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.

Literatur: Experimente mit Electric Guns