Name: Untergrundfehler-Lokalisierung durch strukturierte Erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer Thermografie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 34 s
Description: Erfahren Sie die Lokalisierung von Untergrundfehlern in Stahlproben durch strukturierte Erwärmung mit Laserprojektion und hochauflösender Thermografie. Diese zerstörungsfreie Methode ermöglicht die präzise Detektion kleiner und tiefer Defekte.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Wir danken Taarna Studemund und Hagen Wendler für das Fotografieren des Versuchsaufbaus und die Vorbereitung auf die Figurenveröffentlichung. Darüber hinaus möchten wir uns bei Anne Hildebrandt für die Probenvorbereitung und Sreedhar Unnikrishnakurup, Alexander Battig und Felix Fritzsche für die Korrektur danken.

<ol><li>Thiel, E., Kreutzbruck, M., Ziegler, M. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4963139?journalCode=apl">Laser-projected photothermal thermography using thermal wave field interference for subsurface defect characterization.</a> Appl. Phys. Lett. 109 (12), 123504(2016).</li>
<li>Ibarra-Castanedo, C., Tarpani, J. R., Maldague, X. P. V. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807/34/6/S91/meta">Nondestructive testing with thermography.</a> Eur. J. Phys. 34 (6), 91-109 (2013).</li>
<li>Maldague, X. P. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/228794492_Introduction_to_NDT_by_active_infrared_thermography">Introduction to NDT by active infrared thermography.</a> Mater. Eval. 60 (9), 1060-1073 (2002).</li>
<li>Li, T., Almond, D. P., Rees, D. A. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963869510001076">Crack imaging by scanning pulsed laser spot thermography.</a> Ndt&E Int. 44 (2), 216-225 (2011).</li>
<li>Lugin, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963869513000315">Detection of hidden defects by lateral thermal flows.</a> Ndt&E Int. 56, 48-55 (2013).</li>
<li>Li, T., Almond, D. P., Rees, D. A. S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/22/3/035701/meta">Crack imaging by scanning laser-line thermography and laser-spot thermography.</a> Meas. Sci. Technol. 22 (3), (2011).</li>
<li>Pech-May, N. W., Oleaga, A., Mendioroz, A., Salazar, A. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10921-016-0344-x">Fast Characterization of the Width of Vertical Cracks Using Pulsed Laser Spot Infrared Thermography.</a> Journal of Nondestructive Evaluation. 35 (2), 22(2016).</li>
<li>Thiel, E., Kreutzbruck, M., Ziegler, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aThiel%2C+E+%22Proc.+SPIE+9761%22">Proc. SPIE 9761</a>. Douglass, M. R., King, P. S., Lee, B. L. , Spie-Int Soc Optical Engineering. (2016).</li>
<li>Thiel, E., Kreutzbruck, M., Ziegler, M. <a target="_blank" href="https://www.wcndt2016.com/">Proc. WCNDT 2016</a>. , 6(2016).</li>
<li>Mandelis, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMandelis%2C+A+%22Diffusion-Wave+Fields%3A+mathematical+methods+and+Green+functions%22">Diffusion-Wave Fields: mathematical methods and Green functions</a>. , Springer-Verlag. (2001).</li>
<li>Almond, D., Patel, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAlmond%2C+D+%22Photothermal+Science+and+Techniques%22">Photothermal Science and Techniques</a>. 10, Chapman & Hall. (1996).</li>
<li>Salazar, A. <a target="_blank" href="http://www.ehu.eus/photothermal/EurJPhys2006.pdf">Energy propagation of thermal waves.</a> Eur. J. Phys. 27 (6), 1349-1355 (2006).</li>
<li>Bennett, C. A., Patty, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+wave+interferometry%3A+a+potential+application+of+the+photoacoustic+effect%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Thermal wave interferometry: a potential application of the photoacoustic effect.</a> Appl. Opt. 21 (1), 49-54 (1982).</li>
<li>Busse, G. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.93942?journalCode=apl">Stereoscopic depth analysis by thermal wave transmission for nondestructive evaluation.</a> Appl. Phys. Lett. 42 (4), 366(1983).</li>
<li>Holtmann, N., Artzt, K., Gleiter, A., Strunk, H. P., Busse, G. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17686733.2012.741919">Iterative improvement of Lockin-thermography results by temporal and spatial adaption of optical excitation.</a> Qirt J. 9 (2), 167-176 (2012).</li>
<li>Pribe, J. D., Thandu, S. C., Yin, Z., Kinzel, E. C. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2522861">Toward DMD illuminated spatial-temporal modulated thermography.</a> Proc. SPIE 9861. , (2016).</li>
<li>Ravichandran, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Spatial+and+temporal+modulation+of+heat+source+using+light+modulator+for+advanced+thermography%22">Spatial and temporal modulation of heat source using light modulator for advanced thermography</a>. , Missouri University of Science and Technology. (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.mouser.com/ds/2/405/dlps013d-261248.pdf">DLP 0.55 XGA Series 450 DMD</a>. , TexasInstruments. (2015).</li>
<li>Application Note - DLP System Optics. , TexasInstruments. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=dlpa022&keyMatch=dlpa022&tisearch=Search-EN-Everything">http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=dlpa022&keyMatch=dlpa022&tisearch=Search-EN-Everything</a> (2010).</li>
<li>DLP LightCommander Control Software - User Manual. , LogicPD. Available from: 
 <a target="_blank" href="https://support.logicpd.com/ProductDownloads/LegacyProducts/DLPLightCommander.aspx?_sw_csrfToken=318b0448">https://support.logicpd.com/ProductDownloads/LegacyProducts/DLPLightCommander.aspx?_sw_csrfToken=318b0448</a> (2011).</li>
<li>White Paper - Laser Power Handling for DMDs. , TexasInstruments. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=dlpa027&fileType=pdf">http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=dlpa027&fileType=pdf</a> (2012).</li>
<li>Moench, H., et al. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2206439">High-power VCSEL systems and applications.</a> Proc. SPIE 9348. , (2015).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Das vorgestellte Protokoll beschreibt, wie man künstliche Untergrunddefekte senkrecht zur Oberfläche lokalisiert. Der Grundgedanke der Methode besteht darin, interferierende thermische Wellenfelder zu erzeugen, die mit dem Untergrunddefekt in Wechselwirkung treten. Die wichtigsten Schritte sind (i) die Kombination eines SLM mit einem Diodenlaser, um zwei alternierende Hochleistungsbeleuchtungsmuster an der Probenoberfläche zu erzeugen; Diese Muster werden photothermisch in kohärente thermische Wellenfelder umgewandelt, ...

