Акусти́ческая микроскопи́я, метод визуализации микроструктуры материалов различной природы с помощью высокочастотного ультразвука (УЗ). При облучении объекта ультразвуковой волной в результате взаимодействия ультразвука с внутренними микроструктурами объекта возникает неоднородное звуковое поле, которое представляет собой акустическое изображение объекта. Кардинальным отличием акустической микроскопии от других методов получения изображений микроструктуры объектов является возможность регистрировать мгновенные значения звуковых полей, а не только их интенсивности благодаря тому, что акустические приёмники линейны. Несмотря на кажущееся соответствие акустического изображения объекта его оптическому изображению, это совершенно разные по своей информативности изображения, поскольку они являются результатом взаимодействия объекта с полями различной физической природы. Акустическая микроскопия является также эффективным методом измерения локальных вязко-упругих характеристик материалов: модулей упругости, коэффициентов вязкости и внутреннего трения, локальной упругой анизотропии и др.

Идею использовать акустическое излучение для визуализации механической структуры материалов предложил С. Я. Соколов в 1934 г. В конце 1950-х гг. К. Н. Баранский (СССР) разработал методы генерации УЗ-волн в диапазоне частот от сотен мегагерц до нескольких гигагерц; эти методы открыли реальную возможность создания акустической микроскопии. В 1975 г. К. Куэйт и Р. Лемонс (США) создали первый растровый акустический микроскоп. В СССР первый лабораторный акустический микроскоп построен также в 1975 г. (В. Е. Лямов, С. И. Березина).

В акустическом микроскопе УЗ-волна генерируется пьезоэлектрическим преобразователем, а затем с помощью сферического углубления (акустической линзы) фокусируется в иммерсионной среде (как правило, жидкости), заполняющей пространство между линзой и объектом исследования. Фокусированный пучок взаимодействует с объектом, частично отражаясь и рассеиваясь от него, а частично проходя сквозь объект. Приём сигнала после его взаимодействия с объектом осуществляется посредством той же линзы или конфокальной ей, либо другим специальным устройством. В случае приёма излучения, прошедшего сквозь объект, акустический микроскоп называется трансмиссионным (см. рисунок, а), в случае приёма отражённого излучения – отражательным (см. рисунок, б). Акустическое изображение объекта формируется в виде растра при сканировании образца акустическим пучком.

Принципиальная схема сканирующего акустического микроскопа.Принципиальная схема сканирующего акустического микроскопа.Существует ряд модификаций, расширяющих возможности метода акустической микроскопии. Например, возможен приём излучения, рассеянного объектом, для чего приёмная акустическая линза поворачивается на разные углы относительно оси излучающей линзы. Такой режим по своему принципу аналогичен режиму тёмного поля оптического микроскопа и позволяет изменять эффективную глубину резкости. Дополнительную информацию даёт использование различных нелинейных режимов, при которых сигнал принимается не на частоте входного сигнала, а на его гармониках либо на комбинационных частотах. При этом в результат измерений вносят вклад как линейные, так и нелинейные свойства микрообъекта.

Важнейшие характеристики акустического микроскопа: разрешающая способность и глубина проникновения УЗ-волны в объект. Они зависят от частоты ультразвука, характеристик фокусирующей системы, свойств иммерсионной среды и самого объекта. При увеличении разрешающей способности падает глубина проникновения ультразвука в объект. При комнатной температуре в диапазоне рабочих частот от десятков мегагерц до нескольких гигагерц разрешающая способность акустического микроскопа составляет от сотен микрометров до десятых долей микрометра. Акустическая микроскопия применяется в физике, технике, биологии, медицине и других областях для исследования микроструктур кристаллов и плёнок, полимеров и композитных материалов, металлов и сплавов, керамики, пьезо- и фоторегистрирующих материалов, структуры биологических тканей и клеток и др. Акустическая микроскопия используется также для контроля качества изделий полупроводниковой техники и микроэлектроники, магнитных носителей информации, просветляющих и защитных покрытий, исследования произведений искусства и др.