DE3925312A1 - Anordnung zur mikroskopischen abbildung thermischer und thermoelastischer objektstrukturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Realisierung der photoakustischen Rastermikroskopie. Die Anordnung eignet sich zur Materialcharakterisierung und zur zerstörungsfreien Prü­ fung von Werkstücken hinsichtlich der Parameter, Wärmeleit­ fähigkeit, spezifische Wärme, Dichte, thermischer Ausdehnungs­ koeffizient und Elastizitätsmodul. Sie läßt sich mit Vor­ teil für die Untersuchung von Schichtsystemen der Mikro- und Optoelektronik, von Schutz-, Hartstoff-, Kontakt- und anderen Beschichtungen sowie zur Abbildung von Poren und Rissen im Materialinnern in der Werkstofftechnik einsetzen.

Es sind verschiedene Anordnungen bekannt, die unter Ausnutzung des photoakustischen Effekts die mikroskopische Abbildung thermischer und thermoelastischer Objektstrukturen anstreben. Diese Anordnungen bestehen aus einer Lichtquelle, einer Op­ tik, einer Rastereinrichtung, eine Einrichtung zur Licht­ intensitätssteuerung, einer Probe, einem Detektor, einer Signalverarbeitung und einer Bildwiedergabeeinrichtung. Ein fokussierter, intensitätsmodulierter oder gepulster Lichtstrahl tastet die Probe systematisch ab und erzeugt über einige Energieumwandlungsstufen im Primäranregungs­ gebiet eine veränderliche elastische Deformation der Probe. Die einzelnen Anordnungen unterscheiden sich durch die Beschaffenheit des Detektors dieser Deformation. In der US-PS 42 55 971 wird ein piezoelektrischer Detektor be­ schrieben, der von akustischen Volumenwellen, die sich vom Primäranregungsgebiet her ausbreiten, zu Dickenschwingungen angeregt wird. In der DE-PS 32 24 637 wird ein Fingerwandler beschrieben, der als Detektor akustische Oberflächenwellen aufnimmt, die sich um das Primäranregungsgebiet herum auf der Probenoberfläche ausbreiten. In der US-PS 42 67 732 wird als Detektor eine in der Schallmikroskopie gebräuchliche akustische Linse in Gestalt eines Schalleiters mit Kugel­ kalottenschliff und aufgebrachtem piezoelektrischem Wand­ ler eingesetzt, in deren akustischem Brennpunkt sich das Primäranregungsgebiet befindet. Diese Anordnungen werden aus geometrischen Gründen nur für akustische Wellen mit Wellenlängen von einigen Millimetern und kürzer wirksam, d. h. für Schallfrequenzen von einigen hundert kHz an auf­ wärts. In diesem Frequenzbereich ist der Wirkungsgrad des photoaktustischen Effekts so klein, daß trotz Bestrahlung der Probe mit Intensitäten bis an die Zerstörungsgrenze heran Abbildungen hinreichender Qualität in Bildzeiten nicht unter einigen Minuten erzielt werden können.

Um den Vorteil des höheren photoakustischen Wirkungsgra­ des im Schallfrequenzbereich unter 1 MHz ausnutzen zu kön­ nen, wurde in der US-PS 41 29 385 die Detektion von Schall mittels Mikrophon in einem abgeschlossenen Gasraum über der Probe beschrieben. Obwohl diese Anordnung eine hohe Empfindlichkeit besitzt, ist sie doch mit dem Nachteil be­ haftet, daß das Nutzsignal lediglich von den thermischen, nicht aber von den thermoelastischen und elastischen Eigen­ schaften der Probe abhängt und letztere deshalb mit dieser Anordnung nicht abbildbar sind. Frequenzunabhängig ist die in der Veröffentlichung Dewhurst, R. J.: J. Appl. Phys. 53 (1982) 4064-4071 angegebene Anordnung mit kapazitivem De­ tektor der Objektdeformation. Sie besitzt außerdem den Vor­ zug der Berührungsfreiheit. Nachteilig wirkt sich aber die gegenüber der Piezodetektion geringere Empfindlichkeit, be­ zogen auf gleiche Deformationsamplitude, aus. Ebenfalls be­ rührungslos und frequenzunabhängig arbeiten die Anordnungen nach der JP-PS 58-1 40 637 und der Veröffentlichung Jackson, W. et al.: Appl. Opt. 20 (1981) 1333-1344. Zum Nachweis der Objektdeformation benutzen beide Anordnungen neben der Primärlichtquelle für die Erzielung des photoakustischen Effekts eine zweite Lichtquelle, verbunden mit einer wei­ teren Optik und Einrichtungen zur Lichtdetektion. In der JP-PS 58-1 40 637 basiert der Detektor auf der Messung der Lichtinterferenz, in der Anordnung von Jackson, W. et al. auf der Messung der Lichtablenkung. Obwohl mit beiden An­ ordnungen eine empfindliche Detektion möglich ist, wirkt sich der relativ komplizierte optische Aufbau des Detek­ torsystems negativ auf die Stabilität der Bildregistrie­ rung aus. Stabil, empfindlich und für den Frequenzbereich unter 1 MHz geeignet ist die Anordnung mit aufgeklebtem Piezodetektor von Jackson, W., Amer, N. M.: Appl. Phys. 51 (1980) 3343-3353. Der Detektor weist die radiale De­ formation der Probe nach. Da diese Anordnung nur für spektroskopische, nicht aber für mikroskopische Zwecke vorgesehen sind, enthält sie keine Rastereinrichtung. Der eigentliche Nachteil der Anordnung hinsichtlich einer zerstörungsfreien mikroskopischen photoakustischen In­ spektion besteht jedoch in der starren Klebeverbindung zwischen Probe und Detektor.

