Programma lezingendag Acoustic Imagining
Datum: Woensdag 1 juli 2026 / Locatie: Rijksmuseum Boerhaave, Leiden / Organisatie: Marten en Casper.
Een van de mooie aspecten aan de akoestische wetenschap is dat het onderwerp van studie vaak ‘tastbaar’ is omdat we geluid kunnen horen. Wanneer we meten aan geluid ontstaat er desalniettemin vaak een behoefte aan een grafische weergave van de meetresultaten. In deze lezingendag willen we aandacht besteden aan de kennis en kunde die nodig is voor weergaven die verder gaan dan een octaafbandspectrum van de gemeten geluidniveaus.
In vakgebieden zoals medisch ultrageluid, seismologie en niet-destructief onderzoek naar schade of productiefouten in constructies wordt geluid gebruikt als medium om een afbeelding te maken van zaken die voor het blote oog verborgen blijven.
Op deze lezingendag komen bijdragen aan bod over de stand van techniek en nieuwe ontwikkelingen medical imaging, GHZ akoestiek voor imaging van productiefouten in semiconductors, technieken voor het in beeld brengen van schade in vliegtuigvleugels en ontwikkelingen in seismologie waar met geluid de bodem in beeld gebracht wordt. Veelal staan we stil bij de signaalverwerkingstechnieken die deze beelden mogelijk maken, maar in sommige gevallen ook bij ontwikkelingen in nieuwe akoestische sensoren die de beeldkwaliteit in deze vakgebieden met sprongen kan verbeteren. Tot slot kijken we vanuit een compleet ander perspectief naar het gebruik van geluid voor menselijke echolocatie.
De lezingendag vindt plaats in Museum Boerhaave in Leiden. Een plek met een bijzondere relatie tot het thema! In de vaste collectie van het museum wordt getoond hoe de introductie van ultrageluid het geneeskundig handelen en de diagnostiek spectaculair heeft veranderd. Tijdens de (lange) lunch is er gelegenheid het museum te bezoeken.
Dagprogramma:
- 09:30 Inloop met koffie en thee
- 10:00 Introductie Medisch Ultrageuild
- 10:25 Nieuwe ontwikkelingen
- 10:50 Korte pauze
- 11:10 Nieuwe concepten voor ultrasone tasters: het verleggen van de grenzen met betrekking tot gevoeligheid, de vorm en toepassingen – Paul van Neer, TNO
- 11:25 Geïntegreerde fotonische ultrageluid tasters (IPUTs) voor ultra hoge gevoeligheid of bandbreedte – Anne-Maaike Gerritsma
- 11:50 PillarWaveTM – een flexibel ultrasoon array – Lars Hörchens
- 11:50 GHz acoustische metrologie t.b.v. semiconductor industrie: Half-Wavelength Contact Acoustic Microscopy – Benoit Quesson
- 12:30 Lunch
- 14:00 Automatiche detectie van onhechting in verlijmde panelen op basis van Direct Velocity Mapping – Jan-Willem Vrolijk, TNO
- 14:25 Gelijktijdige diktemeting van meerdere lijmverbindingen voor kwaliteitsborging van verlijmde metalen vliegtuigpanelen – Arno Volker, NLR
- 14:50 Korte pauze
- 15:10 Akoestische afbeelding van de ondergrond op verschillende schalen – Eric Verschuur, TU Delft
- 15:30 Loud Apparitions: geluid als ruimtelijke ervaring in film – Bregje Benecke
- 16:00 Borrel
- 17:00 Einde
Medisch Ultrageluid
Nieuwe transducer technologieën t.b.v. acoustic imaging
Non Destructive Testing
Capita Selecta
Abstracts lezingen
Nieuwe concepten voor ultrasone tasters: het verleggen van de grenzen met betrekking tot gevoeligheid, de vorm en toepassingen – Paul van Neer, TNO: De snelle ontwikkelingen in AI, SAW/BAW-filters, elektronica en chips – zowel elektronische als fotonische – openen nieuwe mogelijkheden voor metrologie. Chipstructuren worden complexer, 3D en bevatten nieuwe materialen. Heterogene integratie wordt steeds vaker gebruikt om samengestelde chips te creëren. De complexere fabricage vereist metrologie met grotere penetratiedieptes en resoluties die verder gaan dan wat mogelijk is met traditionele ‘Scanning Acoustic Microscopy’ (SAM).
