• 비파괴검사학회지
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• 제34권6호
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• pp.419-427
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• 2014

Nonlinear features of ultrasonic waves are more sensitive to the presence of a fatigue crack than their linear counterparts are. For this reason, the use of nonlinear ultrasonic techniques to detect a fatigue crack at its early stage has been widely investigated. Of the different proposed techniques, laser nonlinear wave modulation spectroscopy (LNWMS) is unique because a pulse laser is used to exert a single broadband input and a noncontact measurement can be performed. Broadband excitation causes a nonlinear source to exhibit modulation at multiple spectral peaks owing to interactions among various input frequency components. A feature called maximum sideband peak count difference (MSPCD), which is extracted from the spectral plot, measures the degree of crack-induced material nonlinearity. First, the ratios of spectral peaks whose amplitudes are above a moving threshold to the total number of peaks are computed for spectral signals obtained from the pristine and the current state of a target structure. Then, the difference of these ratios are computed as a function of the moving threshold. Finally, the MSPCD is defined as the maximum difference between these ratios. The basic premise is that the MSPCD will increase as the nonlinearity of the material increases. This technique has been used successfully for localizing fatigue cracks in metallic plates.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.49-54
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• 2005

Measuring defects on the inside and on the surface of a steel structure is very important technology in order to predict the life span of the structure. In particular, a place with a high probability that it may contain defects is a welded part and it is very important to check defects in the part, absence/presence of non-uniform substances, its shape, and the location. Many non-destructive tests can be applied, but the ultrasonic flow detection test is widely used with some advantages. The ultrasonic flow detection test, however, cannot be applied when there is a problem by a contact medium between PZT and a specimen, in case of a small and complicated shape or a moving object or when the specimen is hot. In this study, to solve the problems of the contact ultrasonic flow detection test, the non-contact ultrasonic flow detection test for sending/receiving ultrasonic waves using lasers was described. I intended to develop a non-destructive detection system applying the laser application ultrasonic test to a steel structure by detecting the defects inside of and on the surface of the specimen.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제43권2호
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• pp.101-105
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• 2013

Purpose: The present study aimed to measure root surface roughness in teeth with periodontitis by a profilometer following root planning with ultrasonic and hand instruments with and without erbium-doped yttrium aluminium garnet (Er:YAG) laser irradiation. Methods: Sixty single-rooted maxillary and mandibular teeth, extracted because of periodontal disease, were collected. The crowns and apices of the roots were cut off using a diamond bur and water coolant. The specimens were mounted in an acrylic resin block such that a plain root surface was accessible. After primary evaluation and setting a baseline, the samples were divided into 4 groups. In group 1, the samples were root planned using a manual curette. The group 2 samples were prepared with an ultrasonic scaler. In group 3, after scaling with hand instrumentation, the roots were treated with a Smart 1240D plus Er:YAG laser and in group 4, the roots were prepared with ultrasonic scaler and subsequently treated with an Er:YAG laser. Root surface roughness was then measured by a profilometer (MahrSurf M300+RD18C system) under controlled laboratory conditions at a temperature of $25^{\circ}C$ and 41% humidity. The data were analyzed statistically using analysis of variance and a t-test (P<0.05). Results: Significant differences were detected in terms of surface roughness and surface distortion before and after treatment. The average reduction of the surface roughness after treatment in groups 1, 2, 3, and 4 was 1.89, 1.88, 1.40, and 1.52, respectively. These findings revealed no significant differences among the four groups. Conclusions: An Er:YAG laser as an adjunct to traditional scaling and root planning reduces root surface roughness. However, the surface ultrastructure is more irregular than when using conventional methods.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권3호
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• pp.226-232
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• 2014

본 연구에서는 고출력 레이저를 재료 표면에 조사하였을 때 나타나는 어블레이션 현상에 의한 레이저 초음파의 특성을 시뮬레이션과 실험을 통해 분석하였다. 레이저 초음파 기법은 비파괴검사 분야에서 기존의 접촉식 초음파 기법을 적용하기 어려운 환경요인(고온 등)을 극복할 수 있는 장점들을 가지고 있다. 특히, 어블레이션 영역에서는 종파의 신호 세기 및 직진성이 강하므로, 투과 및 반사 신호를 통한 내부결함 검사법으로 활용하기 적합하다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통해 어블레이션 영역에서의 레이저 초음파의 발생 및 전파를 해석하였다. 그리고 개발된 유한요소해석 모델을 활용해 결함모사시편을 대상으로 B-Scan을 수행한 결과, 실험 결과와 동일하게 나타나는 것을 확인하였고, 이로부터 개발된 해석모델의 타당성을 검증할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권2호
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• pp.87-94
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• 2005