Ziel der Erfindung ist es, die Einsatzbreite von Laser­ rastermikroskopen durch die Entwicklung einer Anordnung zur schnellen zerstörungsfreien Abbildung von Strukturen im Materialinneren auf der Basis des photoakustischen Ef­ fekts zu erweitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für ein verbessertes photoakustisches Lichtrastermikroskop zu entwickeln, das bei kurzen Bildaufnahmezeiten und weit­ gehender Unempfindlichkeit gegen äußere Störungen sowie vertretbarer Probenbelastung Abbildungen mechanischer und thermischer Objektstrukturen auch an undurchsichtigen Ma­ terialien mit mikroskopischer Auflösung liefert.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur mikroskopischen Abbildung thermischer und thermoelastischer Objektstruktu­ ren, bestehend aus einer Quelle sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Lichts 1, einer Optik 2 zur Führung des Lichtbündels und zur Erzeugung eines mikroskopischen Brenn­ flecks auf der Probe 3, einer Einrichtung 4 zur Steuerung der im jeweils bestrahlten Probenpunkt ankommenden Licht­ leistung, einer Rastereinrichtung 5 a, 5 b zur Herbeiführung einer systematischen Relativbewegung zwischen Brennfleck und Probe, einem Aufnehmer der durch veränderliche Bestrahlung in der Probe erzeugten mechanischen Schwingungen, Mitteln zur elektronischen Signalverstärkung, einer Signalverarbei­ tung 6 und einer Bildwiedergabeeinrichtung 7 zur bildlichen Darstellung des von der Signalverabeitung sequentiell abge­ gebenen Signals gelöst, wobei erfindungsgemäß als Aufnehmer der mechanischen Schwingungen der Probe ein piezoelektrischer Biegewandler 8 enthalten ist, der sich in akustischem Kon­ takt mit der Probe befindet, und Probe und Biegewandler ge­ meinsam auf einem schnellbeweglichen Probentisch 9 in einer Schallisolationskammer 10 angeordnet sind.

In den schnellbeweglichen Probentisch 9 kann vorteilhafter­ weise ein elektronischer Vorverstärker 11 eingebaut sein. Mit Vorteil können auf dem Lichteintrittsfenster 12 der Schallisolationskammer 10 zwei teiltransparente Lichtdetek­ toren 13 a und 13 b aufgebracht sein.

Die Anordnung kann vorteilhafterweise einen starren Proben­ tisch und eine Strahlablenkeinrichtung enthalten.

Das von der Lichtquelle 1 ausgesandte und von der Optik 2 auf die Probe 3 fokussierte Licht wird durch die Einrichtung 4 zur Steuerung der Lichtleistung moduliert und löst inner­ halb der Probe den photoakustischen Effekt aus, der darin besteht, daß ein bestrahlter Probenpunkt, in dem die absor­ bierte Lichtmenge zeitlichen Schwankungen unterworfen ist, eine Quelle mechanischer Schwingungen darstellt, die sich unter günstigen Umständen als akustische Wellen in der Pro­ be ausbreiten. Amplitude und Phase der angeregten Schwin­ gungen bilden das photoakustische Signal, das in komplexer Weise vom lokalen optischen Absorptionsvermögen, von spe­ zifischer Wärme, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Elastizitätsmodul der unter­ suchten Objektstruktur abhängt.

