우리는 Taarna Studemund와 Hagen Wendler에게 그림 설치를위한 준비뿐만 아니라 실험 설정의 사진을 찍어 주신 것에 대해 감사드립니다. 또한 샘플 준비를위한 Anne Hildebrandt와 Sreedhar Unnikrishnakurup, Alexander Battig, Felix Fritzsche에게 감사의 말씀을 전합니다.

<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. 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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. 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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>. 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제시된 프로토콜은 표면에 수직으로 향한 인공적인 표면 하의 결함을 찾는 방법을 기술한다. 이 방법의 주요 아이디어는 표면 결함과 상호 작용하는 간섭 열 파 필드를 생성하는 것이다. 가장 중요한 단계는 (i) SLM과 다이오드 레이저를 결합하여 시료 표면에 고전력 조명 패턴을 교대로 생성하는 것, 이 패턴들은 광열 적으로 열 간섭계 (coherent thermal wave field)로 전환되고, (ii) 표면 결함과 상호 작용하면서 파괴적 간섭을 일으키며, (iii) 열 화상 진단을 사용하여 시료 표면의 동적 온도의 표면 주사 IR 카메라. 절대 온도 값이 아닌 천천히 변하는 평균 값 주위의 온도의 상대 진동 만 필요하기 때문에이 접근법은 숨겨진 결함 1 에 매우 민감합니다. 가장 중요한 단계 중 하나프로토콜 내에서 구조화 된 가열을 위해 SLM 결합 레이저 소스를 사용할 때 조명 빔 프로파일의 충분한 균질성을 확립하는 것입니다 (단계 1.10 참조). 다이오드 레이저는 높은 조사량을 제공하지만 올바른 빔 직경과 방향성을 갖춘 SLM이 포함 된 프로젝터에 공급되어야합니다. 프로젝터 내부의 독점적 인 광경로와 피할 수없는 기하학적 및 스펙트럼 불일치로 인해 샘플에 생성 된 이미지가 왜곡됩니다. 따라서, 투사 된 이미지를 제어하는 ​​이미지 세기 값의 수치 보정은 참조 빔 프로파일 측정으로 수행됩니다. 성공적인 실험을위한 두 번째 중요한 단계는 IR 이미지의 높은 공간 해상도를 달성하는 것입니다 (3.3.7 ~ 3.3.8 단계 참조). 공핍 영역은 충분히 공간적으로 분해되어야하며 그렇지 않은 경우 공핍이 없어야하므로 결함 위치를 측정 할 수 없습니다. 적용된 열파의 특성은 확산 형그 과정은 수 ​​밀리미터에 걸친 진폭의 강력한 감쇠를 유도합니다. 광원으로 고전력 다이오드 레이저를 사용하여이 고유 한 물리적 한계를 충족시킵니다. 현재의 실험 설정의 병목은 SLM (21) 의 열 응력 한계이며, 이는 이용 가능한 레이저 전력의 일부만이인가 될 수 있음을 의미한다. 현재의 해결책은 흑색 흑연 코팅으로 샘플 표면을 코팅하는 것입니다. 앞으로는 최적화 된 광 엔진 또는 고전력 수직 공동 표면 방출 레이저 (VCSEL) 어레이 22 와 같은 전환 가능한 직접 레이저 어레이를 사용하여 더 높은 감도의 설정을 기대합니다. 이 방법과 비파괴 검사의 기존 열 이미징의 주된 차이점은 완전히 일관된 열 파 필드의 파괴적인 간섭을 사용한다는 사실입니다. 이는 개별 Li의 세트의 진폭 및 위상을 제어 한 후에 만 ​​가능하다ght 소스를 결정적으로 사용합니다. 현존하는 열 화상 방법에서, 시간 영역에서 제어되는 평면 광원 또는 공간 영역에서 제어되는 단일 집중 레이저 스폿이 사용된다. 우리의 접근법의 주요 이점은 시료 표면에 수직으로 놓여있는 결함에 대한 높은 민감도입니다. 지금까지 단 두 개의 개별 광원이 생성되었습니다. 레이저 결합 SLM을 사용하면 원칙적으로 샘플 표면에 최대 100 만 개의 개별 광원 (백만 열원)을 생성하고 제어 할 수 있습니다. 분명히이 접근법은 장기간에 임의의 열파 형성의 가능성을 열어주고 물리적 인 범위 내에서 초음파 또는 레이더에서 능동적 인 열 화상 장치 분야로 기술을 전송합니다. 위에서 언급 한 바와 같이 조사 과제 ( 즉, 투영 된 픽셀 당 광 출력)가 만족스럽게 해결되면 표면 아래에 위치한 더 작은 결함도 감지 할 수 있어야합니다. 지금까지,강철이 시험되었지만이 방법은 열 응력이 적어 플라스틱, 복합 재료 및 기타 민감한 재료에 특히 유용합니다.

