Veel industriële gebouwen, inclusief kerncentrales en chemische fabrieken, vertrouwen op ultrasone instrumenten die continu de structurele integriteit van hun systemen bewaken zonder hun kenmerken te beschadigen of te veranderen. Een nieuwe techniek maakt gebruik van lasertechnologie en kaarsroet om effectieve ultrasone golven te genereren voor niet-destructieve testen en evaluatie.

Een team van onderzoekers gebruikt ultrasone niet-destructieve testen (NDT) waarbij het signaal van een fotoakoestische laserbron wordt versterkt met behulp van een laserabsorberende patch gemaakt van een reeks nanodeeltjes van kaarsroet en polydimethylsiloxaan. Ze bespreken hun werk in de Technische Natuurkunde Brieven .

De aanpak markeert een van de eerste NDO-systemen die elementen van contact- en contactloze echografie combineert. De resultaten van het genereren van dergelijke ultrasone golven met de fotoakoestische patch tonen de belofte aan van het brede scala aan contactloze toepassingen voor NDT.

"De op laser gebaseerde NDT-methode heeft voordelen van temperatuuronafhankelijke meting en een breed scala aan bewakingsgebieden door eenvoudig de positie van apparaten te veranderen, " zei Taeyang Kim, een auteur op papier. "Deze techniek biedt een zeer flexibele en eenvoudige methode voor het contactloos en op afstand genereren van ultrasone oppervlaktegolven."

Ultrageluidsgolven kunnen worden gemaakt wanneer een krachtige laser een oppervlak raakt. De warmte die door de pulsen wordt geproduceerd, veroorzaakt een patroon van uitzetting en compressie op het verlichte gebied, waardoor een ultrasoon signaal ontstaat. De geproduceerde golven, genaamd Lam golven, reis dan door materiaal als een elastische golf.

De groep gebruikte de kaarsroet-nanodeeltjes in combinatie met polydimethylsiloxaan om de laser te absorberen. Ze veranderden in kaarsroet omdat het gemakkelijk beschikbaar en efficiënt is in het absorberen van lasers en de elastische uitzetting kan produceren die nodig is om de fotoakoestische conversie te maken die de Lamb-golf genereert.

Door het deeltje in de patch in een line array te plaatsen, ze waren in staat om de bandbreedte van de golven te verkleinen, het filteren van ongewenste golfsignalen en het vergroten van de analytische nauwkeurigheid. De onderzoekers kozen voor een aluminium detectiesysteem voor de ontvangende transducer.

De patch verhoogde de amplitude met meer dan het dubbele ten opzichte van omstandigheden zonder de patch en bevestigde dat het een smallere bandbreedte produceerde dan andere omstandigheden.

Kim zei dat de vraag hoe de duurzaamheid van de aanpak in een industriële omgeving blijft, evenals hoe goed de patches presteren op gebogen en ruwe oppervlakken.

"Nieuwe NDT-systemen zullen meer aandacht trekken om de optimale materialen voor de patch of verschillende toepassingen voor NDT-industrieën te verkennen, " hij zei.

Volgende, het team wil het systeem testen in niet-destructieve testscenario's bij hoge temperaturen.