Das laserprojizierte photothermische Thermographieverfahren (LPPT) wird verwendet, um unterirdische Defekte zu lokalisieren, die in das Volumen des Probekörpers eingebettet sind und vorwiegend senkrecht zu seiner Oberfläche orientiert sind. Das Verfahren verwendet die zerstörende Interferenz von zwei anti-phasengesteuerten thermischen Wellenfeldern der gleichen Dehnung und Frequenz, wie in 1b gezeigt . Bei isotropen fehlerfreien Materialien neutralisieren die thermischen Wellen destruktiv ( dh Nulltemperaturschwingung) an der Symmetrieebene durch kohärente Überlagerung. Im Falle eines Materials mit einem Untergrunddefekt nutzt das Verfahren die Wechselwirkung der seitlichen ( dh in der Ebene liegenden) Komponenten zwischen dem transienten Wärmestrom und diesem Defekt. Diese Wechselwirkung kann in einer neu erzeugten Oszillationstemperaturdehnung an der Symmetrielinie auf der Probenoberfläche gemessen werden. Nun wird die fehlerbehaftete Probe durch das überlagerte thermische Wellenfeld abgetastet undWird der Grad der Temperaturdehnung in Bezug auf die Probenposition gemessen. Aufgrund der Symmetrie wird die destruktive Interferenzbedingung noch einmal erfüllt, wenn der Defekt die Symmetrieebene kreuzt; Damit können wir den Defekt sehr empfindlich finden. Da außerdem der Grad der maximalen Störung der zerstörenden Interferenz mit der Tiefe des Defekts korreliert, ist es möglich, seine Tiefe durch Analysieren der Temperaturabtastung 1 zu bestimmen. Der LPPT kann der aktiven Thermografie-Methodik zugeordnet werden, einer gut etablierten, zerstörungsfreien Methode, bei der eine transiente Erwärmung aktiv erzeugt wird und die daraus resultierende, auch transiente Temperaturverteilung über eine thermische IR-Kamera gemessen wird. Im Allgemeinen ist die Empfindlichkeit dieser Methodik auf Defekte beschränkt, die im Wesentlichen senkrecht zum transienten Wärmestrom orientiert sind. Da die regulierende transiente Wärmeleitungsgleichung ein parabolischer partieller Unterschied istGleichung ist der Wärmestrom in das Volumen stark gedämpft. Infolgedessen ist die Sondierungstiefe der aktiven Thermographie-Methodik auf einen nahezu oberflächennahen Bereich beschränkt, üblicherweise im Millimeterbereich. Zwei der häufigsten aktiven Thermografietechniken sind gepulste und Lock-in-Thermografie. Sie sind aufgrund der planaren optischen Flächenbeleuchtung 2 schnell, führen aber zu einem transienten Wärmestrom senkrecht zur Oberfläche. Daher ist die Empfindlichkeit dieser Techniken auf Defekte begrenzt, die überwiegend parallel ausgerichtet sind ( z. B. Delaminierungen oder Hohlräume) auf die beheizte Probenoberfläche. Eine empirische Regel für gepulste Thermographie besagt, dass &quot;der Radius des kleinsten detektierbaren Defektes mindestens ein bis zwei Mal größer sein sollte als seine Tiefe unter der Oberfläche&quot; 3 . Um die effektive Wechselwirkungsfläche zwischen einem senkrecht orientierten Defekt ( zB Riss) und dem Wärmestrom zu erhöhen, muss die Richtung des Wärmestroms erfolgengeändert. Die lokale Erregung erzeugt beispielsweise unter Verwendung eines fokussierten Lasers mit einem linearen oder kreisförmigen Fleck einen Wärmestrom mit einer in der Ebene liegenden Komponente, die in der Lage ist, effektiv mit dem senkrechten Defekt 4 , 5 , 6 , 7 in Wechselwirkung zu treten. In der vorgestellten Methode verwenden wir auch die lateralen Wärmestromkomponenten, um Untergrunddefekte zu detektieren, aber wir