마이켈슨 간섭계를 이용한 레이저 여기 초음파의 검출

Detection of Laser Generated Ultrasonic Wave Using Michelson Interferometer

본 논문에서는 고출력 펄스 Nd:YAG 레이저를 이용해서 원반형 시편의 한쪽 면에서 초음파를 발생시키고 반대 면에서 피드백 제어에 의해서 안정화된 마이켈슨 간섭계를 이용하여 열탄성 영역에서의 초음파를 검출하였다. 이론식에 의해서 계산된 열탄성 영역에서의 초음파 변위 파형이 실험에서 얻어진 파형과 유사한 것을 확인하였고, 특히 종파와 횡파의 음속이 접촉식 트랜스듀서를 이용하여 펄스-에코법으로 측정한 음속과 거의 일치하는 것을 확인하였다. 레이저 초음파를 이용한 응용예의 하나로 원반형 시편을 노 안에 넣고 음속을 계측한 결과 온도의 증가에 따라 음속이 감소하는 것을 확인하였다.

In this paper, ultrasonic wave in the thermoelastic regime was generated in a steel disk by illuminating a pulse laser (Q-switched Nd:YAG) on the surface of the sample and was detected on the other side by Michelson interferometer which was stabilized by feed back control. The experimentally detected displacement waveform of the ultrasonic wave showed good agreement with the theoretically expected one. Also it was shown that sound speeds of longitudinal and shear wave were similar to ones measured by pulse-echo method using a contact transducer. As an application of the noncontact ultrasonic measurement by using laser based ultrasonics, the sound speed in the sample was monitored while the sample was heated in a furnace, and the result showed that it decreased according to the increase of sample temperature.