超声波扫描显微镜SAM与X-RAY的区别

常用医学影像学名词术语医学影像学是现代医学中的重要分支，通过使用各种影像学技术，如X射线、超声波、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等，可以帮助医生对患者进行诊断、治疗和监测。

在医学影像学中，有许多常用的名词术语，下面将介绍一些常见的医学影像学名词术语。

1. X射线（X-ray）：X射线是一种高能电磁辐射，可通过人体组织产生影像。

X射线检查通常用于检测骨骼病变、肺部疾病等。

2. 超声波（Ultrasound）：超声波是一种高频声波，可以通过人体组织产生影像。

超声波检查常用于检测妇科疾病、胎儿成长等。

3. 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）：利用磁场和无线电波产生的信号，生成高分辨率的人体组织影像。

MRI常用于检测脑部、胸腹部等内部器官病变。

4. 计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）：通过多角度的X射线扫描，产生多层次的人体组织影像。

CT可以提供更为详细的图像信息，通常用于检测肿瘤、器官损伤等病变。

5. 核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI）：与MRI类似，利用核磁共振现象产生影像。

NMRI常用于检测心脏、肝脏等内部器官病变。

6. 放射性同位素扫描（Radionuclide Scanning）：通过将放射性同位素注入体内，利用其特殊放射性衰变进行成像。

放射性同位素扫描广泛用于心脏、骨骼、甲状腺等疾病的检测。

7. 磁共振弥散加权成像（Diffusion-Weighted Imaging，DWI）：通过测量水分子在组织中的运动，显示组织的微观结构和代谢状态。

DWI常用于检测脑卒中、癌症等疾病。

8. 磁共振弹性成像（Magnetic Resonance Elastography，MRE）：通过测量组织的弹性特性，显示组织的各种病理变化。

MRE常用于检测肝硬化等疾病。

9. 经颅多普勒超声（Transcranial Doppler Ultrasonography，TCD）：通过超声波技术检测颅内血流速度和脑血管疾病。

X-RAY与sam的区别在同一实验室内，SAM与X-ray是相互补充的方法手段。

它们主要的区别在于展现样品的特性不同。

X-ray能观察样品的内部，主要是基于材料密度的差异。

密集的金属材料比陶瓷和塑料等材料对于X射线有较大的不透过性和较小的穿透深度。

X-ray对于分层的空气不是非常的敏感，裂纹和虚焊是不能被观察到的，除非材料有足够的物理上的分离。

X-ray射线成像操作采用的是穿透模式，得到整个样品厚度的一个合成图像。

在较长的检查期间内，如果半导体设备放置在离X-ray射线源比较近的地方可能会产生损坏或随机的电子错误。

超声波能穿透密集的和疏松的固体材料，但它对于内部存在的空气层非常的敏感，空气层能阻断超声波的传输。

确定焊接层、粘接层、填充层、涂镀层、结合层的完整是SAM独特的性能。

SAM可以分层的展现样品内部的一层一层的图像。

基于反射回波模式产生的图像只需要通过样品的表面(反射扫描模式)，而穿透模式需要通过样品的两个表面(类似X-ray)(透射扫描模式)。

并且SAM使用的超声波频率是高于MHz，而不同于超声波清洗设备使用的KHz的频率。

这个范围的超声波不会引起气穴现象，它不能清洗和搅动易碎的组件，因此对于检测的组件并没有任何的损坏。

B超(B型超声传导技术和超声图像诊断技术)和X光有什么区别x射线无法穿透金属，因为金属对其有强烈的吸收。

骨骼含有大量的钙（一种金属），能够吸收x射线。

金属之所以能吸收x射线，是因为x射线的光波能量足够激发金属离子的内层轨道上的电子，该电子被激发时，就吸收x射线的光波能量，并发生跃迁，此时的x射线转化为电离能，并保持在电子内。

普通光的光波能量远远低于x射线，无法激发元素的电子，会被以光能的形式反射回来和以热能的形式吸收并弥漫的散发开来。

x射线照射在非金属上，也会激发其内层轨道上的电子，但非金属元素的电子发生跃迁所需的能量很低，即使所有电子都被激发，也不足以将x射线的能量都吸收干净，未被吸收的x射线就能透过人体的非骨骼部分了。

