超声相控阵（Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT）和超声扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscopy, SAM）是两种基于超声原理的无损检测技术，但它们在工作原理、应用场景、分辨能力和设备结构等方面存在显著差异。以下是详细对比：
| 特性 | 超声相控阵（PAUT） | 超声扫描显微镜（SAM） |
|---|---|---|
| 工作原理 | 通过电子控制多个晶片（阵列探头）的激发时序，形成动态聚焦和偏转的超声波束 | 使用高频超声（通常>50MHz）进行点扫描或线扫描，通过反射信号成像 |
| 超声频率 | 通常1-20MHz | 通常10-500MHz（甚至GHz级） |
| 检测深度 | 较深（几毫米到数米） | 较浅（微米到几毫米） |
| 分辨率 | 毫米级 | 微米级（可达亚微米） |
| 扫描方式 | 电子扫描（无需机械移动探头） | 机械扫描（探头或样品移动） |
| 特性 | 超声相控阵（PAUT） | 超声扫描显微镜（SAM） |
|---|---|---|
| 探头类型 | 多晶片阵列探头（16-128个晶片） | 单晶片高频聚焦探头 |
| 耦合方式 | 水浸、喷水或接触耦合 | 通常水浸（需耦合液） |
| 运动机构 | 可搭配机械臂或扫查器，但主要依赖电子扫描 | 精密XYZ运动平台控制探头或样品移动 |
| 信号处理 | 实时成像（B扫描、C扫描、S扫描） | 逐点采集，高精度成像 |
| 特性 | 超声相控阵（PAUT） | 超声扫描显微镜（SAM） |
|---|---|---|
| 典型应用 | - 焊缝检测 - 复合材料分层 - 铸件/锻件内部缺陷 - 管道腐蚀检测 | - 半导体封装（空洞、分层） - 电子元件（焊点质量） - 生物组织/材料微观结构 - 精密涂层/薄膜检测 |
| 适用材料 | 金属、复合材料、塑料等 | 半导体、陶瓷、生物样品、微小电子元件 |
| 检测目标 | 宏观缺陷（裂纹、气孔、夹杂） | 微观缺陷（微米级空洞、界面分层） |
| 技术 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 超声相控阵（PAUT） | - 检测速度快（电子扫描） - 可检测较深部位 - 适用于复杂几何形状 - 实时成像 | - 分辨率较低（毫米级） - 设备成本较高 - 对操作人员技术要求高 |
| 超声扫描显微镜（SAM） | - 超高分辨率（微米级） - 适合微小缺陷检测 - 非破坏性，适合精密器件 | - 检测深度有限（<1mm） - 扫描速度慢（机械逐点扫描） - 需精密定位，环境要求高 |
石油管道检测：检测焊缝中的裂纹、未熔合等缺陷。
航空复合材料检测：检测飞机蒙皮的分层或脱粘。
核电设备检测：压力容器焊缝的自动化检测。
半导体封装检测：发现芯片键合层的微米级空洞。
PCB板检测：评估焊点质量（如BGA焊球）。
生物医学研究：观察细胞或组织的微观结构。
| 需求 | 推荐技术 |
|---|---|
| 检测宏观缺陷（>1mm），大尺寸工件 | 超声相控阵（PAUT） |
| 检测微观缺陷（<100μm），精密电子/生物样品 | 超声扫描显微镜（SAM） |
| 需要快速扫描，工业现场检测 | PAUT |
| 实验室高精度分析，科研用途 | SAM |
结论：
PAUT更适合工业无损检测（如焊缝、管道），强调快速、深穿透。
SAM更适合微电子、半导体和科研领域，强调超高分辨率。
两者可互补，PAUT用于粗检，SAM用于精密复检。
未来，随着高频PAUT技术的发展，两者的界限可能逐渐模糊，但目前仍以不同应用场景为主。
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