Name: subsurface defect localization by structured heating using laser projected photothermal thermography
Uploaded: 2017-05-15T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography at JoVE.com

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.

HINWEIS: Achtung: Bitte beachten Sie die Lasersicherheit, da das Setup einen Laser der Klasse 4 verwendet. Bitte tragen Sie die richtige Schutzbrille und Kleidung. Auch den Pilotlaser sorgfältig behandeln. 1. Paar der Diodenlaser zum Projektor Development Kit (PDK) <ol><li> Das Brot vorbereiten <ol><li> Montieren Sie alle Geräte wie in Abbildung 3 gezeigt auf das Steckbrett. Legen Sie das Steckbrett mit allen vormontierten Geräten in ein Laserlabor. </li></ol></li><li> <str...

<ol>
	<li>Thiel, E., Kreutzbruck, M., Ziegler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-projected+photothermal+thermography+using+thermal+wave+field+interference+for+subsurface+defect+characterization.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nondestructive+testing+with+thermography.">Nondestructive testing with thermography.</a> Eur. J. Phys. 34 (6), 91-109 (2013).</li><li>Maldague, X. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crack+imaging+by+scanning+pulsed+laser+spot+thermography.">Crack imaging by scanning pulsed laser spot thermography.</a> Ndt&amp;E Int. 44 (2), 216-225 (2011).</li><li>Lugin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+hidden+defects+by+lateral+thermal+flows.">Detection of hidden defects by lateral thermal flows.</a> Ndt&amp;E Int. 56, 48-55 (2013).</li><li>Li, T., Almond, D. P., Rees, D. A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crack+imaging+by+scanning+laser-line+thermography+and+laser-spot+thermography.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+Characterization+of+the+Width+of+Vertical+Cracks+Using+Pulsed+Laser+Spot+Infrared+Thermography.">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., Douglass, M. R., King, P. S., Lee, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proc. SPIE 9761. , (2016).</li><li>Thiel, E., Kreutzbruck, M., Ziegler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proc. WCNDT 2016. , 6 (2016).</li><li>Mandelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Diffusion-Wave Fields: mathematical methods and Green functions. , (2001).</li><li>Almond, D., Patel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Photothermal Science and Techniques. 10, (1996).</li><li>Salazar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+propagation+of+thermal+waves.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+wave+interferometry:+a+potential+application+of+the+photoacoustic+effect.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereoscopic+depth+analysis+by+thermal+wave+transmission+for+nondestructive+evaluation.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iterative+improvement+of+Lockin-thermography+results+by+temporal+and+spatial+adaption+of+optical+excitation.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+DMD+illuminated+spatial-temporal+modulated+thermography.">Toward DMD illuminated spatial-temporal modulated thermography.</a> Proc. SPIE 9861. , (2016).</li><li>Ravichandran, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Spatial and temporal modulation of heat source using light modulator for advanced thermography. , (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> DLP 0.55 XGA Series 450 DMD. , (2015).</li><li>. DLP LightCommander Control Software - User Manual 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>Moench, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-power+VCSEL+systems+and+applications.">High-power VCSEL systems and applications.</a> Proc. SPIE 9348. , (2015).</li></ol>

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 umgewande...