Zweckmäßig ist der Einsatz eines Lasers als Lichtquelle 1 sowie die wahlweise Benutzung eines akustooptischen Modu­ lators, einer elektrooptischen Zelle oder eines mechani­ schen Zerhackers als Einrichtung 4 zur Steuerung der Licht­ leistung.

Die Rastereinrichtung 5 a, 5 b z. B. in Gestalt von Strahl­ scannern oder eines mechanischen x-y-Antriebssystems be­ wirkt, daß das erzeugte photoakustische Signal sequentiell für alle Punkte aus dem untersuchten Objektbereich die er­ wünschte Information über die lokalen thermischen oder ther­ moelastischen Probeneigenschaften liefert. Der piezoelek­ trische Biegewandler 8 in Gestalt eines piezokeramischen Bimorphs oder Unimorphs nimmt die mechanischen Schwingungen der Probe über ein akustisches Koppelmedium auf und ver­ wandelt sie in ein proportionales elektrisches Signal. Der elektronische Vorverstärker 11 verstärkt dieses Signal. Durch elektrische Durchführungen in der Wand der Schall­ isolationskammer, die den Luftschall vom Biegewandler fernhält, gelangt es auf den Eingang der Signalverarbei­ tung 6, die der Erhöhung des Signal-Rausch-Abstandes dient und zweckmäßig als Heterodyn-Lock-in-Verstärker ausgeführt ist. Dabei wird das interne Oszillatorsignal des Lock-in- Verstärkers als Referenzsignal benutzt, um die Einrichtung 4 zur Steuerung der Lichtleistung phasenrichtig anzusteuern. Zur Darstellung der thermischen und thermoelastischen Ob­ jektstruktur wird als Ausgangssignal der Signalverarbei­ tung die aus dem komplexen Eingangssignal separierten Größen Amplitude, Phase oder eine andere daraus abgeleite­ te Größe auf den Eingang der Bildwiedergabeeinrichtung 7 gegeben, deren x-y-Ablenkung synchron mit der Rasterein­ richtung läuft. Die für eine schnelle Bildgewinnung erfor­ derliche schnelle Abtastung in Zeilenrichtung wird durch den schnellbeweglichen Probentisch 9 realisiert, der sich innerhalb der Schallisolationskammer 10 befindet und wegen der notwendigerweise geringen Eigenmasse aus leichtem Ma­ terial besteht und nur den Biegewandler, die Probe und den Vorverstärker trägt. Sein schneller Antrieb 5 b ist z. B. als elektrodynamisches Tauchspulsystem ausgeführt.

Die beiden Lichtdetektoren 13 a und 13 b auf dem Lichtein­ trittsfenster 12 der Schallisolationskammer messen zwei verschiedene Linearkombinationen von eingestrahlter Licht­ leistung und an der Probe reflektierter und/oder diffus ge­ streuter Lichtleistung. Die elektronische Regelung 14 ver­ arbeitet die Signale der Lichtdetektoren 13 a und 13 b und regelt über die Leistungsstufe 15 die mittlere auf der Probe ankommende Lichtleistung so nach, daß im jeweils be­ strahlten Probenpunkt die absorbierte Lichtleistung unab­ hängig vom lokalen Absorptionsvermögen gemäß einem vorge­ gebenen Sollwert konstantgehalten wird.

Der Wirkungsgrad des photoakustischen Effekts ist mit ty­ pischen Werten von 10^-10 extrem gering, wobei eine umge­ kehrte Proportionalität zur Modulationsfrequenz beobachtet wird. Um in hinreichend kurzer Zeit ein photoakustisches Bild mikroskopischer Auflösung zu erzielen, sind daher fol­ gende Voraussetzungen nötig:

Die in dem durch die Optik erzeugten mikroskopischen Brenn­ fleck konzentrierte Lichtleistung soll möglichst groß sein, ohne daß jedoch bereits einer Zerstörung der Probe in Form von Verdampfung, Aufschmelzen, Ablösung, Zersetzung o. ä. eintritt.

Die Modulationsfrequenz des Lichts soll einerseits möglichst niedrig sein, um einen relativ hohen photoakustischen Wir­ kungsgrad zu erzielen, andererseits aber hinreichend groß sein, damit während der Verweildauer des Brennflecks in jedem Probenpunkt des untersuchten Bereichs mindestens eine volle Modulationsperiode durchlaufen wird.

