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주파수가 약 2만㎐ 이상의 초음파는 시료물질의 딱딱함과 부드러움 그리고 밀도에 따라 반사율·흡수율·투과율이 다르다는 성질을 갖고 있다. 이런 초음파의 특성을 이용해 초음파현미경은 종래 광학현미경으로는 관찰할 수 없었던 물질의 탄성·밀도·점성도 등 성질을 포함한 미세구조를 알 수 있게 만들었다. 또 광학적으로 불투명한 실리콘웨이퍼나 집적회로(IC) 등 반도체나 고무의 내부구조도 관찰할 수 있고 생체시료는 염색할 필요 없이 있는 그대로 관찰할 수 있다.

의학·생물학 분야에서는 살아 있는 세포의 구조, 조직의 미세구조의 관찰, 그리고 의료용 초음파 장치에서는 화질을 정량적으로 파악할 수 있기 때문에 암세포나 심근조직 연구에도 활용할 수 있다. 공학이나 과학 분야에서는 소재를 파괴하지 않고 내부를 관찰할 수 있기 때문에 반도체의 검사, 고분자재료의 점성·탄성 등 특성검사, 금속조직의 검사·연구 및 물질의 확인이 가능하게 되었다. 또 정량계측기술이 확립되면 재료의 미시적 성질도 파악할 수 있게 되어 새로운 분석기기로서 발전될 전망이다.

초음파현미경은 음향렌즈계, 초음파주사계, 전기신호의 처리·표시계로 구성되어 있다. 음향렌즈계에서는 전기신호를 초음파로 바꿔 음향렌즈로 초음파를 집속하여 시료에 쬐어주고 반사파를 받아서 다시 전기신호로 바꾼다. 초음파주사계는 시료 전체의 화상신호를 얻기 위해 초음파빔과 시료를 상대적으로 이동시킨다. 이렇게 얻은 정보는 전기적으로 처리되어 비디오화면 위에 화상으로 표시된다.→ 현미경