Um ein Bild aufzunehmen wird der Transducerkopf über den im Wasserbad liegenden Gegenstand gerastert. Der Verfasser verwendete einen selbstgebauten XY-Tisch zur Rasterung. Der Tisch besteht im wesentlichen aus zwei Linearführungen von Isel, deren Schlitten von Schrittmotoren über Zahnriemen angetrieben werden.
Selbstbauscanner aus Isel-Profilen
Werden
die Schrittmotore im Halbschrittbetrieb mit 400 Schritten pro Umdrehung
angesteuert beträgt die kleinste Schrittweite 0,04 mm. Die Verbindung
zum Rechner übernimmt eine USB-Platine. Diese USB-Experimentierplatine
von Velleman ist ziemlich billig bei Conrad (Artikel-Nr.: 191003 - 62,
29,95 Euro Bausatz) erhältlich. Sie bietet 8 Digitalausgänge mit
ausreichender Stromkapazität um die Schrittmotore direkt anzusteuern.
Von den 5 digitalen Eingängen werden zwei für die Endschalter der X- und
der Y-Achse benützt und einer der beiden analogen Eingänge übernimmt
das Ausgangssignal der Sample & Hold Bausteins. Ein großer Vorteil
der USB-Platine ist die zugehörige Software. Die mitgelieferten DLL's
erlaubt das Ansprechen der Platine mit den verschiedensten
Programmiersprachen, wie Delphi oder Visual Basic. Der Verfasser
verwendet seit Jahren Borland's Delphi für allerlei Mess- und
Steueraufgaben. Das hier verwendete Programm steuert die Schrittmotoren
der beiden Achsen und misst in jedem Rasterpunkt das reflektierte
Ultraschallsignal über den A/D-Wandler Kanal. Die Höhe des Signals
bestimmt den Grauwert im entstehenden Bild.
USB-Experimentierplatine von Velleman
Wer
sich die mechanischen Arbeiten sparen will kann auch einen alten
Flachbettplotter oder XY-Schreiber für diesen Zweck verwenden. Bei einem
Plotter können die Schrittmotoren direkt angesteuert werden, bei einem
XY-Schreiber verwendet man die beiden D/A-Wandler Ausgänge zu diesem
Zweck. Auch mit Lego-Bausteinen und mittels Fischertechnik lassen sich
passende Scanner aufbauen. Möglich wäre auch eine Konstruktion mit
Modellbau Servos. Allerdings müsste dann die Ansteuerung entsprechend
modifiziert werden.
Ein YX-Scanner eignet sich natürlich
nicht nur für das Ultraschallmikroskop sondern auch für andere Bild
gebende Verfahren. Geplant ist unter anderem ein 77 GHz Scanner unter
Verwendung der mittlerweile sehr billig erhältlichen Auto Abstandsradar
Geräte.
Die Ultraschallabtastung muss, wie erwähnt in einem
Wasserbecken stattfinden, da in Luft die Dämpfung der Schallwellen zu
groß wäre. Als erste Testobjekte eignen sich Münzen deren harte
Oberfläche die Schallwellen stark reflektiert.
Eine 2-Euro Münze im Ultraschallbild
Die Bilder der Münze bei 8 MHz und 21 MHz zeigen die höhere Auflösung mit steigender Frequenz und damit kleiner werdenden Wellenlänge. Eine Besonderheit des Ultraschalls ist dass er in Materialen eindringen kann sodass wie in der Röntgentechnik Strukturen im Innern abgebildet werden können. Gut kann man das an dem Platinenscan sehen auf dem die kreuzweisen Lagen der Glasfasern im Expoxidmaterial gut zu sehen sind
Rasterscan einer Platine
Noch eindrucksvoller ist die „Durchleuchtung" einer integrierten Schaltung.
Optisches und Ultraschallbild eines IC's
Neben den gut sichtbaren Kontaktbahnen ist auch der eigentliche Siliziumchip zu erkennen.