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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="681">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">500 W diode laser system, 940 nm</td>
			<td style="width:88px;">Laserline</td>
			<td style="width:104px;">LDM 500 - 20</td>
			<td style="width:220px;">Pilot laser class 2 @ 650 nm, diode laser is a class 4 laser system --&#62; special laboratory needed</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">Laser control box</td>
			<td style="width:88px;">Laserline</td>
			<td style="width:104px;">Laser control box LDM</td>
			<td style="width:220px;">Add on to the laser system, used to switch electronically, laser threshold, shutter, laser on 0 V ..5 V TTL</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">Control box scanner</td>
			<td style="width:88px;">Laserline</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Add on to the laser system, used to adjust the optical output power via analog signal from 0 V..10 V</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Fiber Laser Mount 2&#34;, f = 80 mm</td>
			<td style="width:88px;">Laserline</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Add on to the laser system</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">Multifunction Data Aquisition (DAQ) Device + BNC Terminal</td>
			<td style="width:88px;">National Instruments</td>
			<td style="width:104px;">NI-USB 6251</td>
			<td style="width:220px;">The DAQ card is used to trigger the IR camera,&#160; the DLP Light Commander 5500, control Laser and diode PDA 36A</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">Standard - PC&#160;</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Control PC - graphic card for two screens, at least 4 x USB, Windows based</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">BNC cabel</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Standard cable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">HDMI cable</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Standard cable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Micro USB to USB cable</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Standard cable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">LabVIEW 2013 SP1 Development System</td>
			<td style="width:88px;">National Instruments</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Development environment for device control</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">LPPT control software</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">part of the LPPT software package by LabVIEW 2013 SP1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">LPPT intensity&#160; software</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">part of the LPPT software package by LabVIEW 2013 SP1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">LPPT laser control software</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">part of the LPPT software package by LabVIEW 2013 SP1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Matlab 2016b</td>
			<td style="width:88px;">MathWorks</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Postprocessing of the measurement data</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">LPPT postprocessing software</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Postprocessing of the measurement data</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">IR camera control PC&#160;</td>
			<td style="width:88px;">InfraTec</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Control PC is supplied by camera distributor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">IR camera control software</td>
			<td style="width:88px;">InfraTec</td>
			<td style="width:104px;">Irbis 3 Professional</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">InfraTec SDK</td>
			<td style="width:88px;">InfraTec</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Dynamic Link Library as interface between the native data aquisition format of Infratec and Matlab</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:269px;">IR camera</td>
			<td style="width:88px;">InfraTec</td>
			<td style="width:104px;">Image IR 8300</td>
			<td style="width:220px;">640 x 512, cooled InSb detector, wavelength 2 &#181;m..5.7 &#181;m, noise = 20 mK + accessories (LAN cable, Digital in/out cable, space ring, power supply, case)&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Tripod</td>
			<td style="width:88px;">Manfrotto</td>
			<td style="width:104px;">161MK2B</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">IR camera mount</td>
			<td style="width:88px;">Manfrotto</td>
			<td align="right" style="width:104px;">405</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">Projector development kit (PDK) for digital light processing (DLP) technology (DLP Light Commander 5500)</td>
			<td style="width:88px;">Logic PD</td>
			<td style="width:104px;">DLP-LC-DLP5500-10R</td>
			<td style="width:220px;">DLP5500 Digital Micromirror Device from Texas Instruments included , light engine and case need to be disassembed</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">PDK control software</td>
			<td style="width:88px;">Logic PD</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Included when delivered, DLP Light Commander control software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Mechanical platform for the PDK</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Self made (140 x 230 x 420) mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Power meter control unit</td>
			<td style="width:88px;">Ophir</td>
			<td style="width:104px;">Vega</td>
			<td style="width:220px;">USB Interface</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">30 W power meter head&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Ophir</td>
			<td style="width:104px;">30(150)A-LP1-18</td>
			<td style="width:220px;">Power meter head to determine Transmission of the projector system</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">500 W power meter head</td>
			<td style="width:88px;">Ophir</td>
			<td style="width:104px;">FL500A</td>
			<td style="width:220px;">Power meter for process supervision</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Motion controller</td>
			<td style="width:88px;">Newport</td>
			<td style="width:104px;">ESP301</td>
			<td style="width:220px;">with USB Interface</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Translation stage</td>
			<td style="width:88px;">Newport</td>
			<td style="width:104px;">M-ILS200CC</td>
			<td style="width:220px;">Connected to ESP301</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Photodiode with amplifier</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">PDA 36A-EC</td>
			<td style="width:220px;">1&#34; mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Reflective filter ND1</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">ND10A</td>
			<td style="width:220px;">to be mounted to the PDA 36A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Pinhole 1&#34;</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">P1000S</td>
			<td style="width:220px;">to be mounted to the PDA 36A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Optical aluminium breadboard&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">MB60120/M</td>
			<td style="width:220px;">(1200 mm x 900 mm) base&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Plano Convex Lens f = 200 mm</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">LA1979-B</td>
			<td style="width:220px;">Coated for IR, first telescope lens</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Plano Convex Lens f = 75 mm</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">LA1145-B</td>
			<td style="width:220px;">Coated for IR, second telescope lens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">xy-translation stage</td>
			<td style="width:88px;">Newport</td>
			<td style="width:104px;">M401</td>
			<td style="width:220px;">Used for adjusting the telecope</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">Beamsampler</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">BSF20-B&#160;</td>
			<td style="width:220px;">Splits the optical output, used to reduce the optical input for the projector system</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Mirror</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">BB2-E03</td>
			<td style="width:220px;">Mirror for coupling the beam to the DLP Light Commander</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">Heavy duty lab jack</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">L490</td>
			<td style="width:220px;">Used for the fiber mount and on top of the linear stage to position the sample (2x)</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">PDK-objective&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Nikon</td>
			<td style="width:104px;">Nikon AF Nikkor 50 mm 1:1:8:D&#160;</td>
			<td style="width:220px;">Objective for DLP Light Commander, 50 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Plano Convex Lens f = 100 mm</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">LA1050 -B</td>
			<td style="width:220px;">Lens is attached to the Nikon Objective</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:269px;">Bi-Convex Lens f = 60 mm</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">LB1723 -B</td>
			<td style="width:220px;">Lens to be attached to the Nikon objective in order to determine the optical transmission with the 30 W measurement head</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Square protected gold mirror</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">PFSQ20-03-M01</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">High power IR sensor card</td>
			<td style="width:88px;">Newport</td>
			<td style="width:104px;">F-IRC-HP-M</td>
			<td style="width:220px;">Sensor card to check the optical pathway</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">2&#34; crosshairs</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Selfmade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">1&#34; crosshairs</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">Selfmade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Bullseye level</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">LCL01</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Translation Stage</td>
			<td style="width:88px;">Newport</td>
			<td style="width:104px;">M-UMR8.25</td>
			<td style="width:220px;">Used for measuring the beam profile</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Micrometer screw</td>
			<td style="width:88px;">Newport</td>
			<td style="width:104px;">DM17-25</td>
			<td style="width:220px;">Used with translation stage M-UMR8.25</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Mounted Zero Aperture Iris</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">&#160;ID75Z/M</td>
			<td style="width:220px;">used to check the optical pathway</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Bases and Post Holders Essentials Kit, Metric and Universal Components</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">ESK01/M</td>
			<td style="width:220px;">Basis&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Posts &#38; Accessories Essentials Kit, Metric and Universal Components</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">ESK03/M</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">M6 Cap Screw and Hardware Kit</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">HW-KIT2/M</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Construction Rails</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">XE25L700/M</td>
			<td style="width:220px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">1&#34; Construction Cube</td>
			<td style="width:88px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:104px;">RM1G</td>
			<td style="width:220px;">Used to mount construction rails</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:269px;">Electrical discharge machining</td>
			<td style="width:88px;">Sodick</td>
			<td style="width:104px;">AG60L</td>
			<td style="width:220px;">www.sodick.de</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">St37 block of steel (100 x 100 x 40) mm</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">selfmade, hidden defect with remaining wall thicknesses of 0.25 mm, 0.5 mm, 0.70 mm 1.25 mm (shown in Fig. 5)</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:269px;">St37 block of steel (100 x 100 x 40) mm</td>
			<td style="width:88px;">BAM</td>
			<td style="width:104px;"></td>
			<td style="width:220px;">selfmade, hidden defect with remaining wall thicknesses of 1 mm, 1.5 mm, 1.75 mm, 2 mm (shown in Fig. 5)</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:269px;">Graphite spray</td>
			<td style="width:88px;">CRC Industries Europe NV</td>
			<td style="width:104px;">GRAPHIT 33</td>
			<td style="width:220px;">Ref. 20760, 200 ml aerosol (Kontakt-Chemie)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:269px;">Protective tape</td>
			<td style="width:88px;">Tesa</td>
			<td style="width:104px;">tesakrepp 4348</td>
			<td style="width:220px;">used to protect the hidden defects while coating</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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...

