Д. В. ЛАВРУХИН, А. П. МЕЛЕХОВ, В. Б. ОШУРКО

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

ФОТОДЕФЛЕКЦИОННОГО МЕТОДА

ПРИ ЛАЗЕРНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКЕ

ТВЕРДОГО ТЕЛА

Рассматривается возможность применения метода фотодефлекции для измерения параметров ультразвуковых волн (в том числе волн Рэлея) в задачах лазерной ультразвуковой диагностики твердых тел.

Из работ по импульсной лазерной фотоакустике известно, что в твердом теле длительность импульса фотоакустического отклика составляет 200–300 нс [1, 2]. В проведенном нами эксперименте по лазерной ультразвуковой диагностике тонкой пластины [3] сигнал фотоакустического (ФА) отклика имеет длительность порядка 1 мс. Вид регистрируемого сигнала показан на рис. 1.

Форма и длительность такого сигнала обусловлены следующими факторами: возбуждением в образце ультразвуковых колебаний определенного набора типов волн (в том числе волн Рэлея), структурой АЧХ недемфированного датчика давления на основе ЦТС-керамики и акустическими свойствами образца (в том числе наличием границ и других неоднородностей). Понятно, что анализ подобного сложного сигнала непрост.


Рис.1. Сигнал ФА отклика зарегистрированный датчиком давления на основе ЦТС - керамики. Стрелка А указывает время прихода фронта акустической волны на датчик; стрелка Б показывает время прихода волны Рэлея на датчик

В экспериментах по лазерной ультразвуковой диагностике можно значительно повысить временное и пространственное разрешение при измерениях акустических сигналов за счет применения фотодефлекционного метода [2]. В этом методе луч непрерывного лазера отклоняется на малый угол при прохождении акустической волны через зондируемую лучем область поверхности образца.

Временное разрешение ЦТС - приемника t определяется по формуле: t = ddet/v, где v – скорость звука в образце, ddet – размер поверхности контакта приемника с образцом. Обычно t составляет величину не более 2 мкс. Для фотодефлекционного метода ddet = dLas - диаметр пучка лазерного излучения и величина t менее 100 нс. В качестве источника пробного луча используется He-Ne лазер (P < 1 мВт).

В предварительных экспериментах установлено, что: 1) чувствительность фотодефлекционного метода в “обычной” геометрии [2] на порядок меньше чувствительности недемфированного датчика на основе ЦТС – керамики; 2) чувствительность метода сопоставима с чувствительностью пленочного приемника на основе LiNbO3.

За счет оптимизации оптической схемы приема пробного луча мы рассчитываем увеличить возможности фотодефлекционного метода применительно к задачам лазерной ультразвуковой диагностики.

Список литературы

1. Чабанов ультразвуковой контроль материалов. Л.: Изд-во ЛГУ. 1986.

2. , Карабутов оптоакустика. М.: Изд-во “Наука”. 1991.

3. Возможности лазерной фотоакустики для дефектоскопии тонких пластин. / ­рухин, , // Научн. сессия МИФИ-2004. Сб. науч. тр.: В 13 т. М.: МИФИ. 2004. Т.4. С.219-220.