I. INTRODUCTION II. PRINCIPE DE LA MANIPULATION

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3 ONDES ACOUSTIQUES : PROPAGATION, REFLEXION I. INTRODUCTION ET TRANSMISSION. ÉCHOGRAPHIE Cette manipulation a pour but de comprendre le principe de l échographie, technique d imagerie utilisée dans de nombreux domaines (voir annexe). Elle permet des mesures non invasives et non destructrices en imagerie, notamment en imagerie médicale. Une échographie peut, par exemple, indiquer la présence de calculs rénaux et en donner une image réaliste, permettant de connaître leurs tailles. Bien entendu, il est hors de question ici d analyser ou de reproduire le fonctionnement détaillé d un appareil d échographie. Nous pourrons cependant en comprendre le principe de base par la mesure de la taille d un objet solide immergé dans de l eau. II. PRINCIPE DE LA MANIPULATION 1. Montage expérimental On utilise une sonde de quartz comme émetteur d ondes sonores. Elle fonctionne en même temps comme récepteur. Elle est immergée dans l'eau et reliée à un générateur d'impulsions (voir figure 1). La sonde émet des ondes sous forme d impulsions que l on supposera très brèves dans toute cette partie théorique. Les ondes émises se réfléchissent sur un réflecteur plan, situé à une distance d du quartz. Si la réflexion a lieu sous incidence normale (direction de propagation perpendiculaire au réflecteur), les ondes sont réfléchies en sens inverse et sont recueillies par la sonde de quartz qui joue alors le rôle de récepteur. Les signaux électriques représentant les ondes émises et recueillies après réflexion sont envoyés à l'entrée verticale d'un oscilloscope cathodique. Il est donc possible de les observer simultanément et de mesurer l'intervalle de temps qui les sépare. La sonde est mobile. En la déplaçant, il est possible de faire varier la distance d qui la sépare du réflecteur. On introduira dans la suite un bloc de plexiglas entre la sonde et le réflecteur, et on en mesurera l épaisseur. oscilloscope Générateur d impulsions T T A Entrée verticale Y synchro synchro sortie impulsion oscillo sonde réflecteur CUVE remplie d eau d sonde Figure 1 23

4 2. Fonctionnement de la sonde Le fonctionnement de la sonde repose sur le phénomène de piézo-électricité. Sans entrer dans les détails complexes de ce phénomène, il est possible d en expliquer le principe : Lorsque certains matériaux cristallins sont soumis à une contrainte (compression ou étirement) suivant une certaine direction, leurs atomes se déplacent légèrement les uns par rapport aux autres, ce qui a pour effet de séparer les charges positives des charges négatives. Il apparaît donc une différence de potentiel électrique (tension) qui est mesurable. Une onde sonore étant une onde de pression, celle-ci crée donc une contrainte sur la sonde qui fonctionne alors comme récepteur. Le phénomène de piézoélectricité est réversible, c est-à-dire que l application d une tension électrique aux bornes du cristal peut provoquer une contrainte. Une onde sonore est alors émise par la sonde qui fonctionne comme émetteur. Ainsi, une seule sonde permet de générer les ondes sonores et de faire la mesure des ondes réfléchies. Le générateur d'impulsions crée des signaux électriques de tension périodique rectangulaire (figure 2) dont on peut choisir l'amplitude A, la durée et la période T i (durée entre deux impulsions successives). En pratique, on se placera toujours dans le cas où Ti. Ces impulsions servent à exciter un cristal de quartz piézo-électrique dont la réponse est une onde sinusoïdale amortie : l impulsion ultrasonore de quasi-période T (quasi-fréquence 1/ T ), période propre de vibration du cristal (figure 3). Il faut bien comprendre