声学及超声波

超声表面波传播

MotionGo Plus 测量铝板背面脉冲激光激发的超声表面波传播特性

本文聚焦激光超声检测技术,展示挚感光子 MotionGo Plus 在测量铝板背面脉冲激光激发的超声表面波传播特性中的应用。

实验原理:高能脉冲激光束照射材料表面,能量转化为热能,使材料局部瞬时膨胀从而产生超声波;超声波以剪切波和纵波形式在材料内部传播,传播特性受内部结构影响;再用另一束激光或传感器探测超声信号,通过分析即可评估材料内部特性,精度与灵敏度高,适用于半导体制造等小区域缺陷检测。

实验流程:高频脉冲激光束照射铝板正面,热膨胀触发剪切波与纵波的产生;MotionGo Plus 置于铝板背面,以激光时钟信号触发同步采集,精确记录超声到达时间(图 1)。数据分析方面,通过脉冲超声信号的幅值差异判断材料内部结构特征并定位缺陷(图 2);通过对比不同测点的时域信号获取波速——实验中剪切波速约 3500 m/s,纵波速约 5800 m/s(图 3)。

MotionGo Plus 专为高频测试设计:高频段噪声性能出色,配低噪声高性能高功率激光,噪声底优于 MotionGo;时域可测亚纳米级振动信号,频域可精确测试 DC 至 25 MHz 的振动信号,是激光超声检测的可行方案。

解决方案的亮点:

原理:脉冲激光→热膨胀→超声,探测评估材料内部特性;

波速测量:剪切波 ~3500 m/s、纵波 ~5800 m/s;

高频能力:DC-25MHz 频域精确测试,噪声底优于 MotionGo;

同步采集:以激光时钟触发,精确记录超声到达时间。

图1 MotionGo Plus 测量高频脉冲激发的振动信号 图2 脉冲超声信号(~1.2nm 半峰值, ~50µs) 图3 不同测点时域信号对比

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