Das Nutzsignal ist mit einem hinreichend großem Rausch- und Störgeräuschabstand bei möglichst hoher Bandbreite zu ge­ winnen. Für mindestens eine der zwei Richtungen des Bild­ rasters muß ein schneller Bewegungsmechanismus vorhanden sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung erfüllt diese Voraussetzungen, weil die in der Probe bei feinfokussierter Bestrahlung be­ vorzugt angeregten Biegeschwingungen bei guter akustischer Kopplung z. B. mittels Wasser oder Fett sehr effizient auf den Biegewandler übertragen werden, dieser Biegewandler bei Abmessungen von einigen mm Durchmesser und einigen Zehntel mm Dicke Eigenfrequenzen im Bereich von ca. 1 kHz bis ca. 100 kHz aufweist, durch die Schallisolationskam­ mer die unerwünschte Einkopplung von Störgeräuschen durch Luftschall wesentlich gemindert wird, durch die Leichtbau­ weise und straffe Aufhängung des Probentisches dessen me­ chanische Eigenfrequenzen zwischen 50 und 100 Hz einge­ stellt werden, wodurch einerseits eine hinreichend schnelle Abtastung in Zeilenrichtung erfolgen kann, andererseits ein genügend großer Abstand zur Eigenfrequenz des Biege­ wandlers gegeben ist. Durch die Anordnung des elekroni­ schen Vorverstärkers auf dem Probentisch erfolgt eine vollkommen abgeschirmte unbewegliche elektrische Verbin­ dung des Vorverstärkereingangs mit den Elektroden des Biegewandlers, wodurch der Vorverstärkereingang frei von elektrischen Einstreuungen und Schwankungen der Leitungs­ kapazität ist und durch die Anordnung der zwei Lichtde­ tektoren zur Messung von eingestrahlter und reflektierter Lichtleistung wenige mm über der Probe die Messung über fast den gesamten Halbraum über der Probe erfolgt, womit das Ziel dieser Messung, nämlich die Kostanthaltung der absorbierten Lichtleistung unabhängig vom lokalen Absorp­ tionsvermögen, mit größtmöglicher Präzision eingehalten wird, wodurch es ermöglicht wird, über den gesamten unter­ suchten Probenbereich hinweg mit der maximal zulässigen eingestrahlten Lichtleistung unterhalb der Zerstörungs­ schwelle zu arbeiten.

Die beschriebene Anordnung weist gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil der höheren Nachweisempfindlich­ keit des photoakustischen Signals auf und zwar 1 pm Schwingungsamplitude bei 1 kHz Bandbreite. Infolge des größeren Rausch- und Störsignalabstandes können Abbildungen thermischer und thermoplastischer Objektstrukturen in verkürzter Zeit, z. B. in 10 s bei 100 × 100 Bildpunkte mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von 100 : 1 erzielt werden. Von Vorteil ist weiterhin, daß die Probe dabei weder bis über ihre Zerstörungsgrenze hinaus belastet noch durch die Art der Ankopplung an den Detektor einer Beschädigung aus­ gesetzt wird.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße An­ ordnung dargestellt.

