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            掃描探針聲學顯微鏡

            ? ? ? ?掃描探針聲學顯微鏡(Scanning Probe Acoustic Microscopy, SPAM)是基于原子力顯微鏡的又一種功能擴展。

            ? ? ? ?掃描探針聲學顯微鏡在傳統的原子力顯微鏡中,利用外加信號,通過換能器在樣品下表面對其產生聲激勵,聲波穿過換能器-樣品邊界,在樣品內傳播。當聲波在樣品中遇到材料微結構和局域性能的不均勻性,如微缺陷、疇結構、晶粒晶界及晶粒取向變化以及成分不均勻等,樣品內聲波就會發生折射、反射、干涉等聲學過程,從而在樣品上表面不同區域產生振幅和相位的變化。這些變化,將傳遞到與樣品上表面接觸的原子力顯微鏡微懸臂探針并由系統進行檢測和記錄。成像時,探針對樣品表面進行逐點掃描,樣品表面形貌由微懸臂變形得到,而聲學信號則由與激勵源同頻率的微懸臂振動信號(包括振幅和相位)獲得。

            掃描探針聲學顯微鏡原理圖

            掃描探針聲學顯微鏡原理圖

            ? ? ? ?在國家重大科學儀器設備開發專項的支持下,本原在掃描探針顯微鏡和聲學檢測技術的融合方面開展了許多有益的探索并取得了進展,其中,為克服聲學檢測的盲區,我們開展了多頻聲學檢測方法,并得到國家的專利授權。

            多頻掃描探針聲學顯微鏡專利證書

            ? ? ? ?掃描探針聲學顯微鏡成像的襯度主要來自材料微區彈性模量的不均勻性。作為原子力顯微鏡平臺上的一種功能擴展,該技術在樣品掃描檢測時能同步獲得形貌像和聲學像,前者反映了樣品的表面起伏,后者雖然也從樣品表面采集,但卻攜帶了樣品表面和內部(亞表面)的信息,對于材料研究具有一定的應用價值。

            掃描探針聲學顯微鏡SPAM/原子力顯微鏡AFM檢測結果

            功能陶瓷的掃描探針聲學顯微鏡檢測結果(5μm)

            左:形貌像,右:聲學像. 聲學像顯示出更為豐富的襯度, 反映了微區佯性結構的不均勻性
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