레이저 투영 광열 열처리 (LPPT) 방법은 시험편의 부피에 묻혀 표면에 주로 수직으로 배향 된 표면 결함을 찾는 데 사용됩니다. 상기 방법은 도 1b 에 도시 된 바와 같이 동일한 신장 및 주파수의 2 개의 반 위상 열 파 필드의 상쇄 간섭을 사용한다. 등방성 결함이없는 물질에서, 열파는 응집력 중첩에 의해 대칭 평면에서 파괴적으로 중성화 ( 즉, 제로 온도 진동)됩니다. 표면 결함이있는 재료의 경우이 방법은 과도 열 흐름과이 결함 사이의 측면 ( 즉 , 평면 내) 구성 요소의 상호 작용을 이용합니다. 이 상호 작용은 샘플 표면의 대칭 선에서 재현 된 진동 온도 신도에서 측정 할 수 있습니다. 이제, 결함을 포함하는 샘플은 중첩 된 열파 필드에 의해 스캐닝되고,온도 신장의 레벨은 샘플 위치와 관련하여 측정된다. 대칭으로 인해, 결함이 대칭 평면을 가로 지르면 상쇄 간섭 조건이 다시 충족됩니다. 이렇게하면 결함을 매우 민감하게 찾을 수 있습니다. 또한, 상쇄 간섭의 최대 외란의 수준은 결함의 깊이와 관련되기 때문에, 온도 스캔을 분석하여 깊이를 결정할 수 있습니다 1 . LPPT는 능동형 열처리 방법론에 할당 될 수 있습니다.이 방법론은 과도 가열이 적극적으로 발생하고 일시적인 온도 분포가 열 IR 카메라를 통해 측정되는 잘 설정된 비파괴 방식입니다. 일반적으로,이 방법론의 민감도는 과도 열 흐름과 본질적으로 수직 인 결함으로 제한됩니다. 더욱이, 지배적 인 과도 열전도 방정식은 포물선 부분 차분ntial 방정식, 볼륨으로의 열 흐름은 강하게 감쇠됩니다. 결과적으로 능동형 열 화상 기법의 프로빙 깊이는 일반적으로 밀리미터 범위에 가까운 표면 영역으로 제한됩니다. 가장 보편적 인 능동 열 화상 촬영 기술은 펄스 및 자물쇠 열 화상입니다. 그것들은 평면 광학 표면 조명으로 인해 빠르지 만, 표면에 수직 한 열 흐름을 발생시킵니다. 따라서 이러한 기술의 민감도는 가열 된 시료 표면에 대해 우세하게 평행하게 배향 된 결함 ( 예 : 박리 또는 보이드)으로 제한됩니다. 펄스 열 화상 측정을위한 경험적 규칙은 &quot;검출 할 수있는 가장 작은 결함의 반경은 표면 아래의 깊이보다 최소한 1 ~ 2 배 커야합니다&quot; 3 라고 말합니다. 직각으로 배향 된 결함 ( 예 : 크랙)과 열 흐름 사이의 유효 상호 작용 영역을 증가 시키려면 열 흐름의 방향이변경되었습니다. 예를 들어 직선 또는 원형 스폿이있는 집속 된 레이저를 사용하여 국부 여기는 수직 결함 4 , 5 , 6 , 7 과 효과적으로 상호 작용할 수있는 면내 구성 요소로 열 흐름을 생성합니다. 제시된 방법에서, 우리는 또한 표면 열 결함을 검출하기 위해 측 방향 열 흐름 성분을 사용하지만, 열 파가 중첩 될 수 있다는 사실을 이용한다. 결함, 특히 수직 방향 열은 이러한 중첩을 방해한다. 이러한 방법으로, 제시된 방법은 너비 / 깊이 비율이 8,9 보다 훨씬 낮은 인공적인 표면 하의 결함을 검출 할 수 있기 때문에 기준없는, 대칭적이고 매우 민감한 방법과 닮았다. 지금까지는 충분한 에너지를 공급하는 2 개의 반 위상 열 파 필드를 만드는 것이 어려웠습니다. 우리는 이것을 달성했습니다.공간 광 변조기 (SLM)를 고전력 다이오드 레이저에 연결함으로써 레이저 시스템의 높은 광 출력을 SLM의 공간 및 시간 해상도 ( 그림 2 참조)와 고출력 프로젝터에 병합 할 수있었습니다 . 열 파 필드는 투영 된 이미지의 픽셀 밝기를 통해 2 개의 반 위상 사인 곡선으로 변조 된 선 패턴의 광열 변환에 의해 생성됩니다 ( 그림 2 , 그림 1a 참조). 