Terahertz oförstörande utvärdering

Terahertz oförstörande utvärdering avser enheter och analystekniker som förekommer i terahertz-domänen av elektromagnetisk strålning . Dessa enheter och tekniker utvärderar egenskaperna hos ett material, en komponent eller ett system utan att orsaka skada.

Terahertz avbildning

Röntgen-, optisk- och THz-bild av en förpackad IC.

Terahertz-avbildning är en framväxande och betydande oförstörande utvärderingsteknik (NDE) som används för dielektrisk (icke-ledande, dvs. en isolator ) materialanalys och kvalitetskontroll inom läkemedels-, biomedicin- , säkerhets-, materialkarakteriserings- och flygindustrin . Det har visat sig vara effektivt vid inspektion av skikt i färger och beläggningar, för att upptäcka strukturella defekter i keramiska och kompositmaterial och avbilda den fysiska strukturen hos målningar och manuskript. Användningen av THz-vågor för oförstörande utvärdering möjliggör inspektion av flerskiktsstrukturer och kan identifiera abnormiteter från inneslutningar av främmande material, lösgöring och delaminering, mekaniska stötskador, värmeskador och inträngning av vatten eller hydraulvätska. Denna nya metod kan spela en betydande roll i ett antal industrier för materialkarakteriseringstillämpningar där precisionstjocklekskartering (för att säkerställa produktdimensionella toleranser inom en produkt och från produkt till produkt) och densitetskartläggning (för att säkerställa produktkvalitet inom en produkt och från produkt till produkt) krävs.

Oförstörande utvärdering

Sensorer och instrument används i intervallet 0,1 till 10 THz för oförstörande utvärdering, vilket inkluderar detektering.

Terahertz Density Thickness Imager

Terahertz Density Thickness Imager är en oförstörande inspektionsmetod som använder terahertz- energi för kartläggning av densitet och tjocklek i dielektriska , keramiska och kompositmaterial . Denna beröringsfria, enkelsidiga terahertz elektromagnetiska mätnings- och avbildningsmetod karakteriserar mikrostruktur och tjockleksvariationer i dielektriska ( isolerande ) material. Denna metod demonstrerades för rymdfärjans externa tank påsprutad skumisolering och har designats för att användas som en inspektionsmetod för nuvarande och framtida NASA termiska skyddssystem och andra dielektriska materialinspektionsapplikationer där ingen kontakt kan göras med provet p.g.a. bräcklighet och det är opraktiskt att använda ultraljudsmetoder .

Rotationsspektroskopi

Rotationsspektroskopi använder elektromagnetisk strålning i frekvensområdet från 0,1 till 4 terahertz (THz). Detta intervall omfattar millimetervåglängder och är särskilt känsligt för kemiska molekyler. Den resulterande THz-absorptionen producerar ett unikt och reproducerbart spektralmönster som identifierar materialet. THz-spektroskopi kan upptäcka spårmängder av sprängämnen på mindre än en sekund. Eftersom sprängämnen ständigt avger spårmängder av ånga, bör det vara möjligt att använda dessa metoder för att upptäcka dolda sprängämnen på avstånd.

THz-vågsradar

THz-vågsradar kan känna av gasläckor, kemikalier och kärnmaterial. I fälttester upptäckte THz-vågsradar kemikalier på 10 ppm-nivån på 60 meters avstånd. Denna metod kan användas i en stängsellinje eller ett flygplansmonterat system som fungerar dag eller natt i alla väder. Den kan lokalisera och spåra kemiska och radioaktiva plymer. THz-vågsradar som kan känna av radioaktiva plymer från kärnkraftverk har upptäckt plymer flera kilometer bort baserat på strålningsinducerade joniseringseffekter i luft.

THz tomografi

THz-tomografitekniker är oförstörande metoder som kan använda THz-pulsstrålar eller källor med millimeteravstånd för att lokalisera objekt i 3D. Dessa tekniker inkluderar tomografi, tomosyntes, syntetisk bländarradar och tid för flygning. Sådana tekniker kan lösa detaljer på skalor på mindre än en millimeter i föremål som är flera tiotals centimeter stora.

Passiva/aktiva bildtekniker

Säkerhetsavbildning sker för närvarande med både aktiva och passiva metoder. Aktiva system belyser motivet med THz-strålning medan passiva system bara ser den naturligt förekommande strålningen från motivet.

