В статье обсуждается применение линзового многоэлементного акустического микроскопа для визуализации и количественной характеризации неоднородностей, размеры которых сравнимы с пространственной разрешающей способностью. В параксиальном приближении найдено, что регистрируемый пространственно-временной сигнал ультразвуковой решетки микроскопа может рассматриваться как оценка функции рассеяния визуализируемых объектов. Теоретически установлено, что функции рассеяния наблюдаемых неоднородностей могут быть использованы для интерпретации особенностей, наблюдаемых в формируемых акустических изображениях. Показано, что конечный размер элементов решетки ограничивает угловую разрешающую способность метода, приводя к сглаживанию результатов измерения функции рассеяния. Экспериментальная апробация предложенного метода выполнена с помощью разработанного прототипа микроскопа с двумерной решеткой квадратных элементов и полистироловой сферической акустической линзой. Подтверждено в эксперименте, что пространственная разрешающая способность прибора соответствует теоретической оценке, получаемой по классическому критерию. Приведены результаты формирования изображений малых плоских отражателей с разными углами наклона, полученные путем электронного сканирования. Показано, что сигнал решетки, являющийся оценкой функции рассеяния, является более информативным для количественной характеризации малых неоднородностей по сравнению с их акустическими изображениями.
Application of a lens multi-element acoustic microscope for the visualization and quantitative characterization of small discontinuities with dimensions of the spatial resolution level is considered. On the basis of the paraxial approximation it was found that the recorded spatio-temporal signal of the microscope ultrasonic array can be treated as an estimation of the scattering function of visualized objects. It was theoretically established that the scattering functions of the observed inhomogeneities can be used for the interpretation of the generated acoustic images. It is shown that the finite size of the array elements constrains the angular resolution of the method due to smoothing of the measured scattering function. Experimental testing of the proposed method was carried out using the developed prototype microscope with a two-dimensional array of square elements and a polystyrene spherical acoustic lens. It was experimentally confirmed that the spatial resolution of the device corresponds to a theoretical estimate obtained by a classical criterion. The generated images of small flat reflectors with different angles of inclination obtained by means of electronic scanning are presented. It is shown that the output array data set is more informative for the quantitative characterization of the discontinuities than their acoustical images. In particular, on the basis of the obtained estimation of the scattering function it was possible to estimate the angle of inclination of the reflectors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.