이것은 샘플 표면의 구조화 된 가열을 초래하고 잘 정의 된 파괴적인 열파 장을 초래합니다. 표면 결함을 발견하기 위해, 파괴적인 추론의 방해는 IR 카메라를 사용하여 표면에서의 온도 진동으로 측정됩니다. 열파라는 용어는 열 전파의 확산 특성으로 인해 열파가 에너지를 전달하지 않기 때문에 논쟁의 여지가 있습니다. 아직도, hea 일 때 물결 같은 행동이 있습니다.<html> 우리는 실제 파와 확산 과정 10 , 11 , 12 사이의 유사점을 사용할 수있게 해줍니다. 따라서, 열파는 전파 방향으로 매우 감쇠되지만 시간에 따라 주기적으로 감쇠 될 수 있습니다 ( 그림 1b ). 특성 열 확산 길이 <img alt="방정식 1" src="/files/ftp_upload/55733/55733eq1.jpg" /> (열전도율 k , 열용량 c p 및 밀도 ρ ) 및 여기 주파수 f에 의해 설명된다. 열파가 강하게 붕괴 되더라도 그 파동 특성을 적용하여 시료의 특성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 열파 간섭의 첫 번째 적용은 레이어의 두께를 결정하는 데 사용되었습니다. 우리의 방법과는 달리, 간섭 효과는 깊이 치수 ( 즉 , 표면에 수직)<html> 레이저 빔을 분할하여 간섭의 개념을 제 2 차원으로 확장시키면서, 표면 결함 14의 크기를 결정하기 위해 열파 간섭이 사용되었다. 여전히이 방법은 전송 구성에 적용되었는데, 이는 투과에 의해 제한된다는 것을 의미한다 또한 하나의 레이저 소스 만 사용 되었기 때문에이 방법은 보강 간섭이 적용되므로 결함없는 참조가 필요합니다. 열파 간섭을 사용한다는 아이디어 외에도 공간 및 시간적으로 제어 된 가열은 광 출력이 극도로 제한된 광원이 내장 된 수정되지 않은 액정 디스플레이 (LCD) 프로젝터를 사용하여 홀트만 (Holtmann) 등에 의해 수행되었다 .Pribe와 Ravichandran의 더 많은 접근법은 광학 또한 레이저를 SLM ( 16 )<html> s = &quot;xref&quot;&gt; 17. 여기에 제시된 프로토콜은 강재 샘플의 표면에 수직으로 배향 된 표면 결함을 찾기 위해 LPPT 방법을 적용하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 초기 단계에 있지만 제안 된 접근 방식을 검증 할만큼 강력합니다. 그러나, 그것은 실험 장치의 달성 가능한 광 출력의 관점에서 여전히 제한적이다. 광 출력의 증가는 여전히 과제이므로, 제시된 방법은 인공 전기 방전 가공 노치를 포함하는 코팅 강에 적용된다. 그럼에도 불구하고, 프로토콜의 가장 중요하고 가장 중요한 단계는 균일 한 구조 조명을 생성하고, 파괴적인 열파 간섭에 대한 전제 조건을 충족하며, 결함을 찾는 것이 더 까다로운 결함에도 적용됩니다. 지배적 인 양은 열 확산 길이 μ이기 때문에, LPPT 방법은 수많은 다른 재료에도 적용될 수 있습니다. nt &quot;&gt; <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/55733/55733fig1.jpg" /> 그림 1 : 상쇄 간섭 효과의 원리. ( a ) 실험 도중 사용 된 조명 패턴의 도식. 샘플은 π의 위상 변화를 갖는 두 개의 주기적으로 조명 된 패턴에 의해 공간적 및 시간적으로 가열된다. 파선은 두 패턴 사이의 대칭 선을 나타냅니다. 이 라인은 평가를 위해 &quot;고갈 라인&quot;으로 사용됩니다. ( b ) 열적 열전도 방정식의 해석 해에서 계산 된 공간적, 시간적으로 교번 된 열 결과의 다이어그램. 