AI-gebaseerde algoritmen zorgen voor een revolutie in de geautomatiseerde interpretatie van echografiegegevens – essentieel om echografie buiten het domein van gespecialiseerde echografisten (m.a.w. buiten het ziekenhuis) te brengen. Deze laatste ontwikkeling kan bijdragen aan een betere zorg voor een vergrijzende bevolking, het beperken van de stijgende zorgkosten en nieuwe marktkansen creëren. Maar de echografist is ook cruciaal voor de juiste positionering van de ultrasone taster. Het automatisch opnemen van de gewenste ultrasone data vereist een groot gezichtsveld en dus vaak een taster met een zeer groot oppervlak. Om goed akoestisch contact te verkrijgen met het lichaam van de patiënt, moet de taster flexibel zijn. Om toepassing te vinden buiten het ziekenhuis moet de taster goedkoop zijn en een praktische vorm hebben – bijvoorbeeld een pleister. Traditionele tasters en echografieapparatuur voldoet niet aan deze eisen.
Historisch gezien was de belangrijkste drijfveer voor verbetering in de echografie de hypothese dat een hogere beeldkwaliteit leidt tot betere diagnoses en een betere gezondheid van de patiënt. Een belangrijke parameter hierbij is de signaal-ruisverhouding (SNR). Diffractie en verzwakking verminderen het drukniveau tijdens geluidspropagatie. Een hogere SNR leidt dus tot detectie op grotere diepte, wat voordelen biedt voor patiënten die traditioneel moeilijk in beeld te brengen zijn (bijv. grote/obese patiënten). De toegestane piekdrukken zijn beperkt door veiligheidsnormen. Daarom zijn gevoeligere tasters nodig om de SNR te verhogen. Ondanks continu onderzoek naar piëzomaterialen en elektronica zijn de verbeteringen in de ruisequivalente druk (NEP) van elektromechanische transducers echter beperkt gebleven.
Wat de bovenstaande applicatieproblemen gemeen hebben is dat de prestaties en/of kosten van huidige ultrasone metrologietechnieken niet meer voldoen. Wij nemen u graag mee in de ontwikkelingen op het gebied van GHz akoestiek, flexibele ultrageluid tasters en opto-akoestische tasters die bij TNO plaatsvinden.
Geïntegreerde fotonische ultrageluid tasters (IPUTs) voor ultra hoge gevoeligheid of bandbreedte – Anne-Maaike Gerritsma: Echografie is een belangrijke medische diagnostische techniek. Historisch gezien was de belangrijkste drijfveer achter de verbetering van echografie de hypothese dat een hogere beeldkwaliteit leidt tot een betere diagnose en dus een betere gezondheid van de patiënt. Een belangrijke parameter hierbij is de signaal-ruisverhouding (SNR). Diffractie en verzwakking verminderen de druk tijdens de propagatie.
Een hogere SNR maakt detectie op grotere diepten mogelijk, wat voordelen biedt voor patiënten die traditioneel moeilijk in beeld te brengen zijn (bijvoorbeeld grote/obese patiënten). De piekdrukken worden beperkt door veiligheidsnormen (mechanische/thermische index). Om de SNR te verhogen zijn daarom gevoeligere tasters nodig. De huidige ruis-equivalente druk (NEP) voor piëzotasters/cMUTs/pMUTs is ongeveer 0,5 Pa bij 1 MHz [2013, 2019, 2020].
Een recente innovatie is de Integrated Photonic Ultrasound Transducer (IPUT), die een membraan en een fotonische golfgeleider combineert om ultrageluid te meten. Gezamenlijk TUD-TNO werk laat zien dat met IPUTs een vergelijkbare NEP behaald kan worden dan met traditionele tasters, maar dan met behulp van een 147x kleiner oppervlak. In dit werk laten we zien hoe door middel van het cascaderen van IPUTs tasters met ultragevoelige of ultras-breedbandige ultrageluid elementen gemaakt kunnen worden.
PillarWaveTM – een flexibel ultrasoon array – Lars Hörchens: Flexibele en opschaalbare ultrasone arrays zijn essentieel voor nieuwe toepassingen in medische beeldvorming, niet-destructief onderzoek en het defensiedomein. Huidige systemen worden echter beperkt door starre componenten en hoge kosten bij grote elementaantallen. Het gebrek aan flexibiliteit heeft ook nadelen voor toepassingen waarbij de array zich aan de vorm van het te onderzoeken object moet aanpassen – bijvoorbeeld het menselijk lichaam.
