陳根：檢測透明材料新方法：非接觸、非破壞性_風聞

文|陳根

因為地球的旋轉作用，在靜力平衡的大氣中可以產生一種特殊聲波——蘭姆波（Lamb waves）。蘭姆波在空氣微團中一般只做水平運動，靜力平衡成立，水平尺度較大。

蘭姆波是以英國數學家賀拉斯·蘭姆爵士（Sir Horace Lamb）的名字所命名，它能夠在適當的機械激勵下，在固體板材中產生的彈性波。由於蘭姆波的傳播會受到表面損傷（如劃痕）的影響，因此，它們常常用來確保掃描的材料是否存在缺陷。

目前，透明材料在平板電腦、智能手機、太陽能電池板、醫學、光學等方面有了越來越重要的應用。就像其他任何大規模生產的產品一樣，質量控制對這些材料來説非常重要。如今，已經開發了幾種用來檢測透明材料微觀劃痕或缺陷的技術，但其在成本以及效率方面或多或少還有改進的空間。

例如，激光技術雖然能夠以非接觸的方式產生蘭姆波，但激光參數需要針對每種材料進行仔細校準。此外，現有方法產生的蘭姆波往往振幅不夠，必須進行重複測量，這樣的往往十分耗時。

針對這些問題，來自日本的研究人員開發了一個新的框架，用於生成和檢測透明材料中的“S0模式”（零階對稱模式）蘭姆波。他們利用了一種曾經成功過的方法，以無接觸的方式產生機械振盪：激光誘導等離子體（LIP）衝擊波。

具體來説，LIP通過一束高能激光聚焦在一小部分氣體上產生，激光的能量使氣體分子通電並導致它們進行電離，從而在材料表面附近產生一個不穩定的“等離子體氣泡”。

隨後，等離子體氣泡以超高速向周圍擴張產生衝擊波作為激發力，在目標結構上產生蘭姆波。和預想的結果相同**，當蘭姆波在受損區域傳播時，劃痕在板的應力分佈上造成了明顯的差異，**通過檢測只有幾十微米的劃痕，證明了這種新方法的潛力。

未來，或許這種非接觸、非破壞性的損傷檢測方案，有助於降低高質量透明材料的生產成本。