Uppenbarligen är passiva system i sig säkra, medan man kan argumentera för att varje form av "bestrålning" av en person är oönskad. I tekniska och vetenskapliga termer är de aktiva belysningssystemen dock säkra enligt alla gällande lagar och standarder.

Syftet med att använda aktiva belysningskällor är i första hand att förbättra signal-brusförhållandet. Detta är analogt med att använda en blixt på en vanlig optisk ljuskamera när den omgivande ljusnivån är för låg.

För säkerhetsavbildningsändamål ligger driftsfrekvenserna typiskt inom intervallet 0,1 THz till 0,8 THz (100 GHz till 800 GHz). I det här intervallet är huden inte genomskinlig så bildbehandlingssystemen kan se genom kläder och hår, men inte inuti kroppen. Det finns integritetsproblem förknippade med sådana aktiviteter, särskilt kring de aktiva systemen eftersom de aktiva systemen, med sina bilder av högre kvalitet, kan visa mycket detaljerade anatomiska egenskaper.

Aktiva system som L3 Provision och Smiths eqo är faktiskt mm-vågsbildsystem snarare än Terahertz-bildsystem som Millitech-system. Dessa brett distribuerade system visar inte bilder, vilket undviker alla sekretessproblem. Istället visar de generiska "mannekäng" konturer med eventuella anomala regioner markerade.

Eftersom säkerhetsundersökningar letar efter onormala bilder, kommer föremål som falska ben, falska armar, kolostomipåsar, kroppsburna urinaler, kroppsburna insulinpumpar och externa bröstförstoringar att dyka upp. Observera att bröstimplantat, som ligger under huden, inte kommer att avslöjas.

Aktiva avbildningstekniker kan användas för att utföra medicinsk avbildning. Eftersom THz-strålning är biologiskt säker (icke-joniserande) kan den användas i högupplöst bildbehandling för att upptäcka hudcancer.

Rymdfärjeinspektioner

NASAs rymdfärjeinspektioner är ett exempel på denna tekniks tillämpning.

Efter Shuttle Columbia -olyckan 2003, angav Columbia Accident Investigation Boards rekommendation R3.2.1 "Initiera ett aggressivt program för att eliminera allt skräp som fälls ut vid källan...." För att stödja denna rekommendation utvärderas, utvecklas och förfinas inspektionsmetoder för brister i skum vid NASA.

STS-114 använde rymdfärja Discovery och var det första "retur till flyg" rymdfärjauppdraget efter rymdfärjans Columbia - katastrof . Den sjösattes klockan 10:39 EDT , 26 juli 2005. Under STS-114- flygningen observerades betydande skumavfall. Därför blev förmågan att oförstörande upptäcka och karakterisera krossat skum efter den flygningen en betydande prioritet när man trodde att personalen som bearbetade tanken hade krossat skum genom att gå på den eller från hagelskador när skytteln var på startrampen eller under annan förberedelser inför lanseringen.

Dessutom var densitetsvariationer i skummet också potentiella punkter för felinitiering som orsakade skumavfall. Innovationen som beskrivs nedan svarade på uppmaningen att utveckla en oförstörande, helt kontaktfri, icke-vätskekopplad metod som samtidigt och exakt kunde karakterisera tjockleksvariation (från krossat skum på grund av arbetarhantering och hagelskador) och densitetsvariation i skummaterial. Det var avgörande att ha en metod som inte krävde vätske (vatten) koppling; dvs; ultraljudstestmetoder kräver vattenkoppling.

Det finns miljontals dollar av ultraljudsutrustning på fältet och på marknaden som används som tjockleksmätare och densitetsmätare . När terahertz oförstörande utvärdering kommersialiseras helt till en mer bärbar form och blir billigare kommer den att kunna ersätta ultraljudsinstrumenten för strukturella plast- , keramik- och skummaterial . De nya instrumenten kommer inte att kräva vätskekoppling, vilket ökar deras användbarhet i fälttillämpningar och möjligen för högtemperaturapplikationer på plats där vätskekoppling inte är möjlig. Ett potentiellt nytt marknadssegment kan utvecklas med denna teknik.

Se även

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Terahertz_nondestructive_evaluation&oldid=1122166193 "