que T est une caractéristique du cristal et n a strictement aucun rapport avec T i qui est simplement la période du générateur, réglée par l utilisateur. L analogie avec un tambour est possible : le rythme auquel on frappe le tambour (T i ) n a aucun rapport avec les caractéristiques du son produit, par exemple son timbre (T). Ici, le générateur sera toujours réglé de manière à avoir T T. i Figure 2: Signal du générateur. T i Figure 3: Réponse de la sonde. T Comme l indique l adjectif ultrasonore, ces ondes sont dans un domaine de fréquences imperceptibles à l oreille humaine. D autre part, à cette fréquence, elles sont immédiatement absorbées par l air mais par contre se propagent bien dans l eau. Le corps humain étant essentiellement composé d eau, un usage en imagerie médicale est possible. Elles sont également très bien réfléchies par les objets métalliques. 24

5 3. Échographie a. Réflexion des ondes sur une paroi métallique Essayons d imaginer quel peut être le signal visualisé à l oscilloscope dans le montage décrit en figure 1. La paroi métallique de gauche se comporte comme un réflecteur. Lorsque après un allerretour, l onde revient sur la sonde, une partie est absorbée (absorption due aux réflexions et à la propagation dans l eau), mais le reste est réfléchi et effectue un deuxième aller-retour, et ainsi de suite. Ainsi, outre l'onde émise I, on observe sur l'oscilloscope plusieurs signaux d'amplitudes décroissantes R 1, R 2, R 3,. R 1 représente le signal (écho) recueilli par la sonde après une réflexion sur le réflecteur métallique, R 2 le signal (écho) recueilli après deux réflexions, R 3 après trois réflexions, etc (Figure 4). I R1 R2 R3 t 1 t 2 t 3 Figure 4 Les mesures des intervalles de temps entre I et les différents échos permettent de mesurer la vitesse du son dans l eau V : 2d 4d 6d t1, t2 et t3. V V V b. Détermination de la taille d'un objet solide immergé Cette partie détaille le principe de la mesure de la taille d un objet solide dans de l eau. On aura également accès à la vitesse de propagation du son dans cet objet. L objet utilisé est un bloc de plexiglas qui simule un organe plein. Il est immergé dans l'eau, qui simule le reste du corps humain (dont la concentration en eau varie de 65 à 9 %, mis à part les os) (Figure 5). e D d sonde Plexiglas Figure 5 On note V p la vitesse du son dans le plexiglas. En introduisant le bloc de plexiglas, on observe (Figure 6): que l'écho de référence R 1 s'est déplacé. L'intervalle de temps séparant R 1 ' de I est maintenant t t. Ceci est dû à une vitesse de propagation différente dans l'eau et dans le plexiglas ; ' A A 25

6 que deux échos supplémentaires appelés 1 et 2 sont apparus sur l'écran. Ils sont dus à la réflexion sur les faces antérieure et postérieure du bloc. On notera t 1 et t 2 les intervalles de temps qui séparent les échos 1 et 2 de I. Cas 1 I R 1 t A Cas 2 I t A R' R 1 t 1 t t A Figure 6: Représentation schématique de ce qui est vu sur l écran de l oscilloscope. Le cas 1 correspond aux échos vus sans le bloc et le cas 2 à ceux vus avec le bloc. 2D t A est le temps mis par l'onde pour parcourir la distance 2D à la vitesse V : t A ; V t' A est le temps mis par l'onde pour parcourir la distance (2D - 2e) à la vitesse V et la 2D 2e 2e distance 2e à la vitesse V p : t ' A, V Vp d'où 2e 2e t A t A t' A V V ; (1) p 2 t 1 est le temps mis par l'onde pour parcourir la distance 2d à la vitesse V : t 1 d V ; t 2 est le temps mis par l'onde pour parcourir la distance 2d à la vitesse V et 2e à la vitesse 2d 2e V p : t 2, V V p 2e d'où t t 2 t1. (2) Vp On obtient la vitesse de propagation du son dans le plexiglas V p à partir de (1) et (2) : 2e 2e Vp t A t t A t t donc Vp V, V Vp V t ce qui conduit à t A Vp V 1. t 2d Vt 1 On obtient également la position de l objet, c'est-à-dire la distance d, d'après t 1 : d V 2 ainsi que son épaisseur e d'après (2) : e V t p. 2 26

