Лазерная оптико-акустическая диагностика гетерогенных сред

• Автор: Пеливанов, Иван Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Теоретическая модель импульсного оптико-акустического
эффекта в однородно поглощающей свет среде и возможности его применения в диагностике оптических, акустических и механических свойств гетерогенных сред
§1.1. Передаточные функции термооптических источников ультразвука в
однородно поглощающих свет средах
§ 1.2. Временные профили оптико-акустических сигналов
и их трансформация при распространении в линейной среде
Глава II. Прямое измерение пространственного распределения
интенсивности света в сильнорассеивающих средах и их оптических характеристик
§2.1. Краткий обзор методов диагностики оптических свойств
сильнорассеивающих конденсированных сред
§2.2. Теоретический расчет пространственного распределения
интенсивности света в условиях многократного рассеяния
§2.3. Теоретическая модель импульсного оптико-акустического эффекта
в рассеивающей среде
§2.4. Измерение пространственного распределения интенсивности света
и оптических характеристик рассеивающих конденсированных сред
Г лава III. Неразрушающий контроль и диагностика одномерных
периодических структур лазерным ультразвуковым методом
§3.1. Краткий обзор литературы по неразрушающей диагностике
акустических и механических свойств периодических структур
§3.2. Теоретическая модель распространения плоских акустических
волн в одномерных периодических структурах
§3.3. Общая схема иммерсионного метода с лазерным
источником ультразвука

§3.4. Измерение коэффициента пропускания ультразвука одномерными
периодическими структурами в широкой полосе частот
§3.5. Принципиальная схема оптико-акустического рефлектометра
§3.6. Диагностика толщины и качества склейки слоистых структур
§3.7. Диагностика пористости и толщины слоя кремния на
монокристаллической подложке
Глава IV. Неразрушающий контроль и диагностика композитных
материалов импульсным оптико-акустическим методом
§4.1. Краткий обзор литературы по ультразвуковым методам
неразрушающего контроля и диагностики композитных материалов
в однонаправленных графито-эпоксидных композитах:
длинноволновый случай
§4.3. Иммерсионный метод измерения полного набора упругих модулей
однонаправленных графито-эпоксидных композитов
§4.4. Дефектоскопия многонаправленных графито-эпоксидных композитов методом корреляционного анализа рассеянных назад широкополосных акустических сигналов
Основные результаты
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Исследование физических свойств и внутренней структуры неоднородных конденсированных сред является важным в многочисленных задачах как фундаментального, так и прикладного характера. Среди них можно отметить разработку новых неинвазивных методов диагностики биологических тканей и объектов, неразрушающий контроль конструкционных материалов на различных стадиях изготовления, а также в процессе эксплуатации деталей и изделий.
Для решения таких задач целесообразно использовать оптико-акустический (ОА) эффект - термооптическое возбуждение акустических волн в среде при поглощении в ней модулированного по интенсивности светового (лазерного) излучения [1,3]. Параметры ОА сигналов определяются как характеристиками поглощенного излучения, так и оптическими, теплофизическими и акустическими свойствами поглощающей среды. Это позволяет проводить измерения указанных свойств исследуемой среды по временному профилю давления ОА сигнала. Подбирая соответствующим образом характеристики лазерного излучения и поглощающей среды, можно получить мощные широкополосные ультразвуковые импульсы, применение которых необходимо в задачах акустической спектроскопии и ультразвукового неразрушающего контроля композитных материалов.
Исследование распространения оптического излучения в светорассеивающих средах и, в частности, распределения поглощающих и рассеивающих неоднородностей, является фундаментальной научной проблемой [10]. В последнее время интерес к этой проблеме в значительной мере связан с развитием лазерной диагностики и терапии биологических сред и тканей (см., например, [11]). Измерение оптических характеристик таких сред необходимо как для расчета распределения излучения внутри

Дифракционная трансформация оптико-акустических сигналов для различных значений I) при прямой и косвенной регистрации приведена на рис. 1.2.1.

р’, отн. ед.

нормиров. время СОаТ
нормиров. время (0аТ
р{г, отн. ед.

нормиров. время &>аТ/г
Рис. 1.2.1. Дифракционная трансформация О А сигнала при прямой и косвенной регистрации: (а) - жесткая граница поглощающей среды, (б) - свободная граница поглощающей среды, (в) -косвенная регистрация.
При прямой регистрации и жесткой границе (рис. 1.2.1 а) первоначально симметричный импульс сжатия по мере распространения (увеличения значения П) приобретает вид следующих друг за другом импульсов сжатия и разрежения. Как видно, даже на достаточно малых расстояниях ( £> = 0.1) фаза разрежения проявляется весьма заметно. При свободной границе (рис. 1.2.1 б) первоначальный импульс,