쿼드러춰 방식에 의한 초음파현미경의 진폭과 위상영상 분석 = The Analysis of Amplitude and Phase Image for Acoustic Microscope Using Quadrature Technique

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 쿼드러춰 방식의 초음파현미경을 구성하고 미세한 높이변화를 갖는 표면결함에 대한 진폭영상과 위상영상을 복원하여 상대적인 영상 강도의 변화와 영상의 질을 비교 분석하였다. 본 실험에서는 중심주파수가 3㎒인 focused 변환기를 사용하여 초음파현미경을 구성하고 알루미늄 재료를 선택하여 하나는 직경이 2㎜이고 깊이가 100㎛인 원형결함을 갖도록 하였고 다른 하나는 직경이 4㎜이고 깊이가 5㎜인 원형결함을 갖도록 시편을 제작하였으며 이들에 대한 진폭과 위상영상을 복원하였다. 결함 깊이가 100㎛인 원형결함이 존재하는 시편에 대한 라인 스캔(line scan) 결과 상대적인 영상강도의 진폭 변동율은 7%로 미약한 반면에 위상 변동율은 89%로 커다란 변화를 나타내므로 결함에 대해서 위상영상이 우수한 콘트라스트를 보였다. 이에 비하여 결함의 깊이가 5㎜인 시편에 대해서 진폭영상은 위상영상에 비하여 우수한 콘트라스트를 보이므로서 결함 깊이가 한 파장을 기준으로하여 위상영상과 진폭영상은 큰 차이를 나타내었다. 따라서 쿼드러춰 검출방식의 초음파현미경은 진폭만을 검출하는 포락선 검출기에 비해 한 파장보다 작은 높이변화를 갖는 결함의 탐상시 위상영상을 진폭영상의 상호보완적인 관계로 사용하므로서 결함의 미세 높이 변동을 효율적으로 평가 할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we have constructed the acoustic microscope using quadrature technique and analyzed the relative variation of image intensity and the quality of image by reconstructing the amplitude and phase image for surface defects with tiny hight variation. In this experiment, we have constructed the scanning acoustic microscope using the focused transducer with 3㎒ center frequency and the quadrature detector. And we have fabricated aluminum samples with round defects whose depth is different and reconstructed the amplitude and phase images for the samples. One sample has round defects with 2㎜ diameter and 100㎛ depth and the other has round defects with 4㎜ diameter and 5㎜ depth. In the result of line scanning for the sample with 100㎛ round defects, it has been shown that the variation rate of amplitude image intensity is 7% and the variation rate of phase image intensity is 89%. The phase image has better contrast than amplitude image for the sample. In contrast to this, the amplitude image has better contrast than phase image for the sample with 5㎜ depth's defects. Accordingly there is big difference between amplitude image and phase image for depth variation of defects whose boundary is 1 wavelength. Consequently the acoustic microscope using quadrature detector can be evaluated efficiently more than using envelope detector, for detecting defects which have height variation less than 1 wavelength. And also the phase image and the amplitude image can be used for detecting defects of tiny height variation with complimentary relation.