7 III. MANIPULATION Pour toute mesure, il faudra systématiquement évaluer son incertitude. Dans les cas où celle-ci résultera d un calcul, on le détaillera brièvement. Il faudra bien faire attention à ne pas créer des confusions à dans les notations : Ici, est déjà utilisé pour désigner des intervalles. Il sera plus sûr d utiliser un autre symbole pour noter les incertitudes, par exemple. 1. Préliminaires a. Identification du matériel mis à disposition La manipulation nécessite un oscilloscope, un générateur de fonction délivrant des tensions dépendant du temps et un générateur d'impulsions utilisé pour produire les ondes ultrasonores. Les photos ci-dessous et leurs légendes vous permettent d'identifier chacun des appareils ainsi qu'une partie de leurs fonctions. Dans tous les cas, les informations sont données sur l'appareil sous forme d'abréviations (en anglais), l'intuition fait le reste : - L'oscilloscope Vous disposez d'un oscilloscope HAMEG HM57 qui permet d'afficher l'évolution temporelle d'un signal en mode analogique ou après digitalisation (données utilisables par un ordinateur). Pour étudier les signaux qui nous intéressent, nous allons fonctionner en mode analogique. Avant de faire quelque mesure que ce soit, assurez-vous d'être dans ce mode. Pour cela, vérifiez qu'aucun taux d'échantillonnage (".S") n'est affiché en haut à gauche de l'écran et qu'aucune information sur l'acquisition (sgl, rfr, env ou avm) n'est inscrite en bas et à droite de l'écran. Si tel n'est pas le cas, vous pouvez passer du mode numérique au mode analogique (et inversement) par une pression prolongée (supérieure à 5 secondes) sur le bouton HOLD-STOR. ON. En mode analogique, le spot semble un peu plus flou. De manière générale, certaines fonctions sont accessibles après une pression prolongée sur un bouton (indiquée par un trait noir continu). Par exemple, la fonction x1 de la voie I ou II est accessible par cette méthode. Réglage du spot. Une brève pression permet de choisir le paramètre à régler : A (intensité) ou FOC (finesse) ON/OFF CURSOR POS Active désactive la fonction curseur pour les mesures HOLD-STOR. ON Passage mode analogique /mode numérique (voir texte) Fonctions numériques (non utilisées) Base de temps Niveau de déclenchement Vernier TRIG SOURCE : choix de la source du déclenchement TRIGGER EXTERNAL (Entrée déclenchement) Choix des mesures faites à l'aide des curseurs (voir plus loin) Voie I de l'oscilloscope cf. Voie II DUAL MENU : Choix du nombre de voies affichées Figure 7 27 INPUT Entrée BNC Voie II de l'oscilloscope Positionnement vertical du faisceau. (Le voyant CUR doit être éteint) Positions (AC, DC, GD) + Amplification du signal

8 - le générateur de fonctions -Amplitude du signal -Décalage systématique (offset) ON/OFF OUTPUT (Sortie du signal) FREQUENCY: réglages grossier et fin de la fréquence de répétition - le générateur d'impulsions Sortie TRIGGER (Déclenchement) Figure 8 Forme du signal (sinusoïdale, triangulaire, carrée) FREQUENCY: réglages grossier et fin de la fréquence de répétition WIDTH: réglages grossier et fin de la largeur temporelle de l'impulsion Amplitude du signal Forme du signal Entrée Sortie OUTPUTS (Sorties) 1 négative et 1 positive TRIGGER (Déclenchement) Figure 9 b. Réglage de l'oscilloscope On rappelle ici les opérations de réglage de base de l'oscilloscope : 1. Règle fondamentale : Toujours démarrer avec tous les boutons relevés (suivant le cas soit en position haute, soit sortis). C'est valable pour tous les types d'appareils, non seulement l'oscilloscope mais aussi par exemple pour les deux générateurs utilisés dans ce montage. 