超声波扫描显微镜SAM与X-RAY的区别在同一实验室内，SAM与X-ray是相互补充的方法手段。

它们主要的区别在于展现样品的特性不同。

X-ray能观察样品的内部，主要是基于材料密度的差异。

密集的金属材料比陶瓷和塑料等材料对于X射线有较大的不透过性和较小的穿透深度。

X-ray对于分层的空气不是非常的敏感，裂纹和虚焊是不能被观察到的，除非材料有足够的物理上的分离。

X-ray射线成像操作采用的是穿透模式，得到整个样品厚度的一个合成图像。

在较长的检查期间内，如果半导体设备放置在离X-ray射线源比较近的地方可能会产生损坏或随机的电子错误。

超声波能穿透密集的和疏松的固体材料，但它对于内部存在的空气层非常的敏感，空气层能阻断超声波的传输。

确定焊接层、粘接层、填充层、涂镀层、结合层的完整是SAM独特的性能。

SAM可以分层的展现样品内部的一层一层的图像。

基于反射回波模式产生的图像只需要通过样品的表面(反射扫描模式)，而穿透模式需要通过样品的两个表面(类似X-ray)(透射扫描模式)。

并且SAM使用的超声波频率是高于MHz，而不同于超声波清洗设备使用的KHz的频率。

这个范围的超声波不会引起气穴现象，它不能清洗和搅动易碎的组件，因此对于检测的组件并没有任何的损坏。

B超(B型超声传导技术和超声图像诊断技术)和X光有什么区别x射线无法穿透金属，因为金属对其有强烈的吸收。

骨骼含有大量的钙（一种金属），能够吸收x射线。

金属之所以能吸收x射线，是因为x射线的光波能量足够激发金属离子的内层轨道上的电子，该电子被激发时，就吸收x射线的光波能量，并发生跃迁，此时的x射线转化为电离能，并保持在电子内。

普通光的光波能量远远低于x射线，无法激发元素的电子，会被以光能的形式反射回来和以热能的形式吸收并弥漫的散发开来。

x射线照射在非金属上，也会激发其内层轨道上的电子，但非金属元素的电子发生跃迁所需的能量很低，即使所有电子都被激发，也不足以将x射线的能量都吸收干净，未被吸收的x射线就能透过人体的非骨骼部分了。

超声波扫描显微镜原理
超声波扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscope，简称SAM）是一种使用超声波作为探测信号的显微镜，它利用声波在不同介质中的传播速度差异来获取样品的内部结构和性质信息。

SAM的工作原理基于声波的传播和反射特性。

当超声波从声
源发出并照射到样品表面时，一部分声能会被表面反射回来，而另一部分则会进入样品内部。

超声波在不同材料之间传播时，由于材料的密度、弹性模量等物理性质的差异，声波的传播速度也会有所变化。

SAM利用接收器接收到的反射信号和透射信号，来构建样品
的剖面图或图像。

通过测量声波信号的传播时间差（Time of Flight），可以计算出声波在样品内部传播的距离。

基于声速
和时间之间的关系，可以绘制得出不同深度处的声速分布情况。

为了实现高分辨率的成像，SAM采用了扫描探头的方式。

探
头通常由压电材料制成，可以通过电压的变化来发射声波，并接收形成的回波信号。

通过固定探头与样品之间的距离，并控制探头位置的移动，可以扫描样品的不同区域，获得精确的声波传播时间差信号。

最终，利用这些信号可以重建出样品的微观结构图像。

超声波扫描显微镜在材料科学、生物医学以及微电子等领域有着广泛的应用。

它可以非破坏地观察材料的内部缺陷、结构和界面情况，对于微细结构的分析和质量检测具有重要的意义。

同时，由于超声波在生物组织中的传播特性，SAM也可以用于生物医学领域的生物组织成像、病变检测等应用。

超声波扫描显微镜工作原理超声波扫描显微镜，英文是：Scanning Acoustic Microscope，简称SAM，由于它的主要工作模式是C模式，因此也简称：C-SAM。

现在做失效分析的实验室里，这个设备直接被通称为C-SAM，就像X射线透射机被通称为X-Ray一样。

超声波扫描显微镜有两种工作模式：基于超声波脉冲反射和透射模式工作的。

反射模式是主要的工作模式，它的特点是分辨率高，对待测样品厚度的没有限制。

透射模式只在半导体企业中用作器件筛选。

超声显微镜的核心就是带压电陶瓷的微波链，压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的声脉冲，随后这些声脉冲被声透镜聚焦在一起，超声波扫描显微镜的这个带压电陶瓷的部件叫换能器，英文是：Transducer。

换能器既能把电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。

换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。

耦合介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播是，会快速衰减。

样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。

换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。

每只换能器都有其特定的超声波频率，凯斯安公司可以针对用户的需要特别配置。

这个过程就是超声波扫描显微镜反射工作模式的基本过程。

另一种超声显微镜的工作模式叫透射模式。

透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。

根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。

超声波显微镜在失效分析中的应用•晶圆面处分层缺陷•锡球、晶圆、或填胶中的开裂•晶圆的倾斜•各种可能之孔洞（晶圆接合面、锡球、填胶…等）超声波显微镜的在失效分析中的优势•非破坏性、无损检测材料或IC芯片内部结构•可分层扫描、多层扫描•实施、直观的图像及分析•缺陷的测量及缺陷面积和数量统计•可显示材料内部的三维图像•对人体是没有伤害的•可检测各种缺陷（裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞、孔洞等）超声波扫描显微镜的应用领域•半导体电子行业：半导体晶圆片、封装器件、大功率器件IGBT、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等;•材料行业：复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、超导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等；•生物医学：活体细胞动态研究、骨骼、血管的研究等.。

