Föreställ dig att kunna kontrollera ett flygplans strukturella integritet, fartyg eller bro, utan att behöva demontera det eller ta bort material för testning, vilket ytterligare skulle kunna äventyra strukturen. Det är löftet om en ny laserbaserad teknik som kemister utvecklar för att avslöja dolda skador i metaller.

Forskarna kommer att presentera sitt arbete idag vid 253:e National Meeting &Exposition of the American Chemical Society (ACS).

"Metaller utsätts ofta för mekanisk påfrestning eller utmattning som kan försvaga dem strukturellt, men du kan inte berätta det bara genom att titta på dem, " James E. Patterson, Ph.D., säger.

Ett exempel i verkligheten är ett US Air Force-plan som av misstag vändes upp och ner under flygning, en bedrift den inte var designad för. Manövern överskred specifikationerna för planetens spänningstolerans, Patterson säger, men det fanns inget sätt att veta om inversionen faktiskt hade skadat komponenter tillräckligt för att få planet att krascha under en framtida flygning. Så hela mångmiljonplanet fick skrotas.

"Det är där icke -destruktiva tester kommer in, "säger Patterson, som är vid Brigham Young University. NDT, som det är känt, är redan en miljardindustri, konstaterar han. Nuvarande tekniker för att inspektera material utan att skada dem inkluderar röntgenbilder, som kan upptäcka mikroskopiska sprickor i metaller. Men metoden är dyr, kräver avskärmning från röntgenstrålarna och är svår att anpassa för användning på fältet. Andra NDT -tekniker ger entydiga resultat och kräver högutbildade tekniker, han säger.

Hans team förlitar sig istället på en spektroskopisk metod som kallas andra harmoniska generationen (SHG), som förändrar ljusets våglängd. En av Pattersons doktorander, Shawn Averett, insåg att tekniken kunde anpassas för att leta efter tecken på inre skador i metaller. Averett och studenterna Scott D. Smith och Alex Farnsworth arbetar med Patterson om projektet.

De börjar med att lysa grönt laserljus på ett metallprov. Genom SHG, metallen omvandlar en del av det inkommande ljuset till ultraviolett ljus, som studsar tillbaka från metallen tillsammans med det återstående gröna ljuset. "Omvandlingsmängden beror på metallens egenskaper, och om dessa egenskaper har förändrats av någon form av stress, vi kan upptäcka det i det konverterade ljuset, "Patterson förklarar. Tester hittills visar att tekniken kan skilja mellan metalldelar som fortfarande är intakta och de som har skadats irreversibelt och som behöver bytas ut. Forskarna säger att deras metod är känsligare än befintliga NDT -tekniker och kan därmed ge tidigare varning om fara .

Med några ytterligare förbättringar, metoden kan ha tillämpningar inom flygindustrin, där plandelar rutinmässigt byts ut efter en viss användning för att undvika katastrofala fel, Säger Patterson. Ersättningsschemat är baserat på den genomsnittliga prestandan för flera av samma komponenter, snarare än det faktiska tillståndet för den enskilda komponenten. SHG -metoden kan användas för att kontrollera om en viss komponent verkligen är sliten eller fortfarande har livslängd, vilket leder till tidsbesparingar, pengar och material.

Pattersons team undersöker också applikationer med den amerikanska flottan. Aluminium/magnesiumlegeringen som används i marinens fartyg kan genomgå osynlig korrosion med allvarliga konsekvenser. "Det finns historier om någon som går längs ett metalldäck och kliver in på fel plats, och en stor bit faller ner till däck nedanför, "säger han." Sprickor bildas också i väggar. Och när väl synliga sprickor bildas, Det är ofta för sent att vända skadan. "

Forskarna hoppas kunna utveckla sin teknik till ett bärbart system som skulle indikera om ett skannat objekt är i god form. "I princip, du kan gå runt med en trollstav och lite fiberoptik och skanna stora delar av ett fartyg efter dolda skador, "Säger Patterson. Andra potentiella strukturer som kan utvärderas med tekniken inkluderar oljeledningar, byggnadsdelar och broar.