Wij presenteren een ultradun (~0,1 mm) flexibel array gebaseerd op een combinatie van productietechnieken voor dunnefilmtechnologie – zoals TFT-displayfabricage – en PVDF TrFE, een copolymeer met piëzo-elektrische eigenschappen. Met de voorgestelde methode worden grootschalige, conformeerbare arrays haalbaar.
We bespreken het traject van concept tot experimentele validatie en tonen de realisatie van diverse prototypes. Specifieke aandacht gaat uit naar de technische uitdagingen die ontstaan bij het realiseren van flexibele arrays en het bereiken van reproduceerbare signaalkwaliteit.
Als toepassingen bekijken we echografie en ultrasone bloeddrukmeting. De resultaten laten zien dat flexibele ultrasone arrays een realistisch alternatief vormen voor conventionele technologieën.
GHz acoustische metrologie t.b.v. semiconductor industrie: Half-Wavelength Contact Acoustic Microscopy – Benoit Quesson: Een belangrijke uitdaging binnen de 3D-integratie van halfgeleiders is de vorming van kleine holtes (≈ 0,1 tot tientallen μm) tijdens het fabricageproces. Hoewel Scanning Acoustic Microscopy (SAM) momenteel wordt toegepast voor inspectiedoeleinden, is de ruimtelijke resolutie beperkt tot enkele micrometers. GHz-akoestische technieken vormen een veelbelovend alternatief voor halfgeleidermetrologie, aangezien zij — in tegenstelling tot optische methoden — in ondoorzichtige lagen kunnen doordringen.
Recentelijk is de zo genoemde Half-Wavelength Contact Acoustic Microscopy (HaWaCAM®) methode geïntroduceerd. Deze techniek maakt gebruik van een GHz-piezoelektrische transducer die in een probe is geïntegreerd, waardoor direct mechanisch contact met het monster kan worden gerealiseerd. Hierdoor vervalt de noodzaak van een koppelmedium, zoals vereist bij SAM. Daarnaast leidt het gebruik van hogere frequenties tot een significante verbetering van de ruimtelijke resolutie.
In deze bijdrage wordt de haalbaarheid van HaWaCAM® voor toepassingen binnen 3D-integratie onderzocht, met een specifieke focus op het vermogen om holtes onder dikke siliciumlagen te detecteren en in beeld te brengen. Metingen en resultaten verkregen op monsters met geprogrammeerde holtes, voorbereid door IMEC, worden gepresenteerd en vergeleken met andere metrologietechnieken
Automatiche detectie van onhechting in verlijmde panelen op basis van Direct Velocity Mapping – Jan-Willem Vrolijk, TNO: Metaal- en vezelcomposietstructuren in veiligheid kritische toepassingen vereisen betrouwbare niet-destructieve inspectie. In verschillende sectoren is er een toenemende vraag naar snelle, geautomatiseerde inspectieoplossingen, zowel voor inspectie tijdens gebruik (MRO) als voor inspectie in productieomgevingen. In de luchtvaartsector bijvoorbeeld wordt deze vraag gedreven door de noodzaak tot hoge doorvoersnelheden bij de inspectie van composiet vliegtuigstructuren, het verminderen van onderhoudsuitval en het mitigeren van uitdagingen op de arbeidsmarkt, zoals vergrijzing en het verlies van ervaren personeel.
Conventionele ultrasone inspectiemethoden maken gebruik van waterkoppeling (bijv. squirter- of immersiesystemen), wat automatisering, flexibiliteit en inspectiesnelheid beperkt. In dit werk wordt een alternatieve droge, contactloze, methode gepresenteerd: Direct Velocity Mapping (DVM). Deze methode maakt gebruik van laagfrequente Lamb-golven die zich door de structuur voortplanten en deels in de omringende lucht uitstralen, waar ze worden gedetecteerd door een Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS)-sensorarray die zich op een afstand van circa 10 cm bevindt.
Tegelijkertijd leggen laserscanners de oppervlaktetopografie vast, waardoor nauwkeurige backpropagatie van het gemeten golfveld naar het componentoppervlak mogelijk wordt gemaakt. Met behulp van golfgetal-gebaseerde verwerking in combinatie met de materiaal specifieke dispersierelatie wordt het gereconstrueerde golfveld omgezet in een kwantitatief diktebeeld. Het systeem maakt enkelzijdige, volledig geautomatiseerde inspectie mogelijk met snelheden tot 1–2 m²/min, en is in staat defecten zoals ontbindingen, delaminaties, scheuren, porositeit en diktevariaties te detecteren.
