Scan-Modi der Ultraschallmikroskopie / Ausführung von zerstörungsfreien Analysen

Scan- Modi – auch Abbildungsmodi genannt - können im akustischen Mikroskop zerstörungsfrei Analysen über den inneren Aufbau von Bauteilen ausführen. Insbesondere helfen diese Abbildungsmöglichkeiten bei Bauteilen zur Erläuterung der einzelnen Schichten und Strukturen zur Delamination- und Riss- Erkennungen. Um detaillierte Einsichten zu bekommen, werden verschiedene Abbildungs- oder Scan Modi verwendet.

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Scan-Modi / Messungen im Überblick

  • Der A-Scan bietet eine lokale Flugzeitinformation aus der Probe (engl. “time of flight“) — eine zeitabhängig aus dem Bauteil reflektierte Ultraschallwelle. Diese Information digitalisiert den ausgewählten Probenbereich durch ein vorher festgelegtes Daten-Gate. Dieses Daten-Gate für die quantitative Zeit-Distanz-Messung (Echo-Zeit) wird für das Einstellen von elektronischen Zeitfenstern in die Tiefe verwendet. Entsprechend ausgewählte Bereiche werden dann im C-Scan aufgenommen. Ein digitales Oszilloskop auf dem Bildschirm bildet die ankommenden Echos ab. Wenn mehr als ein Zeitfenster platziert wird (X- oder G-Scan), werden mehrere Bilder auf dem Monitor angezeigt.

    A-Scan
    A-Scan Signal mit ausgewähltem Gate (rote Box)
  • Beim B-Scan handelt es sich im Grunde genommen um eine Aneinanderreihung von A-Scans. Sie erzeugen eine tiefenaufgelöste Querschnittsaufnahme des Bauteils in X-Richtung. Das Gate wird dabei über den gesamten Zeitbereich gesetzt, wobei es vom Anwender konfiguriert werden kann. Mit Hilfe der SAMnalysis Software sind weitere Möglichkeiten für die B-Scan-Analyse gegeben.

    B-Scan
    Schnittbild einer IC Probe
  • Hierbei wird das Gate in einer bestimmten Tiefe und Breite gesetzt (gesteuert in WINSAM). Das Abscannen des Bauteils in X- und Y-Richtung erzeugt ein Schichtbild des Bauteils, dessen Breite der des gesetzten Daten-Gates entspricht. Im Fall delaminierter Flächen kann dieser Bereich sofort rot markiert werden (Anzeige der Phasenumkehr).

    C – Scan
    Ebenenabbildung einer IC Probe
    Delaminierte Bereiche sind rot
  • Im X-Scan können mehr als 100 C-Scan-Bilder unterschiedlicher Tiefenbereiche während eines Scanvorgangs in Echtzeit simultan erzeugt und angezeigt werden.

    X-Scan
    Unterschiedliche Tiefeninformation einer
    IC Probe
  • Der Z-Scan-Mode zeichnet dreidimensionale Datensätze (tomographische Informationen) auf und ermöglicht offline-Rekonstruktionen von B-, C-, D-, P-, X-, A- und 3D-Scans sowie Laufzeitmessungen der Bilder mit frei wählbaren Gates. Diese können nachfolgend durch die SAMnalysis- und die WINSAM-Software bearbeitet werden.

    Z-Scan
    Beispiel einer Bildrekonstruktion aus einem Z
    - Scan von einer IC Probe
  • Ein Transducer oberhalb der Probe stößt ein Ultraschallsignal aus, das von einem zweiten Transducer, unterhalb der Probe, detektiert wird. Dieser Scan-Modus liefert dem Nutzer Informationen über die untere Struktur der Probe. Hierbei analysieren beide Transducer gleichzeitig die Probe.

    Through-Scan
    Transmissionsbild einer IC Probe

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