild des Gegenstandes 34 mit dem Fehler erzeugt wird.

Zwischen der Flüssigkeitsoberfläche 32 und dem Ultraschallwandler 26 ist eine weitere akustische Linse h5 92 angeordnet. Die Brennweite der Linse 92 sowie ihre Anordnung bezüglich des Wandlers 26 und der Oberfläche 32 sind so gewählt, daß der Wandler 26 auf der Oberfläche 32 abgebildet wird. Das durch die

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interferierenden Gegenstandsschallbündel 30 und Be- werden, daß das Bild des Wandlers 36 an der Oberfläche

zugsschallbündel 94 gebildete Ultrasciiallhologramm an 3? größer als der Wandler 26 selbst ist, wodurch

der Flüssigkeitsoberfläche 32 er nöglicht ein einwand- Randstörungen des Wandlers 26 ausgeschaltet werden

freies Erkennen des Fehlers 36 im Gegenstand 34, auch können. Außerdem ist die Verwendung eines Wandlers

wenn die Oberfläche 32 durch äußere Störungen bewegt > 26 möglich, der kleiner ist als ein Wandler in einer

wird. Anordnung ohne eine im Bezu^sschallbündel angeorü-

Die akustische Linse 92 kann auch so angeordnet nele akustische Linse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines I ■^; ■ challhologramms mit einem ersten Ultras^ .iwandler, dessen den Gegenstandsstrahl bildendes Schallbündel auf einen Gegenstand, der das Bündel räumlich moduliert, und von dort auf einen flächenhaften Detektor gerichtet ist, und mit einem zweiten Ultraschallwandler, dessen den Bezugsstrahl Dildendes Schallbündel durch eine erste akustische Linse auf den Dektor gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere akustische Linse (50) zwischen dem Gegenstand (34) und der Detektorfläche (32} angeordnet ist und den Gegenstand (34) oder irgendeine Fläche (36) innerhalb des Gegenstandes (34) auf die Detektorfläche (32) abbildet und daß die erste akustische Linse (92) im Bezugsstrahl (28,94) so zwischen dem zweiten Ultraschallwandler (26) und der Detekiorfläche (32) angeordnet ist, daß die Fläche des Wandlers (26) auf der Detektorfläche (32) fokussiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorfläche (32) durch die Oberfläche einer Flüssigkeit gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Ultraschallwandler (24 bzw. 26) ein flacher Wandler ist.