Als Lichtquelle 1 dient ein He-Ne-Laser mit einer Ausgangs­ leistung von 50 mW. Den Grundaufbau der Optik 2 bildet ein Auflichtmikroskop, das mit einem LD-Objektiv mit den Werten 16x/0,20 ∞ /2-A versehen ist. Es erzeugt im Abstand von 16 mm vor seiner Lichtaustrittsfläche einen Brennfleck von 2 µm Durchmesser auf der Probe 3. Um die Objektivaper­ tur voll auszuleuchten, befindet sich als Teil der Optik zwischen Laser und Auflichtmikroskop ein Strahlaufweitungs­ system mit 3facher Aufweitung. Die Einrichtung 4 zur Licht­ intensitätssteuerung wird durch einen akustooptischen Mo­ dulator realisiert, hinter dem eine Blende angeordnet ist. Der akustooptische Modulator wird durch eine Leistungs­ stufe 15 mit einer amplitudenmodulierten HF-Spannung ver­ sorgt. Die Frequenz dieser Modulation kann frei gewählt werden. Sie muß im empfindlichen Bereich des Biegewandlers 8 liegen und kann zur Erzielung der maximalen Signalhöhe auf die Grundresonanz des Biegewandlers abgestimmt werden. Die Amplitude der Modulation wird von der Regelung 14 einge­ stellt. Den Ausgang des akustooptischen Modulators ver­ lassen im Zweistrahlfall der ungebeugte Strahl und ein Strahl der ersten Beugungsordnung. Von der Blende wird nur der gebeugte Strahl durchgelassen, da nur dieser voll durchmoduliert ist und deshalb die Probe nicht unnötig durch einen Gleichanteil der Lichtleistung belastet wird. Außerdem ist bei linearer Aussteuerung der Mittelwert der gebeugten Lichtleistung der elektrischen Modulationsam­ plitude am akustooptischen Modulator direkt proportional. Die Rastereinrichtung 5 besteht aus einem langsamen An­ trieb 5 a und einem schnellen Antrieb 5 b. Der langsame An­ trieb 5 a sitzt als schrittmotorgetriebener eindimensiona­ ler Translationstisch auf der parallel zur optischen Achse des Objektivs beweglichen Schwalbenschwanzführung des Auf­ lichtmikroskops. Auf dem Translationstisch ist die Schall­ isolationskammer 10 befestigt, die aus einem Aluminiumge­ häuse mit elektrischen Durchführungen, mechanischen Ver­ schraubungen zum Spannen der Aufhängung des Probentischs 9 und einer Befestigung für einen Lautsprechermagneten als Teil des schnellen Antriebs 5 b besteht. Fernerhin enthält die Schallisolationskammer das Lichteintrittsfenster 12, dessen Abmessungen so ausgelegt sind, daß seine mechanische Eigenresonanz mit 50 kHz weit oberhalb der Resonanz des Biegewandlers liegt, wobei die Glasdicke den für den Kor­ rektionszustand des LD-Objektivs erforderlichen Wert von 2 mm einhält. Zur vollständigen Abschirmung des äußeren Luftschalls sind alle Öffnungen dicht verschlossen, das zum Probenwechsel abnehmbare Oberteil der Schallisolations­ kammer, in dem sich auch das Lichteintrittsfenster befin­ det, ist mit Dichtflächen versehen. Der schnelle Antrieb 5 b wird durch eine Tauchspule realisiert, die an dem aus Lei­ terplattenmaterial bestehenden Probentisch 9 befestigt ist und die je nach Stärke und Richtung des erregenden Strom­ flusses mehr oder weniger in den Spalt des Lautsprecher­ magneten hineingezogen wird. Die erforderliche Gegenkraft wird von 3 Saiten aufgebracht, an denen der Probentisch elastisch aufgehängt ist, wobei je nach Saitenspannung Eigenfrequenzen des Tisches oberhalb 50 Hz einstellbar sind. Zur Positionsmeldung sind am Lautsprechermagneten weitere Elektroden befestigt, die gemeinsam mit einem Abschnitt des Leiterplattenmaterials des Probentisches den Kondensator eines kapazitiven Wegaufnehmers 16 bilden. Auf dem Proben­ tisch befestigt ist eine Halterung, in der der Biegewand­ ler eingespannt ist. Die Halterung ist für verschiedene Wandlerdurchmesser ausgelegt, so daß es möglich ist, Biege­ wandler mit Resonanzfrequenzen zwischen 3 kHz und 50 kHz einzusetzen. Als Biegewandler kommen unimorphe oder bimorphe piezokeramische Wandler zur Anwendung. Die Probe 3 liegt auf dem Biegewandler auf. Sie wird nicht starr mit dem Wand­ ler verschraubt oder verspannt und auch nicht fest aufge­ klebt, sondern nur durch ein Koppelmedium wie Wasser, Fett oder Öl mit dem Wandler akustisch verbunden. Sie wird le­ diglich durch einen Teil der Halterung des Biegewandlers gegen seitliches Verrutschen beim schnellen Rastern ge­ sichert. Auf der dem Biegewandler abgewandten Seite des Probentischs befindet sich der Vorverstärker des vom Bie­ gewandler abgenommenen Signals. Die Bauelemente des Vor­ verstärkers sind entspechend ihrer Verschaltung direkt auf dem den Probentisch bildenen Leiterplattenmaterial aufgelötet. Die elektrischen Verbindungen sind so ausge­ legt, daß die der Probe zugewandte Elektrode des Biege­ wandlers, die Halterung des Biegewandlers und das Gehäuse des Vorverstärkers eine geschlossene elektrische Abschir­ mung bilden, die den Nutzsignalpfad von der inneren Elek­ trode des Biegewandlers zum Vorverstärkereingang umgibt. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers wird an den Signal­ eingang eines Heterodyn-Lock-in-Verstärkers gelegt, von dessen Oszillatorausgang die Frequenz zur Ansteuerung des akustooptischen Modulators abgenommen wird. Der Ausgang des Lock-in-Verstärkers ist mit dem Signaleingang eines Bildwiedergabegerätes verbunden, dessen schnelle Ablenk­ richtung vom Signal des Wegaufnehmers gesteuert wird und dessen langsame Ablenkrichtung synchron mit dem schritt­ motorgesteuerten langsamen Antrieb 5 a läuft.

