超声扫描显微镜（Scanning Acoustic Microscopy, SAM）和相控阵超声检测（Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT）是两种基于超声波原理的无损检测技术，但它们在原理、应用场景和性能特点上有显著差异。以下是两者的详细对比：
| 参数 | 超声扫描显微镜（SAM） | 相控阵超声检测（PAUT） |
|---|---|---|
| 工作原理 | 高频聚焦超声波（通常10 MHz~200 MHz）扫描样品表面/内部，通过反射信号成像。 | 多晶片阵列探头通过电子延迟控制波束偏转和聚焦，实现动态扫描。 |
| 超声波类型 | 通常为单探头脉冲回波模式，高频窄波束。 | 多晶片探头，可通过编程控制波束角度和聚焦深度。 |
| 成像方式 | 高分辨率二维（C-Scan）或三维成像，侧重微观结构。 | 实时二维（B-Scan/S-Scan）或三维成像，侧重宏观缺陷。 |
| 参数 | SAM | PAUT |
|---|---|---|
| 分辨率 | 亚微米至毫米级（取决于频率，高频可达1 μm以下）。 | 毫米级（通常0.1~1 mm，依赖探头频率和聚焦）。 |
| 检测深度 | 较浅（高频超声波衰减大，通常<10 mm）。 | 较深（可调频率适应深度，金属中可达数米）。 |
| 缺陷类型 | 微裂纹、分层、空洞、封装缺陷（如芯片键合界面）。 | 焊缝缺陷、腐蚀、裂纹、夹杂等宏观缺陷。 |
| 适用材料 | 薄层材料、电子元件、生物样品、复合材料。 | 金属、复合材料、焊接结构、大型工业部件。 |
| 参数 | SAM | PAUT |
|---|---|---|
| 扫描方式 | 机械扫描（逐点/逐线），速度较慢。 | 电子扫描（快速波束偏转），速度较快。 |
| 耦合方式 | 需浸没式（水耦合）或局部喷水耦合。 | 可水耦合、干耦合或接触式（凝胶耦合）。 |
| 样品要求 | 小尺寸样品（通常<300 mm），表面需平整。 | 大尺寸/复杂几何样品（如管道、曲面）。 |
| 自动化集成 | 适合实验室精密检测，自动化难度较高。 | 适合工业现场检测，易于集成自动化系统。 |
| 参数 | SAM | PAUT |
|---|---|---|
| 设备成本 | 高（高频探头和精密机械系统昂贵）。 | 中到高（相控阵设备和软件成本较高）。 |
| 维护复杂度 | 高频探头易损，需定期校准声学透镜。 | 多晶片探头耐用，但电子系统需定期校验。 |
| 人员培训 | 需熟悉声学成像和信号处理技术。 | 需掌握波束形成理论和扫查编程。 |
| 场景 | SAM | PAUT |
|---|---|---|
| 半导体/电子封装 | 芯片键合界面空洞、PCB内层缺陷。 | 较少使用（分辨率不足）。 |
| 材料科学 | 复合材料纤维分布、陶瓷微裂纹。 | 复合材料层间脱粘、大型构件检测。 |
| 医疗/生物 | 生物组织微观结构、植入物界面检测。 | 不适用。 |
| 工业检测 | 精密部件（如轴承、涡轮叶片涂层）。 | 管道焊缝、储罐腐蚀、航空航天结构。 |
优先选择SAM：
需要超高分辨率（微米级）检测微观缺陷。
样品为小型精密部件（如电子元件、生物样本）。
实验室环境，对检测速度要求不高。
优先选择PAUT：
需要快速、大范围检测宏观缺陷。
样品为大型或复杂几何结构（如焊接件、管道）。
工业现场检测，需灵活调整检测角度和深度。
高频相控阵：结合SAM的高分辨率和PAUT的灵活性，用于电子封装检测。
混合系统：SAM与光学显微镜/X-CT联用，提供多模态数据。
总结：SAM是“微观世界的显微镜”，PAUT是“宏观缺陷的雷达”，根据分辨率、样品尺寸和检测目标选择，或互补使用以覆盖更广需求。
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