verwenden die Tatsache, dass thermische Wellen überlagert werden können, während Defekte, insbesondere vertikal orientierte, diese Überlagerung stören. Auf diese Weise ähnelt das vorgestellte Verfahren einem referenzfreien, symmetrischen und sehr empfindlichen Verfahren, da es möglich ist, künstliche Untergrunddefekte bei einem Breiten- / Tiefenverhältnis von weit unter einem 8 , 9 zu detektieren. Bisher war es schwierig, zwei anti-phased thermische Wellenfelder zu schaffen, die genügend Energie liefern. Wir haben das erreichtY-Kopplung eines räumlichen Lichtmodulators (SLM) an einen Hochleistungs-Diodenlaser, der es uns ermöglichte, die hohe optische Leistung des Lasersystems mit der räumlichen und zeitlichen Auflösung des SLM (siehe Abbildung 2 ) in einen Hochleistungsprojektor zu verschmelzen . Die thermischen Wellenfelder werden nun durch photothermische Umwandlung von zwei antiphasigen sinusförmig modulierten Linienmustern über die Pixelhelligkeit des projizierten Bildes erzeugt (siehe Abbildung 2 , Abbildung 1a ). Dies führt zu einer strukturierten Erwärmung der Probenoberfläche und führt zu klar definierten, destruktiv störenden thermischen Wellenfeldern. Um einen Untergrunddefekt zu finden, wird die Störung der destruktiven Schlußfolgerung als Temperaturschwingung an der Oberfläche mit einer IR-Kamera gemessen. Der Begriff thermische Welle wird kontrovers diskutiert, weil thermische Wellen keine Energie aufgrund des diffusiven Charakters der Wärmeausbreitung transportieren. Dennoch gibt es Wellen-Verhalten, wenn hea<html> Regelmäßig, so dass wir Ähnlichkeiten zwischen realen Wellen und Diffusionsprozessen 10 , 11 , 12 verwenden können . Somit kann eine thermische Welle als in der Ausbreitungsrichtung stark gedämpft verstanden werden, aber periodisch über die Zeit ( Fig. 1b ). Die charakteristische thermische Diffusionslänge <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/55733/55733eq1.jpg" /> Wird hiermit durch seine Materialeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit k , Wärmekapazität c p und Dichte ρ ) und die Erregerfrequenz ƒ beschrieben. Obwohl die thermische Welle stark abklingt, kann ihre Wellenart angewendet werden, um Einblick in die Eigenschaften der Probe zu erhalten. Die erste Anwendung der thermischen Welleninterferenz wurde verwendet, um die Dicke der Schichten zu bestimmen. Im Gegensatz zu unserer Methode wurde der Interferenzeffekt in der Tiefenabmessung ( dh senkrecht zur Oberfläche) verwendet,<html> Ref &quot;&gt; 13. Ausdehnung der Idee der Interferenz auf eine zweite Dimension durch Aufteilung eines Laserstrahls, wurde eine thermische Wellenstörung verwendet, um Untergrunddefekte zu beschädigen 14. Dieses Verfahren wurde in der Übertragungskonfiguration angewendet, was bedeutet, dass es durch die Penetration begrenzt wurde Tiefe der thermischen Welle, da nur eine Laserquelle verwendet wird, gilt diese Methode für konstruktive Interferenzen, so dass eine fehlerfreie Referenz benötigt wird. Neben der Idee der Verwendung von thermischen Wellenstörungen ist die erste technische räumliche und räumliche Die zeitlich kontrollierte Erwärmung wurde von Holtmann et al. Mit einem unmodifizierten Flüssigkristall-Display (LCD) -Projektor mit der eingebauten Lichtquelle durchgeführt, die in ihrer optischen Ausgangsleistung stark eingeschränkt war. Weitere Ansätze von Pribe und Ravichandran zielten darauf ab, das optische zu erhöhen Ausgangsleistung durch auch