Entsprechend der mechanischen Eigenfrequenz des Probenti­ sches kann die Bildwiedergabe on-line mit Zeilenfrequenzen bis zu 100 Hz erfolgen, da für die Signalaufnahme sowohl Hin- als auch Rückweg des Tischlaufs bei sinusförmiger An­ steuerung genutzt werden können, in den Umkehrpunkten wird dabei zweckmäßigerweise dunkelgetestet.

Auf dem Lichteintrittsfenster der Schallisolationskammer befinden sich zwei Lichtdetektoren in Gestalt von Halblei­ terphotodioden mit Zinnoxidelektroden, ausgeführt als teil­ transparente Beschichtung. Der Abstand zur Probe beträgt ca. 2 mm. Bei einem Durchmesser der empfindlichen Fläche der Lichtdetektoren von 10 mm wird von beiden nahezu das gesamte reflektierte und diffus an der Probenoberfläche gestreute Licht gemessen. Ebenso wird das Primärlicht, das die Lichtdetektoren durchsetzt und auf die Probe trifft, ohne weitere Verluste an anderen Grenzflächen gemessen. Die Signale der beiden Lichtdetektoren werden von der Re­ gelung 14 erfaßt und zur Konstanthaltung der von der Probe absorbierten Lichtleistung benutzt, indem das Ausgangssi­ gnal der Regelung die Modulationsamplitude des akustoopti­ schen Modulators auf die erforderliche Höhe einstellt. Mit der beschriebenen Anordnung wird bei einer Laseraus­ gangsleistung von 50 mW und der Laserwellenlänge von 633 nm, einer Modulationfrequenz von 5 kHz und einer Amplitude der auf die Probe auftreffenden Lichtleistung von 8 mW im Biegewandler ein Signal von 100 µV erzielt, wobei bei einer Detektionsbandbreite von 1 kHz ein Signal-Rausch-Ver­ hältnis von 100 : 1 erreicht wird. Damit läßt sich unter Aus­ nutzung der mechanisch zulässigen Zeilenfrequenz ein hin­ reichend rauschfreies Bild von 100 × 100 Bildpunkten in ca. 10 s aufnehmen und on-line darstellen.

Claims (4)

1. Anordnung zur mikroskopischen Abbildung thermischer und thermoelastischer Objektstrukturen, bestehend aus einer Quelle sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Lichts (1), einer Optik (2) zur Führung des Lichtbündels und zur Erzeugung eines mikroskopischen Brennflecks auf der Probe (3), einer Einrichtung (4) zur Steuerung der im jeweils bestrahlten Probenpunkt ankommenden Lichtlei­ stung, einer Rastereinrichtung (5 a, 5 b) zur Herbeifüh­ rung einer systematischen Relativbewegung zwischen Brenn­ fleck und Probe, einem Aufnehmer der durch veränderliche Bestrahlung in der Probe erzeugten mechanischen Schwin­ gungen, Mitteln zur elektronischen Signalverstärkung, einer Signalverarbeitung (6) und einer Bildwiedergabe­ einrichtung (7) zur bildlichen Darstellung des von der Signalverarbeitung sequentiell abgegebenen Signals, ge­ kennzeichnet dadurch, daß als Aufnehmer der mechanischen Schwingungen der Probe ein piezoelektrischer Biegewand­ ler (8) enthalten ist, der sich in akustischem Kontakt mit der Probe befindet, und daß Probe und Biegewandler gemeinsam auf einem schnellbeweglichen Probentisch (9) in einer Schallisolationskammer (10) angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den schnellbeweglichen Probentisch (9) ein Vorver­ stärker (11) eingebaut ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf dem Lichteintrittsfenster (12) der Schallisolations­ kammer (10) zwei teiltransparente Lichtdektoren (13 a, 13 b) aufgebracht sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein starrer Probentisch und eine Strahlablenkeinrichtung enthalten sind.