2. À cette règle, il faut faire UNE SEULE exception dans le cas de l'oscilloscope : le bouton AC/DC/GND doit sélectionner la fonction DC affichée sur l'écran. C'est ce qui permet la visualisation de toutes les caractéristiques du signal. On n'utilisera seulement la voie I en mode monovoie. Appuyez sur le bouton CHI pour voir seulement la trace de la voie I. Vérifiez que le déclenchement se fait bien sur la voie I (touche TRIG. SOURCE sur Y1). 3. Les LED VAR. au-dessus des verniers des voies I et II (en-dessous de l'inscription VOLTS/DIV.) ainsi que celle de la base temps (en-dessous de TIME/DIV.) doivent être 28

9 éteints. Si ce n'est pas le cas, vous devez faire une pression prolongée sur les boutons VAR. correspondants (en-dessous de CH I, CH II ou Z-ON/OFF). L'oscilloscope est alors en position CALIBRÉE, c'est-à-dire que le calibre réellement utilisé par l'oscilloscope est celui qui est indiqué. C'est la seule position qui permet une mesure quantitative. 4. Mettre tous les calibres sur les plus grandes valeurs (c est-à-dire les moins sensibles). Ces valeurs sont généralement de l ordre de quelques dizaines de volts par carreau, ou de l ordre de la seconde par carreau pour le balayage. On modifiera ensuite le calibre pour l adapter à la grandeur mesurée, en gardant présent à l esprit que les incertitudes liées aux mesures auront moins d effets relatifs si la zone examinée du signal occupe largement l écran, et non une surface étroite. 5. Régler la luminosité et la focalisation du spot pour avoir une trace fine mais visible sur l'écran. 6. Le réglage suivant est celui du «zéro» de chacune des deux entrées. Pour cela, on relie l'entrée à la masse en enfonçant la touche GD (GD = ground, terre ou masse en anglais) et on amène la trace au centre de l'écran. Pour certaines mesures, il pourra être plus judicieux de fixer le zéro ailleurs qu'au milieu de l'écran. 2. Etude de signaux dépendants du temps Sur le compte rendu, on représentera l'écran de l'oscilloscope pour chaque mesure. À chaque fois, on indiquera les calibres utilisés. Relier la sortie signal du générateur de fonctions qui se trouve sous l'oscilloscope à l'entrée de la voie I de l'oscilloscope (figure 1). Figure 1 i. Mesure de l'amplitude et de la période d'une tension alternative Le générateur de fonctions dispose d'un bouton OFFSET (décalage en anglais) qui permet de rajouter une composante continue au signal. Ne pas rajouter cette composante ici. Entrez une tension sinusoïdale d'amplitude 2 V et de fréquence 5 Hz. Visualisez cette tension en DC et en AC. Qu'observez-vous? Mesurez la période T 1. En déduire la fréquence 1 du signal. Conclusion. Remarque : Pour les mesures, on peut utiliser des curseurs (qui sont représentés par des traits pointillés verticaux ou horizontaux selon les cas). Pour choisir le mode de mesure, appuyez sur le bouton MEASURE situé sous l'écran. Un menu s'affiche. Pour se déplacer dans le menu, on doit utiliser les fonctions indiquées en bas de l'écran (Esc,,, Set) ; pour cela, on utilise les boutons se trouvant juste sous ces symboles. Choisissez le mode de mesure avec les flèches et et validez à l'aide de Set. Pour mesurer une différence de temps, choisissez t. Pour une mesure de tension 29

