Många industribyggnader, inklusive kärnkraftverk och kemiska anläggningar, lita på ultraljudsinstrument som kontinuerligt övervakar den strukturella integriteten hos sina system utan att skada eller ändra deras egenskaper. En ny teknik bygger på laserteknik och ljussot för att generera effektiva ultraljudsvågor för oförstörande testning och utvärdering.

Ett team av forskare använder ultraljud oförstörande testning (NDT) som involverar förstärkning av signalen från en fotoakustisk laserkälla med hjälp av laserabsorberande lapp gjord av en rad nanopartiklar från ljussot och polydimetylsiloxan. De diskuterar sitt arbete i veckans Bokstäver i tillämpad fysik .

Tillvägagångssättet markerar ett av de första NDT-systemen som kombinerar element av kontakt- och beröringsfri ultraljudstestning. Resultaten av att generera sådana ultraljudsvågor med det fotoakustiska plåstret visar löftet om det breda utbudet av kontaktfria tillämpningar för NDT.

"Laserbaserad NDT-metod har fördelarna med temperaturoberoende mätning och ett brett spektrum av övervakningsområde genom att enkelt ändra enheternas position, sa Taeyang Kim, en författare på tidningen. "Denna teknik ger en mycket flexibel och enkel metod för beröringsfri och fjärrgenerering av ytvågor med ultraljud."

Ultraljudsvågor kan göras när en kraftfull laser träffar en yta. Värmen som produceras av pulserna inducerar ett mönster av expansion och kompression på det upplysta området, ger en ultraljudssignal. Vågorna producerade, kallas lammvågor, färdas sedan genom materialet som en elastisk våg.

Gruppen använde ljussot-nanopartiklarna parade med polydimetylsiloxan för att absorbera lasern. De övergick till ljussot eftersom det är lättillgängligt och effektivt för att absorbera lasrar och kan producera den elastiska expansionen som behövs för att göra den fotoakustiska omvandlingen som genererar lammvågen.

Genom att placera partikeln i plåstret i en linjeuppsättning, de kunde minska vågornas bandbredd, filtrera bort oönskade vågsignaler och öka analytisk noggrannhet. Forskarna valde ett avkänningssystem av aluminium för den mottagande givaren.

Plåstret ökade amplituden mer än två gånger jämfört med förhållanden utan lappen och bekräftade att den producerade smalare bandbredd än andra förhållanden.

Kim sa att frågan om hur tillvägagångssättets hållbarhet i en industriell miljö kvarstår, samt hur bra lapparna presterar på böjda och grova ytor.

"Nya NDT-system kommer att locka mer uppmärksamhet för att utforska de optimala materialen för patchen eller olika applikationer för NDT-industrier, " han sa.

Nästa, teamet försöker testa systemet i oförstörande testscenarier vid hög temperatur.