Команда исследователей использует ультразвуковой неразрушающий контроль (NDT), который включает усиление сигнала от фотоакустического лазерного источника с помощью поглощающего лазерный луч пластыря, сделанного из массива наночастиц из сажи свечи и полидиметилсилоксана. Они обсуждают свою работу в выпуске Applied Physics Letters на этой неделе от AIP Publishing.
Подход знаменует собой одну из первых систем неразрушающего контроля, сочетающую в себе элементы контактного и бесконтактного ультразвукового контроля. Результаты генерации таких ультразвуковых волн с помощью фотоакустического пластыря демонстрируют перспективность широкого спектра бесконтактных приложений для неразрушающего контроля.
«Лазерный метод неразрушающего контроля имеет преимущества независимого от температуры измерения и широкого диапазона контролируемых областей за счет легкого изменения положения устройств», – сказал Тэян Ким, автор статьи. «Этот метод обеспечивает очень гибкий и простой метод бесконтактной и удаленной генерации ультразвуковых поверхностных волн."
Ультразвуковые волны могут возникать при попадании мощного лазера на поверхность. Тепло, выделяемое импульсами, вызывает расширение и сжатие освещенной области, в результате чего возникает ультразвуковой сигнал. Возникающие волны, называемые волнами Лэмба, затем проходят через материал в виде упругой волны.
Группа использовала наночастицы сажи свечи в паре с полидиметилсилоксаном для поглощения лазерного излучения. Они обратились к свечной саже, потому что она легко доступна и эффективно поглощает лазеры и может производить упругое расширение, необходимое для фотоакустического преобразования, которое генерирует волну Лэмба.
Поместив частицу в патч в линейном массиве, они смогли сузить полосу пропускания волн, отфильтровав нежелательные волновые сигналы и повысив аналитическую точность. Исследователи выбрали алюминиевую сенсорную систему для приемного преобразователя.
Патч увеличил амплитуду более чем в два раза по сравнению с условиями без патча и подтвердил, что дает более узкую полосу пропускания, чем другие условия.
Ким сказал, что вопрос о том, насколько надежен этот подход в промышленных условиях, а также насколько хорошо патчи работают на изогнутых и шероховатых поверхностях.
«Новые системы неразрушающего контроля привлекут больше внимания для изучения оптимальных материалов для заплат или различных применений в отраслях неразрушающего контроля», – сказал он.
Затем команда планирует протестировать систему в сценариях высокотемпературного неразрушающего контроля.