Optimization of temporal profile and optical penetration depth for laser-generation of ultrasound in polymer-matrix composites

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Optimization of temporal profile and optical penetration depth for laser-generation of ultrasound in polymer-matrix composites

Dubois, M. / Lorraine, P.W. / Venchiarutti, B. / Bauco, A.S. / Filkins, R.J. / Drake, T.E. / Yawn, K.R.

Die Prüfung von Flugzeugbauteilen mit Ultraschall ist ein wichtiges Instrument zur Qualitätssicherung bei steigenden Qualitätsforderungen. Effektiver als die Anregung des Ultraschalls mit piezoelektrischen Wandlern ist die Laseranregung. Die Eindringtiefe thermischer Quellen wird vor allem als optischer Eindringvorgang beschrieben. Dieser ist bei einem Nd:YAG-Laser, der nahe zum Infrarotbereich arbeitet, nicht zu vernachlässigen. Bei CO2-Laser mit größeren Wellenlängen ist die Absorption höher. Das Zeitprofil kann infolge der begrenzten Folgefrequenz nicht leicht verändert werden. Die beiden spektralen Absorptionsmaxima dieses Lasers entsprechen den Dehnungswellenschwingungen der OH- und CH/CH2-Bänder. CH-Bänder sind in allen organischen Materialien und die Schwingungen sind von den Umgebungsbedingungen unabhängig. Deshalb ist bevorzugt im Bereich von optischen Wellenlängen zwischen 3,4 und 4 Mikrometer zu arbeiten. Es soll mit möglichst kurzen Impulsen gearbeitet werden, wobei auch nicht mit einer höheren Schädigung zu rechnen ist. Die Eindringtiefe lag bei Epoxydharz als Matrix bei 20 Mikrometer, was der Hälfte der oberen Schicht des Werkstoffs entsprach. Die Erwärmung durch kurze Impulse bis 1 ns Dauer wird mehr durch die Dauer als durch die Wärmeleitung des Materials beeinflusst, wie Vergleichsuntersuchungen mit Kohlefasern zeigten. (Tietz, H.-D.)

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Dokumentinformationen

Titel :

Optimization of temporal profile and optical penetration depth for laser-generation of ultrasound in polymer-matrix composites

Weitere Titelangaben:

Optimierung des zeitlichen Profils und der Eindringtiefe für einen lasererregten Ultraschall in Kunststoff-Matrix-Verbunden

Beteiligte:

Dubois, M. (Autor:in) / Lorraine, P.W. (Autor:in) / Venchiarutti, B. (Autor:in) / Bauco, A.S. (Autor:in) / Filkins, R.J. (Autor:in) / Drake, T.E. (Autor:in) / Yawn, K.R. (Autor:in)

Erschienen in:

Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, 26 ; 287-294

AIP Conference Proceedings ; 509,A

Erscheinungsdatum :

2000

Format / Umfang :

8 Seiten, 10 Bilder, 17 Quellen

ISBN :

1-56396-930-0

ISSN :

0094-243X

DOI :