Теория и методы лазерной диагностики материалов, основанные на генерации акустических и тепловых волн

• Автор: Муратиков, Кирилл Львович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 319 с. : ил.

Содержание
Введение
ГЛАВА I.. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ФОТО АКУСТИЧЕСКИХ И ФОТОТЕПЛОВЫХ МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ
КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД
1Л. Краткий исторический обзор развития фотоакустических и фототеиловых методов
исследования конденсированных и газообразных сред
1.2. Современное состояние исследований в области развития и применения фотоакустических и фототепловых методов
1.2.1. Краткая характеристика состояние исследований в области фотоакустических и фототепловых методов спектроскопии
1.2.2. Состояние исследований в области фотоакустических и фототепловых методов микроскопии
1.2.3. Состояние исследований в области фотоакустики напряженных материалов
1.3. Фотоакустический эффект в твердых телах и методы его регистрации
1.3.1. Основные механизмы формирования фотоакустических колебаний в твердых телах
1.3.2. Фотоакустический метод с микрофонным способом регистрации сигнала
1.3.3. Фотоакустический метод с пьезоэлектрическим способом регистрации сигнала
1.4. Оптические методы регистрации фотоакустических и фототепловых процессов в конденсированных средах
1.4.1. Фоторефрактивные методы
1.4.1.1. Метод тепловой линзы
1.4.1.2. Фотодефлекционный метод
1.4.1.3. Интерференционный метод
1.4.2. Фоторефлекционный метод
1.4.3. Радиометрический метод регистрации фототепловых процессов
1.5. Принципы образования сигналов в фотодефлекционном и интерферометрическом методах при регистрации фототермических процессов
1.5.1. Регистрация фотодефлекционных сигналов в приближении геометрической оптики
1.5.2. Регистрация термоволновых сигналов интерферометрическим методом
1.5.3. Лазерные фототермодеформационные методы
1.6. Методы расчета термоволновых и фотоакустических сигналов от
неоднородных объектов
1.6.1. Методы расчета термоволновых сигналов от неоднородных объектов

1.6.2. Методы расчета фотоакустических колебаний в неоднородных объектах
Выводы к главе
ГЛАВА 2. ВОЛНОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ФОТОДЕФЛЕКЦИОННОЙ
РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЛН
2.1. Теоретическая модель образования фотодефлекционных сигналов
в рамках волновой оптики
2.1 Л. Общая методика расчета фотодефлекционного сигнала с учетом
эффектов волновой оптики
2.1.2. Фотодефлекциоиный сигнал от однородного образца
2.2. Количественный анализ влияния волновых эффектов на поведение
фотодефлекционных сигналов
2.2.1. Анализ влияния волновых эффектов на поведение фотодефлекционных сигналов в зависимости от частоты модуляции возбуждающего излучения
2.2.2. Анализ влияния теплофизических параметров образца и размеров пучка возбуждающего излучения на степень проявления волновых эффектов
при фотодефлекционных измерениях
2.3. Экспериментальная апробация методики расчета фотодефлекционных сигналов
в рамках волновой оптики
2.4. Определение теплофизических характеристик и параметров трещин
в керамиках лазерным фотодефлекционным методом
2.4.1. Теоретический анализ процесса формирования фотодефлекционного
сигнала в керамиках с подповерхностными трещинами
2.4.2. Результаты экспериментального изучения процесса формирования фотодефлекционного сигнала в керамиках с подповерхностными трещинами
2.5. Модель образования фоторефлекционного сигнала в рамках волновой оптики при термоволновых экспериментах с твердотельными объектами
2.5.1. Анализ распределения поля в пучке зондирующего лазера после отражения
от поверхности твердотельного объекта при фоторефлекционных экспериментах
2.5.2. Расчет фоторефлекционного сигнала от твердотельных объектов в рамках волновой
оптики
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЛАЗЕРНЫХ ТЕРМОВОЛНОВЫХ
ИЗМЕРЕНИЯХ
3.1. Интерферометрические методы локальной регистрации температурных волн

3.2.1. Расчет интерферометрических сигналов от тепловой линзы при перпендикулярной геометрии расположения зондирующего и возбуждающего лазерных пучков
3.2.2. Расчет интерферометрических сигналов от тепловой линзы при параллельной геометрии расположения зондирующего и возбуждающего лазерных пучков
3.3. Сравнительный анализ интерферометрического и фотодефлекционного методов регистрации термоволновых процессов
3.3.1. Сравнение интегральных чувствительностей интерферометрического
и фотодефлекционного методов с перпендикулярной ориентацией считывающего и возбуждающего лазерных пучков
3.3.2. Сравнение интегральных чувствительностей интерферометрического и фотодефлекционного методов с параллельной ориентацией
считывающего и возбуждающего лазерных пучков
3.4. Шумы и пороговые чувствительности интерферометрического
и фотодефлекционного методов
3.4.1 Шумы и пороговые чувствительности фотодефлекционного метода
3.4.2. Сравнительный анализ шумов и пороговых чувствительностей
интерферометрического и фотодефлекционного методов
3.5. Реализация интерферометрического способа регистрации термоволновых процессов
на базе оптической системы с двумя дифракционными решетками
3.5.1. Расчет термоволнового сигнала для интерферометра с двумя дифракционными решетками
3.5.2. Анализ основных характеристик интерферометра с двумя дифракционными решетками при регистрации термоволновых сигналов
3.6. Сравнительный анализ особенностей формирования термоволновых изображений интерферометрическим и фотодефлекционным методами
на примере полученных экспериментальных результатов
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГЕНЕРАЦИИ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И РАССЕЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В
НЕОДНОРОДНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ
4.1. Формулировка общего теоретического подхода к решению задач
лазерной термоволновой и фотоакустической микроскопии

1.3.2. Фотоакустический метод с микрофонным способом регистрации сигнала
Исторически сложилась ситуация, когда термин “ФА эффект” или “ФА метод” фактически часто используется для обозначения двух разных явлений и подходов. В первом случае под этим термином понимается достаточно широкий круг ФА процессов, в которых регистрация ФА сигналов осуществляется микрофоном. При этом сам микрофон помещается в газовой среде вблизи объекта. Во втором случае под ним понимаются процессы, для регистрации которых используется пьезодатчик, находящийся в акустическом контакте с образцом. Поскольку в двух этих случаях фактически имеются в виду ФА процессы принципиально разной природы, то следует рассмотреть каждый из этих случаев более подробно.
Рассмотрим в данном параграфе ФА метод с регистрацией сигнала с помощью газовой микрофонной камеры. Общая схема газомикрофонной ячейки представлена на рис. 1.1. Она состоит из герметической, заполненной газом или воздухом, камеры с окном, прозрачным для возбуждающего лазерного излучения, микрофона и образца. В состав камеры могут входить и другие элементы, имеющие вспомогательный характер. ФА ячейки подобного типа являются достаточно универсальными и с определенными модификациями могут использоваться как для спектроскопических измерений, так и для ФА микроскопии.
Возбуждающее
излучение
Рис. 1.1. Структура ФА ячейки с газомикрофонным способом регистрации сигнала. 1 - входное окно, 2 - образец, 3 - стенка камеры, 4 - микрофон.