超声波显微镜由于它的主要工作模式是C模式，因此也简称：C-SAM。现在做失效分析的实验室里，这个设备直接被通称为C-SAM，就像X射线透射机被通称为X-Ray一样。
超声波显微镜有两种工作模式：基于超声波脉冲反射和透射模式工作的。反射模式是主要的工作模式，它的特点是分辨率高，对待测样品厚度的没有限制。透射模式只在半导体企业中用作器件筛选。
超声波显微镜的核心就是带压电陶瓷的微波链，压电陶瓷在射频信号发生的激励下，产生短的声脉冲，随后这些声脉冲被声透镜聚焦在一起，超声波显微镜的这个带压电陶瓷的部件叫换能器。换能器既能把电信号转换成声波信号，又能把从待测样品反射或透射回来的声波信号转换成电信号，送回系统进行处理。
换能器负责将电磁脉冲转换成声脉冲，离开换能器后，声波被声透镜通过耦合介质（一般是去离子水或无水酒精等）聚焦在样品上。耦合介质是为了防止超声波信号快速衰减，因为超声波信号在一些稀疏介质中传播是，会快速衰减。样品置于耦合介质中，只要声波信号在样品表面或者内部遇到声波阻抗介面（如遇到孔隙、气泡、裂纹等），就会发生反射。
换能器接收到反射信号后，会将其转换成电脉冲，超声波信号转换成电脉冲后表征为256级灰度值。每只换能器都有其特定的超声波频率，厂家可以针对用户的需要特别配置。这个过程就是超声波显微镜反射工作模式的基本过程。
另一种超声波显微镜的工作模式叫透射模式。透射扫描时，样品下方要安装另外一只换能器，这只换能器会接收所有完全穿透样品的超声波信号。根据接收的信号就能还原出各种超声波C扫图像。
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