常⽤失效分析⽅法整理常⽤失效分析⽅法整理 C-SAM（超声波扫描显微镜)，⽆损检测:sonix１.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹. 3.分层缺陷.4.空洞,⽓泡,空隙等. X－Ray⽆损检测:德国依科视朗服务介绍：X-Ray是利⽤阴极射线管产⽣⾼能量电⼦与⾦属靶撞击，在撞击过程中，因电⼦突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。

⽽对于样品⽆法以外观⽅式观测的位置，利⽤X-Ray 穿透不同密度物质后其光强度的变化，产⽣的对⽐效果可形成影像，即可显⽰出待测物的内部结构，进⽽可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。

服务范围：产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和⼤批量产品观测服务内容：1.观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电⼦元器件以及⼩型PCB印刷电路板2.观测器件内部芯⽚⼤⼩、数量、叠die、绑线情况3.观测芯⽚crack、点胶不均、断线、搭线、内部⽓泡等封装缺陷，以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷显微镜分析OM ⽆损检测:蔡司⾦相显微镜OM服务介绍：可⽤来进⾏器件外观及失效部位的表⾯形状，尺⼨，结构，缺陷等观察。

⾦相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在⼀起，不仅可以在⽬镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显⽰屏幕上观察实时动态图像，电脑型⾦相显微镜并能将所需要的图⽚进⾏编辑、保存和打印。

服务范围：可供研究单位、冶⾦、机械制造⼯⼚以及⾼等⼯业院校进⾏⾦属学与热处理、⾦属物理学、炼钢与铸造过程等⾦相试验研究之⽤服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样⽚的⾦相显微分析3.各种缺陷的查找体视显微镜OM ⽆损检测:蔡司服务介绍：体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。

是⼀种具有正像⽴体感的⽬视仪器，从不同⾓度观察物体，使双眼引起⽴体感觉的双⽬显微镜。

对观察体⽆需加⼯制作，直接放⼊镜头下配合照明即可观察，成像是直⽴的，便于操作和解剖。

四种常规无损检测方法的比较无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。

常用的无损检测方法：超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、液体渗透检测(PT)及X射线检测(RT)。

超声波检测(UT)1、超声波检测的定义：通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

2、超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。

声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。

3、超声波检测的优点：a.适用于所有金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。

如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；c.缺陷定位较准确；d.对面积型缺陷的检出率较高；e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，使用较方便。

4、超声波检测的局限性a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。

5、超声检测的适用范围a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。

超声波扫描显微镜原理超声波扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscopy，简称SAM）是一种利用超声波技术进行显微观察的仪器。

超声波具有穿透性强、分辨率高、对生物和非生物样品无损伤等优点，因此在材料科学、生物医学等领域有着广泛的应用。

下面将详细介绍超声波扫描显微镜的原理。

超声波扫描显微镜的工作原理基于超声波的传播和反射特性。

当超声波穿过材料时，会与材料内部的界面或缺陷发生相互作用，形成反射波。

通过分析这些反射波的幅度、波速和波形等特征，可以获取到有关材料内部结构和性质的信息。

超声波扫描显微镜主要由超声发生器、扫描系统、探头和接收器等组成。

其中，超声发生器产生超声波信号，经过扫描系统驱动探头进行扫描，探头发射的超声波经过材料，与材料内部的界面或缺陷发生相互作用后，探头上的接收器接收到反射波信号。

接收器将接收到的信号传输给信号处理系统进行信号处理和图像重构，最终生成超声波显微图像。

在超声波扫描显微镜中，探头是起关键作用的部件。

探头通常由两个部分组成，一个是超声发射器，用来发射超声波信号；另一个是超声接收器，用来接收反射波信号。

超声发射器通常采用压电陶瓷或磁声材料制成，通过外加电场或磁场激励产生超声波信号。

超声接收器通常也采用压电陶瓷或磁声材料制成，接收到的超声波信号会使其发生压电效应或磁声效应，转化为电信号输出。

通过控制超声发射器和接收器的位置和时间延迟，可以实现超声波信号的传播和接收。

扫描系统是超声波扫描显微镜的核心组成部分，用于控制探头的位置和扫描速度。

扫描系统通常由两个部分组成，一个是X-Y调节台，用于控制探头在水平方向的移动；另一个是Z轴调节器，用于控制探头在垂直方向的移动。

通过调节X-Y调节台和Z轴调节器的位置和速度，可以实现对样品的全面扫描。

信号处理系统主要用于接收和处理探头接收到的信号，最终生成超声波显微图像。

信号处理系统通常包括放大器、滤波器、时钟模块和数字转换器等部分。