走査型レーザー誘起超音波非破壊検査システム（ＳＬＡＮＤＩ）の開発とその応用

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23560092
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 小山 敦弘 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40324800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 才本 明秀 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00253633) ; 高瀬 徹 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50171442) ; 本村 文孝 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40274625) ; 奥村 哲也 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10380817)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: SLANDI / 非破壊検査 / レーザー / 超音波

Research Abstract

機械構造物の信頼性を確保し，安全で安心な社会を創造するための新しい非破壊検査システムである走査型レーザー誘起超音波非破壊検査システム（SLANDI）の開発を行うことが本研究の目的である．本課題で開発予定の非破壊検査システムはレーザーを利用したもので，従来の非破壊検査システムに比べて高分解能であり，かつ実構造物への適応可能性の高いものである．このことから，レーザー利用分野の拡大および安全で安心な社会の構築への高い社会的貢献が期待でき，実構造部材の疲労損傷メカニズムの解明への利用も可能であるため学術的効果も高いものである．本課題で開発予定のSLANDIは，光音響効果を利用した非破壊内部観察装置である．そのため，レーザー誘起超音波信号の発生および検出が必要不可欠である．そこで，今年度は次に示す項目を実施し，SLANDIの基礎を構築した．まず初めに，出力250mW，波長915nmのレーザーをレーザー光源として選定し，観察試料へのレーザー照射スポット径がおよそ5μmとなるように対物レンズを用いて調整したレーザー照射部の構築を行った．次に，レーザー光線を断続照射できるように，ファンクションジェネレータ出力をレーザー光源に入力できるレーザー断続システムを構築した．また，断続照射レーザーを観察試料に対して走査できるようにするため，2軸の光学ステージを用いた自動制御ステージコントロールシステムを構築した．最後に，断続レーザー照射により発生した微弱な超音波信号を検出するためのチャージアンプの開発を行った．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

信号検出部のノイズが予想以上に大きく，回路の改良が必要であるものの，SLANDIシステムのハードウェアの構築は，予定より早く進んでいる．

Strategy for Future Research Activity

レーザー誘起超音波信号の画像化システムの構築を行う．また，超音波信号検出用ヘッドアンプのアナログ回路の改良により，高精度化・高周波数対応化を行い，SLANDIの高分解能化を行う．また，数値解析を用いた超音波信号発生および伝達メカニズムを明らかにする．そのために，次の項目を実施する．超音波信号検出回路の改良を行うとともに，検出した超音波信号の画像化システムの構築を行う．さらに，数値解析を用いた超音波信号発生および伝達メカニズムの解明を試み，SLANDIの高分解能化の準備を進める．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

超音波信号検出回路の改良および試料ホルダーの製作を行う．また，観察試料の作成も行う．