Kopplung eines Lasers an einen SLM 16 ,<html> S = &quot;xref&quot;&gt; 17 Das hier vorgestellte Protokoll beschreibt die Anwendung des LPPT-Verfahrens, um unterirdische Defekte zu lokalisieren, die senkrecht zur Oberfläche von Stahlproben orientiert sind. Die Methode ist in einem frühen Stadium, aber dennoch mächtig genug, um den vorgeschlagenen Ansatz zu validieren; Es ist jedoch immer noch in Bezug auf die erreichbare optische Ausgangsleistung des Versuchsaufbaus begrenzt. Da die Zunahme der optischen Ausgangsleistung eine Herausforderung bleibt, wird das vorgestellte Verfahren auf beschichteten Stahl angewendet, der künstliche elektrisch entladene bearbeitete Kerben enthält. Dennoch halten die wichtigsten und kritischsten Schritte des Protokolls, die eine homogene strukturierte Beleuchtung erzeugen, die Voraussetzungen für eine zerstörende thermische Wellenstörung erfüllen und den Defekt lokalisieren, immer noch für anspruchsvollere Defekte. Da die Regelgröße die thermische Diffusionslänge μ ist, kann das LPPT-Verfahren auch auf zahlreiche verschiedene Materialien angewendet werden. Nt &quot;&gt; <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55733/55733fig1.jpg" /> Abbildung 1: Prinzip der zerstörenden Interferenzwirkung. ( A ) Schematische Darstellung des bei Experimenten verwendeten Beleuchtungsmusters Die Probe wird räumlich und zeitlich durch zwei periodisch beleuchtete Muster mit einer Phasenverschiebung von π erwärmt. Die gestrichelte Linie stellt die Symmetrielinie zwischen beiden Mustern dar. Diese Zeile wird zur Auswertung als &quot;Verarmungslinie&quot; verwendet. ( B ) Schema des räumlich und zeitlich aufgelösten thermischen Wärmeergebnisses, berechnet aus der analytischen Lösung der thermischen Wärmeleitungsgleichung. Es zeigt die ansprechenden thermischen Wellen zur Beleuchtung von (a) mit einer Bestrahlung der beiden Muster mit P opt 1 = 1,5 W sin (2π 0,125 Hz t ) + 1,5 W und P opt 2 = 1,5 W sin (2π 0,125 Hz t + Π) + 1,5 W für Baustahl ρ </Em&gt; = 7,850 kg / m 3 , c p = 461 J / (kg · K), k = 54 W / (m · K). Das Temperaturprofil an der gestrichelten Linie zeigt keine thermische Oszillation für homogenes, isotropes Material. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55733/55733fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55733/55733fig2.jpg" /> Abbildung 2: Schematische Darstellung des Messprinzips der strukturierten Erwärmung in der aktiven Thermographie. Ein Gauß-Strahl, der zu einem Hutprofil homogenisiert ist, wird auf einen räumlichen Lichtmodulator (SLM) angewendet. Der SLM löst den Strahl räumlich durch seine schaltbaren Elemente und zeitlich durch seine Schaltgeschwindigkeit. Jedes Element repräsentiert ein SLM-Pixel. In diesem Experiment ist das SLM ein digitales Mikrospiegelgerät (DMD). Durch die Modulation der Pixelhelligkeit A mit einer zeitdeterministischen Steuerungssoftware, der ProbenoberflächeWird strukturiert beheizt. Im Falle des dargestellten Experiments modulieren wir zwei anti-phasenförmige Linien (Phasen: φ = 0, π), die den Ursprung kohärent störender thermischer Wellenfelder bei der Winkelfrequenz ω sind. Die Wellenfelder wechselwirken mit der inneren Struktur der Probe, die auch das Temperaturfeld an der Oberfläche beeinflusst. Dies wird über seine Wärmestrahlung durch eine Mittelwellen-Infrarotkamera gemessen. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55733/55733fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

<table><tbody><tr><td>500 W Diodenlasersystem, 940 nm</td><td>Laserline</td><td>LDM 500 - 20</td><td>Pilotlaser Klasse 2 @ 650&nbsp; nm, Diodenlaser ist ein Lasersystem der Klasse 4 --> spezielles Labor benötigt</td></tr><tr><td>Lasersteuerkasten</td><td>Laserline Lasersteuerkasten</td><td>LDM</td><td>Add-on zum Lasersystem, zum elektronischen Schalten, Laserschwelle, Shutter, Laser auf 0 V.. 5 V TTL</td></tr><tr><td>Steuerkasten Scanner</td><td>Laserline</td><td></td><td>Add-on zum Lasersystem, mit dem die optische Ausgangsleistung über ein analoges Signal von 0 V eingestellt werden kann. 10 V</td></tr><tr><td>Faserlaserhalterung 2", f = 80 mm</td><td>Laserline</td><td></td><td>Add-on zum Lasersystem</td></tr><tr><td>Multifunktionsgerät zur Datenerfassung (DAQ) + BNC-Anschluss</td><td>National Instruments</td><td>NI-USB 6251</td><td>Die Datenerfassungskarte wird zum Triggern der IR-Kamera&nbsp; des DLP Light Commander 5500, zur Steuerung des Lasers und der Diode PDA 36A</td></tr><tr><td>Standard - PC&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Steuerung PC - Grafikkarte für zwei Bildschirme, mind. 4 x USB, Windows-basiertes</td></tr><tr><td>BNC-Kabel</td><td></td><td></td><td>Standardkabel</td></tr><tr><td>HDMI-Kabel</td><td></td><td></td><td>Standardkabel</td></tr><tr><td>Micro-USB-auf-USB-Kabel</td><td></td><td></td><td>Standardkabel</td></tr><tr><td>LabVIEW 2013 SP1 Entwicklungssystem</td><td>National Instruments</td><td></td><td>Entwicklungsumgebung für die Gerätesteuerung</td></tr><tr><td>LPPT Steuerungssoftware</td><td>BAM</td><td></td><td>Teil des LPPT-Softwarepakets von LabVIEW 2013 SP1</td></tr><tr><td>LPPT Intensität&nbsp; Software</td><td>BAM</td><td></td><td>Teil des LPPT-Softwarepakets von LabVIEW 2013 SP1</td></tr><tr><td>LPPT Lasersteuerungssoftware</td><td>BAM</td><td></td><td>Teil des LPPT-Softwarepakets von LabVIEW 2013 SP1</td></tr><tr><td>Matlab 2016b</td><td>MathWorks</td><td></td><td>Nachbearbeitung der Messdaten</td></tr><tr><td>LPPT Postprocessing Software</td><td>BAM</td><td></td><td>Nachbearbeitung der Messdaten</td></tr><tr><td>IR Kamerasteuerung PC</td><td>InfraTec</td><td></td><td>Control PC wird vom Kameradistributor</td></tr><tr><td>geliefert IR Kamerasteuerungssoftware</td><td>InfraTec</td><td>Irbis 3 Professional</td><td></td></tr><tr><td>InfraTec SDK</td><td>InfraTec</td><td></td><td>Dynamic Link Library als Schnittstelle zwischen dem nativen Datenerfassungsformat von Infratec und Matlab</td></tr><tr><td>IR-Kamera</td><td>InfraTec</td><td>Image IR 8300</td><td>640 x 512, gekühlter InSb-Detektor, Wellenlänge 2&nbsp; &micro;m.. 5.7 & Mikro; m, Rauschen = 20&nbsp; mK + Zubehör (LAN-Kabel, Digital In/Out-Kabel, Leerlaufring, Netzteil, Koffer)</td></tr><tr><td>Stativ</td><td>Manfrotto</td><td>161MK2B</td><td></td></tr><tr><td>IR-Kamerahalterung</td><td>Manfrotto</td><td>405</td><td></td></tr><tr><td>Projector Development Kit (PDK) für Digital Light Processing (DLP) Technologie (DLP Light Commander 5500)</td><td>Logic PD</td><td>DLP-LC-DLP5500-10R</td><td>DLP5500 Digital Micromirror Device von Texas Instruments im Lieferumfang enthalten, Light Engine und Gehäuse müssen demontiert werden</td></tr><tr><td>PDK-Steuerungssoftware</td><td>Logic PD</td><td></td><td>Im Lieferumfang enthalten, DLP Light Commander Steuerungssoftware</td></tr><tr><td>Mechanische Plattform für den PDK</td><td>BAM</td><td></td><td>Eigenbau (140 x 230 x 420) mm3</td></tr><tr><td>Powermeter-Steuergerät</td><td>Ophir</td><td>Vega</td><td>USB-Schnittstelle</td></tr><tr><td>30 W Leistungsmesser-Kopf&nbsp;</td><td>Ophir</td><td>30(150)A-LP1-18</td><td>Leistungsmesserkopf zur Bestimmung Übertragung des Projektorsystems</td></tr><tr><td>500 W Leistungsmesserkopf</td><td>Ophir</td><td>FL500A</td><td>Leistungsmesser zur Prozessüberwachung</td></tr><tr><td>Motion Controller</td><td>Newport</td><td>ESP301</td><td>mit USB-Schnittstelle</td></tr><tr><td>Übersetzungstisch</td><td>Newport</td><td>M-ILS200CC</td><td>Angeschlossen an ESP301</td></tr><tr><td>Fotodiode mit Verstärker</td><td>Thorlabs</td><td>PDA 36A-EC</td><td>1"</td></tr><tr><td>Halterung Reflexionsfilter ND1</td><td>Thorlabs</td><td>ND10A</td><td>zur Montage an der PDA 36A</td></tr><tr><td>Lochblende 1"</td> <td>Thorlabs</td><td>P1000S</td><td>zur Montage an der PDA 36A</td></tr><tr><td>Optisches Aluminium-Steckbrett&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>MB60120/M</td><td>(1.200 mm x 900 mm) Basis</td></tr><tr><td>Plano Konvexe Linse f = 200 mm</td><td>Thorlabs</td><td>LA1979-B</td><td>Beschichtet für IR, erste Teleskoplinse</td></tr><tr><td>Plano Konvexe Linse f = 75 mm</td><td>Thorlabs</td><td>LA1145-B</td><td>Beschichtet für IR, zweite Teleskoplinse</td></tr><tr><td>xy-Translationstisch</td><td>Newport</td><td>M401</td><td>Wird zum Einstellen des</td></tr><tr><td>Teleskops verwendet Beamsampler</td><td>Thorlabs</td><td>BSF20-B&nbsp;</td><td>Teilt den optischen Ausgang auf, um den optischen Eingang für das Projektorsystem zu reduzieren</td></tr><tr><td>Spiegel</td><td>Thorlabs</td><td>BB2-E03</td><td>Spiegel zur Kopplung des Strahls an den DLP Light Commander</td></tr><tr><td>Heavy duty Laborbuchse</td><td>Thorlabs</td><td>L490</td><td>Wird für die Faserhalterung und auf dem Lineartisch verwendet, um die Probe zu positionieren (2x)</td></tr><tr><td>PDK-Objektiv&nbsp;</td><td>Nikon</td><td>Nikon AF Nikkor 50 mm 1:1:8:D&nbsp;</td><td>Objektiv für DLP Light Commander, 50 mm</td></tr><tr><td>Plankonvexe Linse f = 100 mm</td><td>Thorlabs</td><td>LA1050 -B</td><td>Objektiv wird an das Nikon Objektiv</td></tr><tr><td>Bikonvexe Linse f = 60&nbsp; mm</td><td>Thorlabs</td><td>LB1723 -B</td><td>Objektiv zum Befestigen am Nikon Objektiv zur Bestimmung der optischen Transmission mit dem 30 W Messkopf</td></tr><tr><td>Vierkant geschützter Goldspiegel</td><td>Thorlabs</td><td>PFSQ20-03-M01</td><td></td></tr><tr><td>High Power IR Sensorkarte</td><td>Newport</td><td>F-IRC-HP-M</td><td>Sensorkarte zur Überprüfung des Strahlenweges</td></tr><tr><td>2" Fadenkreuz</td><td>BAM</td><td></td><td>Eigenbau</td></tr><tr><td>1" Fadenkreuz</td><td>BAM</td><td></td><td>Selbstgemacht</td></tr><tr><td>Bullseye Nivellierung</td><td>Thorlabs</td><td>LCL01</td><td></td></tr><tr><td>Translationstisch</td><td>Newport</td><td>M-UMR8.25</td><td>Wird zur Messung des Strahlprofils</td></tr><tr><td>verwendet Mikrometerschraube</td><td>Newport</td><td>DM17-25</td><td>Wird mit Translationstisch M-UMR8.25</td></tr><tr><td>Mounted Zero Aperture Iris</td><td>Thorlabs</td><td>ID75Z/M</td><td>wird verwendet, um die optische Blende zu überprüfen </td></tr><tr><td>Bahnsockel und Pfostenhalter Essentials Kit, metrische und universelle Komponenten</td><td>Thorlabs</td><td>ESK01/M</td><td></td></tr><tr><td>Basispfosten & Zubehör Essentials Kit, metrische und universelle Komponenten</td><td>Thorlabs</td><td>ESK03/M</td><td></td></tr><tr><td>M6 Zylinderschraube und Hardware-Kit</td><td>Thorlabs</td><td>HW-KIT2/M</td><td></td></tr><tr><td>Bauschienen</td><td>Thorlabs</td><td>XE25L700/M</td><td></td></tr><tr><td>1" Construction Cube</td><td>Thorlabs</td><td>RM1G</td><td>Wird zur Montage von Bauschienen</td></tr> verwendet <tr><td>Funkenerosion</td><td>Bearbeitung Sodick</td><td>AG60L</td><td>www.sodick.de</td></tr><tr><td>St37 Block Stahl (100 x 100 x 40) mm3</td><td>BAM</td><td></td><td>Eigenbau, versteckter Defekt mit Restwandstärken von 0,25&nbsp; mm, 0,5 mm, 0,70 mm, 1,25&nbsp; mm (dargestellt in Bild 5)</td></tr><tr><td>St37 Block aus Stahl (100 x 100 x 40) mm</td><td>BAM</td><td></td><td>Eigenbau, versteckter Defekt mit Restwandstärken von 1&nbsp; mm, 1,5&nbsp; mm, 1,75 mm, 2 mm (abgebildet in Abbildung 5)</td></tr><tr><td>Graphitspray</td><td>CRC Industries Europe NV</td><td>GRAPHIT 33</td><td>Ref. 20760, 200 mL Aerosol (Kontakt-Chemie)</td></tr><tr><td>Schutzband</td><td>Tesa</td><td>tesakrepp 4348</td><td>zum Schutz der versteckten Defekte beim Beschichten</td></tr></tbody></table>

untergrundfehler-lokalisierung durch strukturierte erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer thermografie

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

Die dargestellte Methode wird verwendet, um unterirdische Defekte zu lokalisieren, die senkrecht zur Oberfläche orientiert sind. Um dies zu erreichen, schaffen wir destruktiv interferierende thermische Wellenfelder, die durch den Defekt gestört werden. Dieser Effekt wird gemessen und verwendet, um den Defekt zu lokalisieren. Wir bilden die zerstörerisch störenden Wellenfelder mit einem modifizierten Projektor. Die ursprüngliche Lichtmaschine des Projektors wird durch einen fasergekoppelten Hochleistungs-Diodenlaser ersetzt. Sein Strahl ist geformt und auf den räumlichen Lichtmodulator des Projektors ausgerichtet und optimiert für optimalen optischen Durchsatz und homogene Projektion, indem er zuerst das Strahlprofil charakterisiert und zweitens mechanisch und numerisch korrigiert. Eine Hochleistungs-Infrarot- (IR-) Kamera wird entsprechend der engen geometrischen Situation (einschließlich Korrekturen der geometrischen Bildverzerrungen) und der Anforderung, schwache Temperaturschwingungen an der Probenoberfläche zu detektieren, aufgebaut. Die Datenerfassung kann nach einer Synchronisation durchgeführt werdenDie Ronisierung zwischen den einzelnen thermischen Wellenfeldquellen, der Abtaststufe und der IR-Kamera wird durch die Verwendung eines dedizierten experimentellen Aufbaus hergestellt, der auf das zu untersuchende spezifische Material abgestimmt werden muss. Während der Daten nach der Verarbeitung werden die relevanten Informationen über das Vorhandensein eines Defekts unterhalb der Oberfläche der Probe extrahiert. Es wird aus dem oszillierenden Teil der erworbenen Wärmestrahlung, die von der sogenannten Verarmungslinie der Probenoberfläche kommt, abgerufen. Die genaue Lage des Defektes ergibt sich aus der Analyse der räumlich-zeitlichen Form dieser Schwingungen in einem abschließenden Schritt. Die Methode ist referenzfrei und sehr empfindlich gegenüber Veränderungen innerhalb des thermischen Wellenfeldes. Bisher wurde das Verfahren mit Stahlproben getestet, ist aber auch für verschiedene Materialien, insbesondere für temperaturempfindliche Materialien, anwendbar.

Nach dem Protokoll wurde die Seite 1 der Stahlprobe mit einem Untergrunddefekt in einer Tiefe von 0,25 mm gewählt, um repräsentative Ergebnisse zu erzeugen. Der Defekt wurde zunächst etwa in der Mitte des beleuchteten Bereichs positioniert. Die Probe wurde dann von -5 mm auf 5 mm über die lineare Stufe mit einer Geschwindigkeit von 0,05 mm / s bewegt. Unter Verwendung dieser Parameter zeigt Abbildung 11a die Scan-Daten nach dem Extrahieren aus der Verarmungslinie. In die...

Diese Methode zielt darauf ab, vertikale Untergrunddefekte zu lokalisieren. Hier koppeln wir einen Laser mit einem räumlichen Lichtmodulator und lösen seinen Videoeingang aus, um eine Probenoberfläche deterministisch mit zwei anti-phased modulierten Linien zu erwärmen, während hochaufgelöste thermische Bilder aufgenommen werden. Die Fehlerposition wird von der Auswertung von thermischen Welleninterferenzminima abgerufen.

Untergrundfehler-Lokalisierung durch strukturierte Erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer Thermografie

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Das übergeordnete Ziel dieser Methode besteht darin, strukturierte Erwärmung und hochaufgelöste thermische Bildgebung auf nicht zerstörende und berührungslose Weise anzuwenden, um unterhalb der Oberfläche liegende Fehler zu lokalisieren, die senkrecht zur Oberfläche einer Stahlprobe orientiert sind. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Thermografie zu beantworten. Zum Beispiel: Wie klein und wie tief darf ein Fehler sein, um noch detektiert werden zu können?Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass wir thermische Wellenfelder erzeugen können, die in der Beobachtungsebene propagieren, wodurch das Verfahren äußerst empfindlich gegenüber senkrecht orientierten Defekten ist. Dieses laserprojizierte photothermische Thermographiesystem ist auf einer optischen Bank aufgebaut. Das System hat bereits die meisten Vorbereitungsschritte durchlaufen, die für den Einsatz in einem Experiment erforderlich sind.Am Anfang der Strahlbahn befindet sich die Laserquelle. Diese Laserfaser wird von einer Laserfasermontage gehalten. Danach reduziert ein Teleskop den Strahldurchmesser des Lasers auf eine geeignete Größe für den späteren Verlauf der Strahlbahn.Hinter dem Strahl

subsurface-defect-localization-structured-heating-using-laser

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Wir haben gezeigt, dass maligne pigmentierte Läsionen mit erhöhter Stoffwechselaktivität erzeugen quantifizierbare Mengen an Wärme und die Messung der transienten thermischen Reaktion der Haut zu einer Abkühlung Anregung ermöglicht quantitative Identifizierung von Melanomen und anderen Hauttumoren (vs. nicht-proliferative Nävi) in einem frühen Stadium der Erkrankung.

Quantitative Visualisierung und Erkennung von Hautkrebs mit Dynamic Thermal Imaging

Ein MRI-kompatiblen maßgeschneiderten Laserbasis Heizvorrichtung wurde entwickelt, um eine lokale Erwärmung der subkutanen Tumoren um die Freisetzung von Wirkstoffen aus wärmeempfindlichen Liposomen gezielt an der Tumorregion aktivieren bereitzustellen.

