Что такое акустический микроскоп?

Что такое акустический микроскоп?

Акустический микроскоп — это микроскоп, который использует ультразвуковые волны для наблюдения за состоянием образца, определяя силу и положение отраженных от образца волн.

Хотя его разрешение ниже, чем у электронного микроскопа, который часто используется в промышленных областях, его главная особенность заключается в том, что он может измерять и наблюдать мельчайшие области с более высоким разрешением, чем оптический микроскоп.

Применение акустических микроскопов

Акустические микроскопы часто используются в промышленной сфере для проверки продукции. Акустический микроскоп характеризуется своей способностью наблюдать не только поверхность образца, но и его внутреннюю и нижнюю поверхность, изменяя глубину падения.

В частности, микроскоп используется для внутренних проверок электронных компонентов и других общих материалов, проверки адгезивности клеев и обнаружения трещин, пустот и расслоений на склеенных поверхностях. Он также полезен для внутренних проверок электронных компонентов и т. д., внутренних проверок общих материалов и проверки адгезивности клеев. Оба используются для обнаружения трещин, пустот, расслоений и т. д. на склеенных поверхностях.

Ультразвуковые волны распространяются, затухая в областях, где материалы являются непрерывными, но не могут распространяться в прерывистых областях, таких как зазоры, и большинство волн отражаются на граничных поверхностях. Поэтому отраженные волны, отраженные от расслоенных областей и пустот, могут быть обнаружены.

Принцип акустических микроскопов

Акустический микроскоп использует свойство, что когда ультразвуковые волны распространяются между различными материалами в соседних точках, некоторые из них отражаются, а некоторые передаются. Когда отраженная волна обнаруживается и наблюдается, микроскоп относится к отражательному типу, а когда обнаруживается и наблюдается переданная волна, микроскоп относится к пропускающему типу.

1. Пропускной тип

Акустический микроскоп трансмиссионного типа состоит из двух акустических линз, расположенных друг напротив друга, с образцом между ними. Одна акустическая линза имеет пьезоэлектрический элемент, который принимает ультразвуковые волны, а другая акустическая линза имеет пьезоэлектрический элемент, который принимает ультразвуковые волны.

Во время измерения ультразвуковые волны вводятся через одну акустическую линзу, а ультразвуковые волны, передаваемые через образец, помещенный в фокусную точку, принимаются пьезоэлектрическим элементом на другой акустической линзе.

2. Отражательный тип

В отражательном акустическом микроскопе акустическая линза и пьезоэлектрический элемент расположены только с одной стороны. Пьезоэлектрический элемент принимает падающую ультразвуковую волну и отраженную волну от материала. Как просвечивающие, так и отражающие ультразвуковые микроскопы могут измерять и наблюдать поверхностные и внутренние состояния образца, анализируя интенсивность и фазу полученных ультразвуковых волн.

Отражательные акустические микроскопы чаще используются в коммерческих целях, чем пропускающие микроскопы. Основная причина этого заключается в том, что отражательный тип не требует, чтобы образец был зажат между акустическими линзами, поэтому нет ограничений на толщину образца. Еще одним важным преимуществом отражательного типа акустического микроскопа является то, что он проще в эксплуатации и легче в обращении, поскольку нет необходимости помещать акустическую линзу в конфокальное положение, а также возможно формирование изображения и измерение скорости распространения.

Другая информация об акустических микроскопах

1. Преимущества отражательных акустических микроскопов

Метод отражения импульса, метод измерения с использованием отражательного акустического микроскопа, является сильным методом обнаружения отслоения и пустот внутри образца. В этом методе погруженный в воду образец облучается ультразвуковыми волнами импульсных форм, а информация о внутренней части объекта получается из внутренне отраженных импульсов.

Интенсивность этого отражения импульса зависит от разницы в акустическом импедансе двух материалов, которые служат граничными поверхностями. Акустический импеданс — это величина, определяемая как произведение плотности материала и скорости звука, и почти на 100% отражает воздушный слой. Это делает этот метод отражения импульса сильным методом обнаружения расслоения и пустот в образце.

2. Наблюдение за клетками с помощью акустического микроскопа

Разработаны акустические микроскопы, которые могут визуализировать внутреннюю часть клеток с использованием высоких частот, таких как 100–200 МГц. Использование высоких частот во время измерения не оказывает неблагоприятного воздействия на клетки в воде, и такие акустические микроскопы позволяют наблюдать клетки в живом состоянии.

Следовательно, изменения во внутриклеточных структурных белках могут быть подтверждены без окрашивания красителем, как в прошлом. В дополнение к устоявшейся технологии распространения высокочастотного ультразвука через тонкое волокно, кончик волокна обрабатывается на вогнутой поверхности для схождения ультразвуковых волн, тем самым увеличивая азимутальное разрешение до клеточного уровня.

Акустический микроскоп создает изображения на основе плотности и вязкоупругости внутриклеточных веществ, что делает его чрезвычайно подходящим для наблюдения за цитоскелетом, который контролирует пролиферацию клеток и другие процессы. Используя это свойство, была разработана методика для идентификации раковых клеток из популяции раковых клеток. Используя эту технологию, можно экспрессировать флуоресцентные белки, чтобы можно было идентифицировать нормальные клетки и подтвердить, как противораковые препараты действуют на раковые клетки.