10 utilisez V. On accède aux curseurs en appuyant sur le bouton CURSOR POS. On déplace les deux curseurs à l'aide des verniers Y-POS/CURS.I et Y-POS/CURS.II. ii. Observation d'une tension avec une partie continue et une partie alternative Entrez une tension de forme triangulaire de 3 V d'amplitude et de fréquence 1 Hz. Ajoutez une tension continue arbitraire de quelques volts (à l'aide du bouton OFFSET du générateur). Visualisez la tension résultante en DC puis en AC et faire le dessin du signal observé dans les deux cas. Déterminez la valeur de la tension continue inconnue ajoutée (note : le bouton OFFSET est grossièrement gradué.). 3. Mesure de la fréquence ultrasonore Réaliser le montage représenté sur la figure 11. Brancher d'abord le générateur d'impulsion qui se trouve dans le deuxième boîtier d'alimentation. Ce dernier est réglé. VOUS NE DEVEZ EN AUCUN CAS TOUCHER UN DES BOUTONS. Brancher ensuite la sonde et l'oscilloscope suivant le schéma de la figure 11 et la déplacer complètement à droite dans la cuve, afin d être trop loin pour pouvoir percevoir des échos. Se mettre sur le calibre 2 µs/div de la base de temps de l'oscilloscope. Vous devez voir apparaître deux impulsions successives aux deux bords extrêmes de l'écran. Celle de gauche représentera l'onde incidente acoustique I. Elle servira à repérer l'origine des temps (émission de l'onde à t = ). Faire alors un zoom sur le premier pic en jouant sur le calibre de la base de temps. Vous devez voir apparaître les oscillations amorties de la sonde. A partir de la mesure du temps séparant plusieurs périodes d'oscillations, déterminer = 1/T, la fréquence des ondes ultrasonores produites par la sonde. Attention : Pour pouvoir visualiser correctement le signal, la base de temps de l oscilloscope doit être déclenchée en externe. Pour cela, il faut relier la sortie <<déclenchement>> (trigger output) du générateur d'impulsion à l entrée <<déclenchement>> de l oscilloscope (trigger input) et sélectionner le déclenchement externe (Ext.) de l'oscilloscope (Bouton TRIG. SOURCE). Au besoin, jouer sur le bouton NM/AT et LEVEL au dessus de TRIG. MODE pour faire apparaître le signal. TRIGGER INPUT (Entrée déclenchement) Générateur d'impulsions Déclenchement TRIG. OUT OUTPUTS (Sorties) voie de droite (positive) Figure 11 3

11 4. Réflexion sur un réflecteur métallique Placer la sonde à quelques centimètres du réflecteur métallique fixé à l'extrémité de la cuve (d 4 à 5 cm). Bien l'orienter de façon à observer sur l'oscilloscope des signaux d'amplitudes les plus grandes possible. On doit obtenir une série de signaux semblables à ceux de la figure 4. V étant la vitesse de propagation de l'onde dans l'eau, on a : 2d t1, V 4d t 2 et V 6d t 3. V Conséquence : Si on déplace la sonde, le signal correspondant à l'écho R 1 se déplace sur l écran de l oscilloscope à une certaine vitesse, l'écho R 2 à une vitesse double, l'écho R 3 à une vitesse triple, etc. C'est ainsi qu'on distinguera R 1, le premier écho, des autres. Attention : Le balayage de l écran de l oscilloscope étant périodique, si le temps entre une impulsion primaire et un écho est supérieur à l intervalle de temps représenté à l écran, cet écho se trouve malgré tout représenté à l écran (il se trouve reporté dans la fenêtre de temps associée au balayage suivant de l écran de l oscilloscope par le faisceau d électrons). On observera bien sa vitesse de déplacement à l écran lorsque l on bouge la sonde pour déterminer dans quelle fenêtre d écran il se trouve effectivement et se familiariser avec l identification des différents échos. Dans la suite, à chaque réflecteur correspondra une série d'échos et on ne considèrera souvent que le premier écho R 1 de chaque série. a. Réflexion et absorption, étude qualitative : Par une manipulation simple de votre choix, montrer que le métal ne transmet pas ces ultrasons mais les réfléchit en majeur partie. b. Repérer R 1, R 2 et R 3 quand la sonde est à 12 cm du réflecteur. Reproduire l écran de l oscilloscope sur le compte rendu, sans oublier de numéroter les échos et la base de temps de l'oscilloscope. 