Kundenspezifische Laser-basierte Heizvorrichtung zum ausgelöste Freisetzung von Cisplatin von wärmeempfindlichen Liposomen mit Magnet-Resonanz-Bild Anleitung

Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) eine optische lumineszenz Linie bei 612 nm, deren Aktivierungseffizienz sinkt stark mit der Temperatur. Wenn eine mit einem dünnen Film aus diesem Material beschichtete Probe Mikro abgebildet ist, kann die 612 nm lumineszenten Reaktionsintensität in eine direkte Karte von Probenoberflächentemperatur umgewandelt werden.

Hochauflösende Thermal Micro-Bildgebung Europiumchelatlösung Lumineszente Coatings

Ein ursprünglicher experimenteller Aufbau zum Erwärmen von Zellen in einer Kulturschale unter Verwendung von 1,94 μm kontinuierlicher Laserstrahlung wird hier eingeführt. Mit dieser Methode können die biologischen Reaktionen von retinalen Pigmentepithel- (RPE) -Zellen nach unterschiedlichen thermischen Expositionen untersucht werden.

Ununterbrochener Thulium-Laser zum Erwärmen von kultivierten Zellen zur Untersuchung zellulärer thermischer Effekte

Laser werden häufig in Untersuchungen der zellulären Antwort auf DNA-Schädigung verwendet. Jedoch erzeugen sie Läsionen, deren Abstand, Frequenz und Kollisionen mit Replikationsgabeln werden selten charakterisiert. Hier beschreiben wir einen Ansatz, der die Bestimmung dieser Parameter mit Laser lokalisiert Interstrang- Vernetzungen ermöglicht.

Einzelmolekülanalyse von Laser Lokalisierte Psoralen Addukten

Die thermoplasmonische Punktionsmethode integriert konfokale Mikroskopie, optische Pinzetten und Goldnanopartikel, um Proteinantworten während der Reparatur von Plasmamembranen in Zellen und riesigen unilamellären Vesikeln zu untersuchen. Die Technik ermöglicht eine schnelle und lokalisierte Membranpunktion und ermöglicht die Identifizierung von Schlüsselproteinen und ihrer funktionellen Rolle in der komplizierten Plasmamembran-Reparaturmaschinerie.

Ein thermoplasmonischer Ansatz zur Untersuchung der Reparatur von Plasmamembranen in lebenden Zellen und Modellmembranen

In diesem Artikel wird das Protokoll zur Herstellung von Tumor-Gewebe-Phantomen vorgestellt, die optische Eigenschaften für die plasmonische photothermische Therapie replizieren. Es beschreibt die Phantompräparation, photothermische Bewertungen und die Validierung des entwickelten numerischen Modells auf der Grundlage photothermischer Temperaturmessungen zur Bewertung therapeutischer Parameter und bietet eine ethische, kostengünstige Alternative zu In-vivo-Studien für Vortests.

Plasmonische photothermische Krebstherapie: Nanopartikel-eingebettete Tumorgewebe-imitierende Phantome zur Visualisierung der photothermischen Temperaturverteilung

Es wird ein Verfahren zur Auferlegung der Oberflächentopographie von lichtabsorbierenden Polymerverbundwerkstoffen, insbesondere magnetoaktiven Elastomeren (MAEs), mittels Lasermikrobearbeitung vorgestellt. Diese Methode ermöglicht eine große Flexibilität bei topografischen Entwürfen und Rapid Prototyping. Ein Beispiel für die Strukturierung von MAE-Oberflächen, die Charakterisierung und ihre Reaktion auf das externe Magnetfeld wird demonstriert.

Lasermikrobearbeitung für das Design der Polymeroberflächentopographie

Dieser Artikel stellt die Frequency Domain Thermoreflectance (FDTR)-Technik für lokale nichtdestruktive thermische Charakterisierung und Bildgebung vor.

Die Frequenzdomänen-Thermoreflexionstechnik für thermische Eigenschaftsmessungen

Eine experimentelle Methode, um das Plasma frühen Evolution durch ultrakurze Laserpulse induzierte untersuchen beschrieben wird. Mit diesem Verfahren werden qualitativ hochwertige Bilder von frühen Plasma mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erhalten. Eine neuartige integrierte atomares Modell wird verwendet, um zu simulieren und zu erklären, die Mechanismen der frühen Plasma.

Untersuchung der frühen Evolution von Plasma ultrakurzer Laserpulse

Erfahren Sie die Lokalisierung von Untergrundfehlern in Stahlproben durch strukturierte Erwärmung mit Laserprojektion und hochauflösender Thermografie. Diese zerstörungsfreie Methode ermöglicht die präzise Detektion kleiner und tiefer Defekte.

Untergrundfehler-Lokalisierung durch strukturierte Erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer Thermografie

Weitere Videos entdecken