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Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Untersuchung der frühen Evolution von Plasma ultrakurzer Laserpulse

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

Forschung

Ingenieurwesen

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Herstellung von transparenten leitenden Oxide durch Pulsed Laser Deposition Nano-engineered

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

Multifunktions-Hybrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au Nanopartikel für effiziente Plasmonische Heizung

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Elektroaktiven Polymer-Nanopartikel Teilnahmephotothermische Eigenschaften

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

Automatisierung der Modenkopplung in einem nicht-linearen Polarisationsdrehung Faserlaser durch Ausgabe Polarisationsmessungen

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

Mess Spray Tröpfchengröße von landwirtschaftlichen Düsen mit Laserbeugung

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

Quantitative Analyse der Vakuum-Induktionsschmelze durch Laser-induzierte Spectroskopie

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...

Pore-scale Imaging and Characterization of Hydrocarbon Reservoir Rock Wettability at Subsurface Conditions Using X-ray Microtomography

Pore-Scale Imaging und Charakterisierung von Kohlenwasserstoff Reservoir Rock Benetzbarkeit am Untergrund Bedingungen mit Röntgen-Mikrotomographie

In situ wettability measurements in hydrocarbon reservoir rocks have only been possible recently. The purpose of this work is to present a protocol to ...

Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator

Gestaltung der Amplitude und Phase von Laserstrahlen durch den Einsatz einer Phase nur räumlichen Lichtmodulator

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser ...