超聲掃描顯微鏡（Ultrasound Scanning Microscope, USM）是利用超聲波掃描樣品的原理而設(shè)計(jì)的一種顯微鏡，它可以進(jìn)行圖像采集，并將采集的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再通過電腦分析處理形成影像。這種儀器在世界上很多地區(qū)已經(jīng)得到了應(yīng)用并取得了良好的效果。在實(shí)際工作中，我們常常需要將樣品放在顯微鏡下進(jìn)行觀察，但是顯微鏡在使用過程中很容易出現(xiàn)聚焦不準(zhǔn)確、光斑不完整或放大倍率不穩(wěn)定等問題，而USM就可以幫助我們解決這些問題。USM具有以下特點(diǎn)：USM是基于超聲原理而設(shè)計(jì)的光學(xué)顯微鏡； USM通過高速數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖像采集，并將獲得的圖像進(jìn)行快速數(shù)字處理分析； USM可實(shí)現(xiàn)圖像從粗到細(xì)的變化；超聲波對(duì)樣品表面有一定的穿透性，使得 USM可以用于觀察表面不平整的區(qū)域；USM通過高速數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)具有較高的放大倍率，可以獲得更清晰、更高質(zhì)量的圖像。

一、基于超聲技術(shù)而設(shè)計(jì)的光學(xué)顯微鏡

傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡是利用機(jī)械透鏡或凸透鏡將光聚焦到樣品上，而超聲波則是將光從樣品處反射出去。當(dāng)被觀察物體在超聲波作用下產(chǎn)生變形時(shí)，可以產(chǎn)生不同的變形波：當(dāng)反射的波進(jìn)入折射透鏡后形成散射波；在折射鏡下方的波形成透射（光衍射）；當(dāng)散射的波進(jìn)入凸透鏡并通過聚焦透鏡形成匯聚，在焦點(diǎn)處形成衍射圖案。因此，超聲波使得聚焦變得更加容易，可以實(shí)現(xiàn)從小到大的變化。USM是基于超聲技術(shù)而設(shè)計(jì)的一種光學(xué)顯微鏡，它可以獲得更清晰、更高質(zhì)量的圖像。USM可以實(shí)現(xiàn)圖像從粗到細(xì)的變化，而不是傳統(tǒng)顯微鏡一樣只有局部區(qū)域可觀察到（如：光斑大小、光斑中心位置等）。

二、USM可實(shí)現(xiàn)圖像從粗到細(xì)的變化

超聲掃描顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀的圖像變化，所以在很多情況下，我們要觀察細(xì)胞或者是其他一些物體，只需要通過改變超聲掃描顯微鏡的焦距就可以得到不同的圖像。USM不僅具有上述功能，而且還增加了其他一些獨(dú)特功能。USM可以獲得圖像從粗到細(xì)的變化：這是因?yàn)?USM將超聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)高速數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，再轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)來觀察樣品。USM具有較高的放大倍率：利用高速數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)圖像收集和轉(zhuǎn)換，因此具有較高的放大倍率。USM由于其特殊的工作原理而具有很高的靈敏度：因?yàn)槭抢贸暡▉頇z測(cè)和掃描樣品，因此 USM在觀察樣品時(shí)不僅可以用肉眼觀察，而且還能用數(shù)碼相機(jī)或電腦進(jìn)行直接觀察和記錄。

三、USM可實(shí)現(xiàn)表面不平整區(qū)域的觀察

USM可實(shí)現(xiàn)從粗到細(xì)的變化，即從輪廓線到細(xì)節(jié)圖像都可以通過 USM得到顯示和測(cè)量。另外，USM可以進(jìn)行非接觸式掃描成像，對(duì)微小細(xì)節(jié)如輪廓和缺陷有很好的識(shí)別能力。 在機(jī)械加工過程中往往會(huì)遇到很多不平整區(qū)域，這對(duì)于零件表面質(zhì)量要求很高。

四、 USM具有較高的放大倍率

USM的放大倍率可以通過調(diào)節(jié)探頭來調(diào)整，可以達(dá)到5-15倍，甚至更高。 由于超聲波的傳播速度非常快（約為聲速的10-20倍），因此 USM探頭在掃描樣品時(shí)要保持穩(wěn)定的方向和穩(wěn)定的速度才能保證成像區(qū)域不發(fā)生變形。 在掃描過程中如果樣品表面被覆蓋，超聲波就會(huì)被減弱。如果覆蓋的厚度不大，超聲波還會(huì)被繼續(xù)增強(qiáng)。