激光超聲激發(fā)聲波的原理根據(jù)功率不同分為兩種:一種是熱彈效應(yīng),即激光通過局部加熱造成了的溫度差,然后由于熱彈效應(yīng),這部分溫度差會產(chǎn)生應(yīng)力差,而應(yīng)力的傳播就是聲波;如果激光的功率較大,則會出現(xiàn)ablation,即表面會被打出東西來。
激光測振儀具有數(shù)字化集成一體化結(jié)構(gòu),0.01%高分辨率,0.1%高線性度,9.4KHz高響應(yīng)、IP67高防護等級和可同步等高性能。工作溫度范圍寬,特別適用于工業(yè)環(huán)境高精度測量。用普通振動儀就很難對所需要測量的齒輪進行準(zhǔn)確定位和測量,而使用激光射線方式,可以在很大距離范圍內(nèi)測量處在各種位置齒輪,不受距離、空間、濕度的影響。
而由于動量守恒,被打出的東西等效于對母體施加了一個作用力,產(chǎn)生了局部的應(yīng)力,應(yīng)力的傳播就是聲波;由于激光通常是脈沖形式,脈沖的寬度就決定了聲波的頻率。
目前激光超聲在無損檢測領(lǐng)域應(yīng)用較廣,例如檢測材料的缺陷;在材料物理性質(zhì)測量方面也有非常好的應(yīng)用。例如目前已知的比較成熟的應(yīng)用有測量材料的熱學(xué)性質(zhì)(比如熱導(dǎo)率,熱容,熱膨脹系數(shù)等),力學(xué)性質(zhì)(四階張量的彈性常數(shù)),磁學(xué)性質(zhì)(飽和磁化強度,去磁效應(yīng)等)等。
目前發(fā)展的方向主要是飛秒激光器產(chǎn)生的相關(guān)的超聲研究。因為電子激發(fā)及弛豫的時間就是飛秒量級,所以飛秒激光器可以有足夠的時間分辨率來研究電子參與的物理過程。利用飛秒激光器進行的TDTR (time domain thermoreflectance)實驗,可以精確測量微米級材料的以上性質(zhì)(比如石墨烯,III-IV族薄膜等),所以科研前景很可觀。但由于飛秒激光器的造價較貴,不具備大規(guī)模配備的特點,目前還主要處在實驗室階段。