r. Tsai ııkdaşı olan Wang ve Lee’nin çalış¬malarını bir müddet izledikten sonra yorgun talebelerinin biraz gülmeye ihtiyâcı öldüğünü düşünerek:
— Eğer Röntgen makinası ile optik niikros- kop evlenseydi, çocukları böyle olurdu, dedi.
Dr. Tsai iki talebesile beraber Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen AKUSTİK MİK¬ROSKOP projésini Carnegie-Mellorf üniversite¬sinde yürütüyordu.
Akustik mikroskop fikri esasında 40 yıl önce S. Y. Sokolov isimli bir Sovyet fizikçisi tarafından ortaya atılmıştı. Dr. Tsai ile arkadaşlarının yaptığı çalışmadan once, örneğin Gutfeld ve Melcher’in arkasından Wickramasinghe’nin geliştirdikleri Akustik mikroskop bir çok sanayi kuruluşunun laboratuarında kullanılmaktadır.
Akustik mikroskobun çalışma prensibi olduk¬ça basittir. Ses dalgaları elektromagnetik dalga¬ların bir türü olarak bilinir. Eğer numune olarak kabul edilen bir malzeme üzërine genlikleri ve titreşimleri belirli dalgalar çarparsa, malzemenin
o noktasındaki enerji düzeyini etkiler. Enerji düzeyi etkilenen nokta bir titreşim meydana getirir, yani kulağımızın duyamayacağı bir gürültü çıkarır. Gerek gücü ve gerekse frekansı nedenile duyamadığımız bu gürültü, incelenen numunenin molekül yapısı, ve fiziksel özellik¬lerine göre değişir. Bu ses dalgalarını değerlen¬direrek numunenin o noktasının yapısını tanıya¬biliriz.
Şimdi bu basit ilkelerin uygulamaya konulma şekillerini sırasile inceleyelim. İlk olarak numune üzerine genlikleri ve titreşimleri aynı kalan dalgalar gönderilmesi gerekir. Böyle dalgalara modüle edilmiş dalgalar denir. Dış Dünyanın aseslerinden etkilenmemek için bu dalgalar ültra- sonik dalgalar olarak saptanır. Modüle edilmiş ültrasonik dalgalar piezoelektrik malzemelerden elde edilir. Piezoelektrik malzeme pikap kafa* sındaki iğneler gibi titreşimi elektrik akımına veya elektrik akımını titreşime çevirebilen mad¬delerden başka bir şey değildir* Amaç ültrasonik dalgaları gereğince üretip numunenklLBzaMhdeki bir noktaya yoğun olarak düşürebilmektir. Bunun için Şekil l’de gösterilip açıklandığı gibi bir düze# kurulur. ^
Artık numunenin üzerine gerekli ses titreşim¬leri düşürülmüştür. Bu titreşimlerin malzemenin enerji düzeyinde meydana getirdiği değişiklik sonucu çıkan yeni ses bu defa tıpkı titreşimleri oluşturan sisteme benzer bir sistemle toplanarak elektrik sinyalleri tıaline dönüştürülür. (Şekil lllj Numune hareket ettirilerek tıpkı televizyon ilkesinde olduğu gibi malzemenin her durumu için bir sinyal elde edilir. Bir elektronik hafızada depolanan bu sinyaller ekrana »yansıtılarak tara* nan yüzeyin görüntüsü elde edilir.
Akustik mikroskobun en Önemli Özelliği odak düzleminin (Şekil II) numunenin kesiti içinde herhangi bir yerde veya yüzünde tutulabilmesi* dir. Ekranda elde edilen daima odak düzleminin resmidir. Bu suretle numune kesilmeden istenil¬diği herhangi bir yerinden alınacak kesitin görüntüsü elde edilebilir, hem de akustik mikroskopla elde edilebilecek büyütme oranların* da. Böyle çalışmalara ait görüntüleri Şekil IV ve Şekil V de germek mümkündür.
Bu yöntemin ayrıca malzemenin kimyasal yapısını çözmek için kullanılması da oldukça gelişmiş bulunmaktadır. Fotoakustik spektrömet* reler bugün bir çok laboratuarda kullanılmakta¬dır. Bu uygulama bize ilerde maddenin içine hem fiziksel hem kimyasal §zeüjklefini görecek şekilde bakacak mikroskopları^ geliştirilebileceği umudunu uyandırmaktadır.