이것은 (a)의 조명에 대한 응답 열 파를 보여주고 P opt 1 = 1.5 W sin (2π 0.125 Hz t ) + 1.5 W와 P opt 2 = 1.5 W sin (2π 0.125 Hz t + π) + 건축용 강 ρ 에 대한 1.5 W </m = 7,850 kg / m3, cp = 461 J / (kg · K), k = 54 W / (m · K). 점선의 온도 프로파일은 균일 한 등방성 물질에 대한 열 발진을 보여줍니다. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55733/55733fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/55733/55733fig2.jpg" /> 그림 2 : 능동형 열 화상 장치에 사용되는 구조화 된 가열의 측정 원리 개요 톱햇 프로파일로 균질화 된 가우시안 빔은 공간 광 변조기 (Spatial Light Modulator, SLM)에 적용된다. SLM은 빔을 스위칭 가능한 요소로 공간적으로 분해하고 스위칭 속도로 시간적으로 분해합니다. 각 요소는 SLM 픽셀을 나타냅니다. 이 실험에서 SLM은 디지털 마이크로 미러 디바이스 (DMD)입니다. 시간 결정적 제어 소프트웨어로 픽셀 휘도 A 를 변조함으로써, 샘플 표면구조화 된 방식으로 가열된다. 제시된 실험의 경우, 각 주파수 ω에서 코 히어 런트 간섭 열 파 필드의 기원 인 두 개의 반 위상 라인 (위상 : φ = 0, π)을 변조한다. 웨이브 필드는 샘플의 내부 구조와 상호 작용하여 표면의 온도 장에 영향을 미칩니다. 이것은 중파 적외선 카메라에 의한 열 방출을 통해 측정됩니다. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55733/55733fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</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

제시된 방법은 표면에 수직하게 배향 된 표면 결함을 찾아내는 데 사용됩니다. 이를 달성하기 위해 우리는 결함에 의해 방해받는 파괴적으로 간섭하는 열 파 필드를 생성합니다. 이 효과를 측정하여 결함 위치를 찾습니다. 우리는 수정 된 프로젝터를 사용하여 파괴적인 간섭 파 필드를 형성합니다. 프로젝터의 원래 광 엔진은 파이버 결합 고출력 다이오드 레이저로 대체되었습니다. 빔은 프로젝터의 공간 광 변조기와 모양을 맞추고 정렬되며 빔 프로파일을 먼저 특성화하고 기계적 및 수치 적으로 보정하여 최적의 광학 처리량과 균일 한 투영을 위해 최적화됩니다. 정밀한 기하학적 상황 (기하학적 이미지 왜곡의 보정 포함)과 샘플 표면의 약한 온도 진동을 감지하는 요구 사항에 따라 고성능 적외선 (IR) 카메라가 설치됩니다. 데이터 수집은 한 번 동기화 할 수 있습니다.개별 열 파 필드 소스, 스캐닝 스테이지 및 IR 카메라 간의 론칭은 조사중인 특정 재료에 맞춰 조정해야하는 전용 실험 설정을 사용하여 설정됩니다. 데이터 후 처리 동안, 샘플의 표면 아래의 결함 존재에 대한 관련 정보가 추출된다. 이는 샘플 표면의 소위 공핍 선 (depletion line)에서 나오는 획득 된 열 방사의 진동 부분에서 검색됩니다. 결함의 정확한 위치는 최종 단계에서 이러한 진동의 공간 - 시간적 모양 분석에서 추론됩니다. 이 방법은 참고가 필요하지 않으며 열 파 필드 내의 변화에 ​​매우 민감합니다. 지금까지,이 방법은 강철 샘플로 테스트되었지만 다른 재료, 특히 온도에 민감한 재료에도 적용 가능합니다.