Gelijktijdige diktemeting van meerdere lijmverbindingen voor kwaliteitsborging van verlijmde metalen vliegtuigpanelen – Arno Volker, NLR: Verlijmde metalen panelen worden veelvuldig gebruikt in vliegtuigconstructies. Hierbij worden niet-destructieve inspectietechnieken gebruikt om de structurele integriteit te waarborgen. Een veelgebruikte niet-destructieve inspectiemethode is ultrasone C-scan. Zelfs kleine variaties in de dikte van de lijmverbindingen zorgen voor een duidelijke verstoring van de C-scanbeelden. De uniformiteit van de lijmverbindingdikte is een kwaliteitsparameter van het verlijmingsproces.
Er is een methode ontwikkeld om de dikte van individuele opeenvolgende lijmverbindingen te schatten met behulp van transmissie metingen. De gelaagde structuur van dit type verlijmde panelen produceert hierbij een karakteristiek resonantiepatroon. Dit patroon vormt de basis van
het inversieschema.
De methode is getest op panelen met maximaal drie lijmverbindingen, oftewel vier aluminium panelen. Het inversieschema blijkt robuust te zijn en maakt nauwkeurige diktemetingen mogelijk. De inversieresultaten worden vergeleken met totale diktemetingen met behulp van een 3D-optische scanner. Op basis van de geschatte lijmverbindingdikte is het mogelijk om de verstoringen uit de C-scanbeelden te verwijderen, waardoor een eenvoudigere interpretatie mogelijk is.
Akoestische afbeelding van de ondergrond op verschillende schalen – Eric Verschuur, TU Delft: Veel van de informatie die we weten van het binnenste van de aarde is gebaseerd op indirecte observaties, vaak via geluidsgolven die door de aarde propageren. Dit gebeurt op vele schalen, afhankelijk van de frequentieband en gebruikte bronmechanismen.
Met relatief hoge frequenties (zeg tussen 5 Hz en 1000-en Hz) kijken we op een actieve manier in het bovenste deel van de aarde om de structuren bloot te leggen. Voor exploratie/energiewinning is dit b.v. op 2km diepte of tot 100m voor de aanleg van windmodelparken, waarbij geluidgolven actief aan het oppervlak worden opgewekt. Maar we kunnen zelfs de hele aardbol afbeelden door gebruik te maken van bronnen die de aarde zelf biedt: aardbevingen. Op basis van de gemeten seismograms aan het aardoppervlak kunnen we heterogeniteiten afbeelden en materiaaleigenschappen van gesteenten binnen de aarde afleiden.
Deze presentatie geeft een overzicht van de hedendaagse akoestische afbeeldings- en inversiemethoden.
Loud Apparitions: geluid als ruimtelijke ervaring in film – Bregje Benecke: Loud Apparitions wordt een korte film (20 min) waarin menselijke echolocatie de ruimte vormgeeft. Een performer navigeert door een gangenstelsel, enkel geleid door haar tongklikken en de akoestiek van de ruimte. De kijker volgt haar perspectief en leert meeluisteren. Het beeld wordt geleidelijk donkerder, totdat het volledig verdwijnt en de ruimte alleen nog via geluid wordt ervaren.
In deze lezing deelt filmmaker Bregje Benecke de inzichten uit de researchfase van haar project, waarin onder andere werd samengewerkt met ervaringsdeskundige en echolocatiespecialist Nursel Günal. Centraal staat de fenomenologie van geluid: het bleek hoe sterk de akoestische kwaliteiten van een ruimte een tastbare, lichamelijke ervaring kunnen opleveren. Loud Apparitions onderzoekt hoe deze ervaring met filmtaal kan worden overgebracht op een visueel publiek. Het doel: van de kijkers luisteraars maken.
Praktische informatie:
Deelname aan deze bijeenkomst is vrij voor leden van het NAG alsmede voor studenten. Voor niet‐leden zijn de kosten € 80,‐. Voor dit bedrag kunt u ook lid worden van het NAG voor het lopende kalenderjaar. Aanmelden is in alle gevallen vereist en kan hier.