Elektronik parçaların imalinin mikroskobik boyutlara ulaştığı çağımızda özellikle mikros-
Akustik mikroskop prensiplerine uy- ( gtm olarak numunenin üzerine iHt- rasonik dalganın düşürülmesi için safir yani siflsyum dioksit bir: mercek kullanılmıştır. (AK (B) noktası Altın bir uç oltıp sinyal jeneratöründen gelen elektrik sinyallerini piezoelektrik mad¬denin (C) üzerine verir. Piezoelektrik malzeme aldığı sinyali voltajına, kendi piezoelektrik katsayısına, kalınlığına ve safir ile temas yüzeyinin verimlili¬ğine bağlı olarak frekansı ve genliği belirli ultrasonik dalgalar (D) haline getirir ve safire geçirir. Safir parçası¬nın öbür ucm şekilde görüldüğü gRri içbükey hale getirilmiş olup (E), oyu¬ğun içi yansıma yapmayan camla kaplanmıştır. Bu oyuk mercek ödevini görür ve safir içinden gelen dalgalan odak noktasında toplar. (E) nin detayı için Şekil II ye bakma. Odakta yoğunlaşan ses dalgalan numunenin (F) istenilen noktasına çarptırılır.
Akustik bir merceğin yapısı
Safir (A) içinden gelen ültrasonik dal¬galar (B) safirin ucundaki küresel içbükey bir yüzey tarafından kınlarak bir odak noktasında toplanır (C). İçbükey yüzeyin (D) içi ışığı yansıtma¬yan cam ile kaplıdır. Numuneyi safir yüzeyine paralel bir düdemde İki eksen boyunca harekât ettirerek her noktaya bir ses yoğunlaştmlması ve¬rilmesi mümkündür. Ses dalgalan numune içinde rahatça hareket ede-ceklerinden bu odak düzlemini (E) numunenin içine de sokmak müm-kündür. Bu suretle odak düzleminden numune kesilmiş gibi sonuç almak mümkündür. Safirde açılan (D) yuva¬sının çapı 0.04 mm. odak uzaklığı ise Safir-su ortamında 1.3 R dir. Böyle bir merceği bugünkü teknikle optik mik¬roskoplarda kullanmak olanaksızdır.
SEKİL: İli
Akustik merceğin çalışması için garakli elektrik sinyal bir darbe halinde Sinyal Jenera¬töründen (A) sağlanır. Şekill ve Şekil III de anMdı^jN sinyal ses dalgalan haline dönüştürülerek numune (B) üzerine düşürülür. NuAttftnenin İçinde bulunduğu ortam su’dur. Safirden suya geçişte ses dalgalannın kırılması daha yüksek olmaktadır. Bir noktada yoğunlaşan ses <Mg*lQh o noktanın fizistl ve moleküier yapısına uygun olarak enerji düzeyini etkiler ve nokta titreşime geçerek yeni bir akustik dalga üretir. Bu dalga bir akustik mercekle (C) toplanır ve piezoelektrik madde (D) tarafından elektrik sinyaline çevrilerek bir sinyal geliştirme merkezine (E) gönderilir. Bu merkez sinyali kuvvetlendirir ve bir televizyon alıcısının istediği şekle getirerek hafıza ve ekranın bulunduğu (F) merkezine gönderir. Gelen slnyafin hangi hafızaya yerleştirile¬ceği konusunda da emri (G) Hareket-Sinyal Senkronizasyon merkezinden verilir. Bu merkez numunenin hareketini sağlar, bu arada sinyal jeneratöründen gönderilen darbeye gelen cevap numunenin hangi noktasına aitse o noktaya ait hafıza ekmanına kaydedilmesi için (F) merkezini uyarır. G hareket merkezi numunenin her noktası için bu işlemi bitirdikten sonra hareketi durdurur ve hafıza ünitelerinde biriken verilerin hep beraber ekrana yansıtılması için (F) merkezine emir verir. O anda numunenin taranan kesintinin görüntüsü ekranda belirir.