Ultraviolet lasers ultrasound provides a new way of thinking for nondestructive testing

Many industrial buildings, including nuclear power plants and chemical plants, rely on ultrasonic instruments that continuously monitor the structural integrity of their systems without damaging or changing their function. Currently, scientists have developed a new technology that uses laser technology and candle soot to generate effective ultrasound for non-destructive testing and evaluation.

A group of researchers are currently using Ultrasonic Nondestructive Testing (NDT), which involves amplification of photoacoustic laser source signals using a nanoparticle array of candle soot and polydimethylsiloxane. The laser absorbs the patch. Their research was published in the journal Applied Physics Letters.

Ihr Verfahren war eines der ersten ZfP-Systeme, das berührende und berührungslose Ultraschallprüfelemente kombinierte. Die Verwendung von photoakustischen Patches zur Erzeugung solcher Ultraschallergebnisse demonstriert auch das Versprechen einer breiten Palette von berührungslosen ZfP-Anwendungen.

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Taeyang Kim, Autor des Papiers, sagte: „Das laserbasierte zerstörungsfreie Prüfverfahren hat fast keine temperaturabhängigen Messvorteile sowie ein breites Spektrum an Überwachungsbereichen und kann die Position des Geräts leicht ändern. Diese Technologie ist berührungslos und ferngesteuert. Ultraschall-Oberflächenwellen bieten eine sehr flexible und einfache Methode.“

Ultraschallwellen können erzeugt werden, wenn ein Hochleistungslaser auf die Oberfläche trifft. Die durch den Impuls erzeugte Wärme bewirkt eine Ausdehnung und Stauchung der beleuchteten Fläche, wodurch ein Ultraschallsignal erzeugt wird. Die resultierende Wellenlänge, die sogenannte Lamb-Welle, durchdringt dann das entsprechende Material und wird zu einer elastischen Welle.

Das Team verwendete Kerzenruß-Nanopartikel sowie Polydimethylsiloxan, um den Laser zu absorbieren. Sie verwenden Kerzenruß, weil es einfach ist, eine effiziente Absorption des Lasers zu erreichen, und die elastische Ausdehnung bilden kann, die erforderlich ist, um eine photoakustische Umwandlung zu erzeugen, die Lamb-Wellen erzeugen kann.

Indem die Partikel im Patch in einem Online-Array platziert werden, können sie die Bandbreite der Wellenlänge reduzieren, unerwünschte Wellensignale herausfiltern und die Analysegenauigkeit verbessern. Die Forscher entschieden sich für ein Sensorsystem aus Aluminium im Empfangswandler. Die Verwendung des Patches erhöhte die Amplitude um mehr als das Zweifache im Vergleich zum Fehlen von Patches und erwies sich als schmaler als die Bandbreite, die durch andere Bedingungen erzeugt wurde.

Kim sagte, dass die Haltbarkeit der Methode in industriellen Umgebungen und die Leistung von Patches auf gekrümmten und rauen Oberflächen immer noch bestehen. Er betonte: „Das neue NDT-System wird mehr Aufmerksamkeit erregen, um die besten Materialien für verschiedene Anwendungen in der Patch- oder NDT-Industrie zu erforschen.“

Als nächstes wollte das Team das System in einem zerstörungsfreien Hochtemperatur-Testszenario testen.