5. Mesure de la vitesse de propagation V du son dans l'eau Placer le support de la sonde à la graduation 2cm de la règle. La distance réflecteur-sonde est d 2cm, mais sa détermination est peu précise car on ne sait pas exactement où est le quartz. Mesurer, t 1;, l'intervalle de temps qui sépare l impulsion initiale I du premier écho R 1. À partir de cette position initiale, on déplace la sonde à une autre position et on mesure t 1. Pour s affranchir de l incertitude liée à la mesure de la position exacte de la sonde, on exprimera toutes les mesures relativement à cette mesure initiale en calculant les valeurs suivantes: 2(d d ) et t1 t1 t1; Ainsi, quand augmente de, t 1 augmente de t 1 : quelle est alors la relation simple entre et t 1? Dans la suite, on utilisera cette relation pour déterminer la vitesse du son dans l eau V. On présentera les résultats sous forme de tableau : d (d d ) t 1 t1 t1 t1; 2 Faire une série de mesures tous les 2 cm jusqu à ce que R 1 sorte de l écran. Tracer f ( t1) et déterminer graphiquement V. L incertitude, notée V, sera également estimée de manière graphique. Proposer une méthode et expliquer pourquoi les points les plus éloignés de l origine sont les plus utiles. 31

12 6. Échographie Placer la sonde à la distance D 12 cm du réflecteur métallique. Observer sur l'oscilloscope l'impulsion incidente I et l'écho de référence R 1. Introduire le bloc de plexiglas d'épaisseur e entre la sonde et le réflecteur à la distance d de la sonde, comme indiqué sur la figure 5. Bien l'orienter pour que les échos observés soient les plus intenses possible. Observer les différents échos apparus et identifier les échos 1, 2 et R' 1 (voir paragraphe II.3.b). Il se peut que les échos à observer soient peu intenses. Faites des tests pour des distances D plus petites. (Au besoin, on choisira D inférieure à 12 cm, mais mieux vaut une valeur de D relativement grande pour minimiser les incertitudes de mesure.) Une bonne manière de les identifier est de bouger les différents objets dans la cuve (sonde, plexiglas) et de voir comment le signal est modifié sur l écran. On utilisera notamment la manière dont 1 et 2 bougent l'un par rapport à l'autre quand on déplace le bloc de plexiglas. Remarque : d autres échos, correspondant aux allers-retours multiples des ondes ultrasonores, peuvent être vus, notamment si la sonde est relativement proche du bloc de plexiglas et du réflecteur métallique. On distinguera les échos qui correspondent aux réflexions simples de ceux qui correspondent aux réflexions multiples, et on se placera dans une configuration ou ces échos a réflexions multiples ne sont pas ou peu gênants ; on les ignorera pour les mesures. Mesurer ainsi : la vitesse de propagation du son dans le plexiglas V P la distance d l épaisseur e On estimera à chaque fois les incertitudes, avec toutes les justifications nécessaires (voir cidessous). Incertitudes : On peut montrer qu'une estimation de l incertitude de mesure pour les paramètres qui nous intéressent est : - pour la vitesse de propagation V P V O ta ta t VP VP VO t ta ta t où VO, ta et t représentent respectivement les incertitudes sur VO, ta et t. Comme on maximise les erreurs, on a ta ta t ' A avec ta et t ' A les incertitudes de mesure des temps ta et t ' A (et l'équivalent pour t t1 t 2). - pour l'épaisseur e V P t e e VP t - pour l'épaisseur d V O t1 d d VO t1 Le résultat final doit être présenté sous la forme : 2,41,5 cm d. Le nombre de chiffres significatifs sur le résultat est donné par l'incertitude (on se limite en général à un seul chiffre significatif pour l'incertitude). 32

13 ANNEXE : IMAGERIE PAR ULTRASONS En imagerie par ultrasons, il faut distinguer le diagnostic des macro-objets et des micro-objets. 1. Macro-objets La première application est l'imagerie médicale. Les ultrasons sont inoffensifs pour l'organisme humain. Des ondes d'ultrasons émises par plusieurs sondes de quartz fonctionnant simultanément (mais alternativement comme émetteurs et récepteurs), sont dirigées sur l'organe à explorer et sont déplacées dans le sens des deux axes x et y. Les signaux recueillis après absorption partielle et réflexion, grâce à un système de mémorisation des signaux et des positions, permettent de construire l'image sur un écran. Un déplacement des sondes piézo-électriques dans le sens de l'axe z permet de faire des images des plans en différentes profondeurs (tomographie). L'intensité des ultrasons utilisés en échographie médicale est de l'ordre de 1-3 à 1-2 W/cm 2 alors que le seuil de tolérance de l'organisme humain à ceux-ci est estimé à 1 W/cm 2 : la technique de l'échographie est donc parfaitement appropriée à l'exploration d'organes. L'échographie dite A permet d'étudier la topologie des organes dans l'espace grâce à la localisation des contours de l'organe exploré (exemple : diagnostic d'une cataracte en ophtalmologie). L'échographie dite B permet de sonder l'intérieur d'un organe (exploration du foie par exemple). Le facteur de réflexion, donc l'intensité de l'écho réfléchi, sera d'autant plus grande que les milieux voisins 1 et 2 sont de consistances très dissemblables, d'où la possibilité de créer des contrastes d'intensité sur les échos qui reflètent alors l'inhomogénéité des organes et de reconstituer leurs images. Les organes dont la consistance est assez proche de celle de l'eau sont tout à fait désignés pour être explorés par échographie. Par contre, ceux contenant des poches d'air (intestins, poumons) se prêtent mal à cette technique car l'écho provenant d'une poche d'air est très intense et cela nuit au contraste de l'image obtenue, comme cela se passe en photographie de façon analogue si le cliché a été trop exposé. Depuis peu, on utilise l'échographie dans les postes frontières pour détecter les stupéfiants, les explosifs et les armes. L'échographie permet, en outre, l'examen technique des ponts, des parois des barrages, etc. 2. Micro-objets Quand on applique des ultrasons dont les fréquences atteignent 2 MHz et plus, on peut utiliser des lentilles en corindon et focaliser le faisceau d'ultrasons pour examiner des micro-objets. Le principe du microscope à ultrasons est indiqué sur le schéma figure 9. Générateur de haute fréquence circulateur Filtrage et amplification du signal V Émetteur et récepteur piézo-électrique Lentille à ultra-sons eau échantillon Principe du microscope à ultrasons par "scanning". Alternativement, un circulateur applique une haute fréquence à un cristal piézoélectrique servant d'émetteur et de récepteur et envoie sur l'amplificateur le signal électrique que le cristal lui renvoie. 33

14 Les ondes émises par le cristal sont focalisées dans un plan de l'échantillon, grâce à une lentille acoustique, à travers l'eau comblant l'espace lentille-échantillon. Les informations concernant les positions x, y, de chaque micro-objet du plan et les signaux électriques reçus correspondants, sont stockés en mémoire puis visualisés sous forme d'image sur un écran. Par déplacement de l'échantillon suivant l'axe z, il est possible de faire des images à différentes profondeurs dans l'échantillon. Ce type de microscope à ultrasons s'utilise en métallurgie où il permet d'examiner des surfaces d'alliages de 2 2 mm 2 pour une profondeur jusqu'à 1 mm. En biologie et en recherche médicale, le microscope à ultrasons permet d'examiner des cellules vivantes en différentes profondeurs sans les détériorer. 34