최근 램파를 비파괴검사에 이용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도, 레이저에 의해 집속형 램파를 발생시키는 방법은 비접촉식 검사의 장점과 함께 높은 공간분해능을 기대할 수 있다 이 방법에서 레이저는 원호배열슬릿을 통하여 판재 표면에 조사되는데, 발생된 램파의 에너지가 원호배열의 초점에 집속되는 효과를 갖게 된다. 이 때 공간분해능의 향상은 램파의 집속도를 높임으로써 가능하다. 본 논문에서는 높은 집속도의 램파를 발생시키도록 원호형 슬릿을 설계하기 위해 슬릿의 형상인자와 램파의 집속도 사이의 관계를 분석하였다. 그 결과, 레이저조사반경과 원호각, 원호수를 증가시키거나 원호반경과 파장을 감소시킴으로써 집속도를 높일 수 있다는 것을 알 수 있었으며, 본 연구의 결과는 적절한 원호형 슬릿의 설계기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대 된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권6호
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• pp.390-402
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• 2006

The elastic properties and thickness of mullite environmental barrier coatings grown through chemical vapor deposition (CVD) on silicon carbide substrates were measured using frequency domain photoacoustic microscopy. In this technique, extremely narrow bandwidth surface acoustic waves are generated with an amplitude modulated laser source. A photorefractive crystal based interferometer is used to detect the resulting surface displacement. The complex displacement field is mapped as a function of source-to-receiver distance in order to extract the wavelength of the surface acoustic wave at a given excitation frequency, and the phase velocity is determined. The coatings tested exhibited spatial variations in thickness and mechanical properties. The measured surface wave dispersion curves were used to extract an effective value for the elastic modulus and the coating thickness. Nanoindentation was used to validate the measurements of the effective elastic modulus. The average elastic modulus measured through the coating thickness using nanoindentation is compared to the effective modulus found using the photoacoustic system. Optical microscopy is used to validate the thickness measurements. The results indicate that the photoacoustic microscopy technique can be used to estimate the effective elastic properties in coatings exhibiting spatial inhomogeneities, potentially providing valuable feedback for the optimization of the CVD growth process.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권2호
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• pp.115-121
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• 2012

Exploration in microelectromechanical systems(MEMS) and nanotechnology requires evaluation techniques suitable for sub-micron length scale so that thermal and mechanical properties of novel materials can be investigated for optimal design of miro/nanostructures. The ultrafast optical pump-probe technique provides a contact-free and non-destructive way to characterize nanoscale thin-films, and its ultrahigh temporal resolution enables the study of heat-transport phenomena down to a sub-picosecond regime. This paper reviews the principle of optical pump-probe technique and introduces its application to the area of micro/nano-NDE.

• 대한소아치과학회지
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• 제34권2호
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• pp.183-191
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• 2007

본 연구는 Digital Imaging Fiber-Optic Trans-Illumination(DIFOTI)이나 Laser Fluorescence(LF)를 이용한 방법이 평활면 법랑질 초기우식증의 재광화 정도를 정확하게 monitoring 할 수 있는지의 여부를 평가하기 위하여 진행되었다. 우치 법랑질로부터 얻어진 인공 우식 절편을 특별히 제작된 의치에 식립한 다음, 10명의 실험 참가자들이 구강 내에 장착하고 3주 동안 불소 양치용액을 사용하도록 한 다음 Confocal Laser Scanning Microscopy(CLSM)로 측정된 병소 깊이를 gold standard로 사용하여 DIFOTI와 LF로 측정 된 우식 절편의 재광화 정도를 비교 평가한 후 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. DIFOTI에 측정된 광도 백분율이 재광화 기간이 지남에 따라 증가하였으며, CLSM에서 측정된 병소 깊이와 유의한 역상관관계를 보였다(r=-0.683, p<0.01). 2. LF 측정치는 재광화 기간이 경과함에 따라 증가하였으며 CLSM에서 측정된 병소 깊이와 유의한 상관관계를 보였다(p<0.05). 3. CLSM 촬영 결과 500 ppm 불소 양치군이 0 ppm 불소 양치군보다 빠른 속도로 병소 깊이가 감소하는 양상을 보여 주었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권1호
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• pp.27-32
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• 2000

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.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권3호
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• pp.259-267
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• 2004

탄성매질에서 레이저 여기에 의한 열탄성 영역에서의 초음파 발생 현상과 표면 균열과의 상호작용을 유한요소법으로 모델링하였다. 반무한 탄성체 표면에 집속된 레이저 선원을 전단 쌍극자(shear dipole)로 모델링하고, 2차원 평면 변형율 유한요소법을 사용하였다. 발생된 표면파의 변위와 종파 및 횡파의 지향성을 관찰함으로써 전단 쌍극자-유한요소 모델의 타당성을 조사하였다. 표면파와 균열(기계가공된 2차원 홈)과의 상호작용을 관찰하기 위하여 2가지 경우를 고려하였다 먼저 레이저 소스와 수신 위치가 균열에 대하여 모두 고정되어 있는 경우, 다음으로 수신자가 고정되어 있고 소스가 시험체 표면 위를 이동하는 주사형의 경우이다. 첫 번째 경우에 균열 깊이 $0.3-5.0mm ({\lambda}_R/d=0.21{\sim}3.45)$에 대하여 균열 상단과 하단에서 각각 반사된 파의 변위로부터 균열깊이를 측정할 수 있음을 보였고, 두 번째 경우에 레이저 소스가 결함 위를 주사할 때 발생하는 반사파의 큰 진폭 변화를 통하여 파장보다 한 차원 낮은 깊이의 균열을 탐지할 수 있음을 보였다.