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激光超声无损检测
2018-10-10
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激光超声激发声波的原理根据功率不同分为两种:一种是热弹效应,即激光通过局部加热造成了的温度差,然后由于热弹效应,这部分温度差会产生应力差,而应力的传播就是声波;如果激光的功率较大,则会出现ablation,即表面会被打出东西来。而由于动量守恒,被打出的东西等效于对母体施加了一个作用力,产生了局部的应力,应力的传播就是声波;由于激光通常是脉冲形式,脉冲的宽度就决定了声波的频率。通常飞秒激光器可以产生超过GHz的超声波,皮秒激光器等可产生MHz的起声波。

目前激光超声在无损检测领域应用较广,例如检测材料的缺陷;在材料物理性质测量方面也有非常好的应用。例如目前已知的比较成熟的应用有测量材料的热学性质(比如热导率,热容,热膨胀系数等),力学性质(四阶张量的弹性常数),磁学性质(饱和磁化强度,去磁效应等)等。


目前发展的方向主要是飞秒激光器产生的相关的超声研究。因为电子激发及弛豫的时间就是飞秒量级,所以飞秒激光器可以有足够的时间分辨率来研究电子参与的物理过程。利用飞秒激光器进行的TDTR (time domain thermoreflectance)实验,可以精确测量微米级材料的以上性质(比如石墨烯,III-IV族薄膜等),所以科研前景很可观。但由于飞秒激光器的造价较贵,不具备大规模配备的特点,目前还主要处在实验室阶段。

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