프로토콜에 따라 0.25 mm 깊이의 표면 결함이있는 강재 샘플의면 1을 선택하여 대표 결과를 생성했습니다. 결함은 초기에 조명 영역의 대략 중앙에 위치 하였다. 이어서, 샘플을 0.05mm / s의 속도로 선형 스테이지를 통해 -5mm에서 5mm로 이동시켰다. 이 매개 변수를 사용하여, 그림 11a 는 공핍 라인에서 스캔 데이터를 추출한 후의 스캔 데이터를 보여줍니다. 이 단계에서 실험의 성공 여부는 추정 할 수 있습니다. 원시 데이터는 미리보기로 IR 카메라 제어 소프트웨어에서 사용할 수 있기 때문에 (선택 사항 : 데이터를 미리 보려면 선 도구를 사용하십시오 ( 그림 8 , 단계 i.4 참조) . 추가 신호 후 처리에 이어 그림 11b 는 0.3mm에서 힐버트 곡선 (파란색)의 최소값에서의 결함 위치를 보여줍니다. 실험의 유효성을 검사하려면 곡선을 h대칭이어야하고, 대칭 평면에서 최소로 발음되어야하고, 좌우로 2 개의 동일한 최대 값을 가져야한다. 최대 값은 결함에서 열의 축적으로 인해 라인 소스 중 하나에서 열 흐름이 다른 열 에너지보다 우월하기 때문에 발생합니다. 이것은 특히 결함이 대칭 평면에 가깝게 배치 된 경우입니다. 결함은 열 흐름의 장벽을 형성하여 지배적 인 소스의 열 흐름과 결함에서의 반사를 관찰 할 수 있습니다. 결함이 중간에 대칭 적으로 배치되면 열 흐름이 균등하게 균열되어 최소 1이 됩니다. 스캔 속도의 영향은 그림 11c 에 나와 있습니다. 여기서 동일한 결함을 평가하기 위해 스캔 속도가 0.1mm / s로 두 배가되었습니다. 사전에 샘플을 스테이지에서 약간 이동시켜 다른 상대 위치를 얻었습니다. 결함 위치가 결정되었다-2 mm가되어야합니다. 연신율의 수준은 실험의 재현성이 좋지만 발진 횟수가 적은 그림 11a 의 데이터와 유사합니다. 최대 연신율은 결함의 깊이와 관련되기 때문에 위치와 깊이에 대한 정보도 유지할 수 있습니다 1 . 그림 11d 는 차선의 데이터 집합을 보여줍니다. 결함은 표면으로부터 1mm 아래에 있으며, 이는이 확산 길이와 이용 가능한 광 출력의 검출 한계에 거의 도달했다. 결함의 위치는 여전히 결정될 수 있지만 제로 진동의 위치가 이미 소음의 영향을 받기 때문에 측정 불확도가 더 큽니다. 이 동작을 통해 결함 감지 실험의 실패에 대한 가장 분명한 징후는 고갈 라인이 완전히 사라지거나 강한 비대칭 동작이있는 경우라고 추측 할 수 있습니다. 이것은 follo 때문일 수 있습니다.날개의 이유 : (i) IR 카메라의 공간 해상도가 충분하지 않고 고갈 라인이 제대로 해결되지 않을 때, (ii) 카메라의 노이즈가 온도 상승에 비해 너무 높을 때, (iii) 조명 패턴이 (iv) 조명 패턴의 변조 주파수와 비교하여 선택된 스테이지 속도가 너무 높고, (v) 열 확산 길이 (변조 주파수를 통한)가 결함에 적합하지 않은 경우 깊이. <img alt="도 11" src="/files/ftp_upload/55733/55733fig11.jpg" /> 그림 11 : 표면 결함을 찾아내는 실험의 대표적인 데이터 세트. ( a ) 0.25mm 깊이의 결함이있는 St37 샘플 1면의 대표 실험 데이터. 검은 선은 시간에 따른 온도 정보 (상단 축)를 나타냅니다. 속도 v = 0.05 mm / s에서 스테이지를 병진시킴으로써, 위치는검색된 (하단 축). 빨간색 곡선은 교대하는 온도 성분을 얻기 위해 사용 된 다항식 피트 (7 차 )를 나타냅니다. ( b ) 흑색 곡선은 패널 (a)의 온도 데이터로부터 다항식 피트를 by으로써 얻은 교대 온도 그래프를 나타냅니다. 파란 곡선은 힐버트 변환을 검정 곡선에 적용하고 평균하여 구했다. ( c ) 0.1 mm / s의 스테이지 속도에서 -7 mm에서 3 mm의 범위에 걸쳐 같은면의 대표 실험 데이터. 빈도는 반으로 줄어들지 만 연신율은 패널 (a)과 유사합니다. ( d ) 표면 결함이 깊이 1 mm 일 때 얻은 차선의 실험 데이터. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55733/55733fig11large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

이 방법은 수직 표면 하의 결함을 찾는 것을 목표로합니다. 여기서 우리는 레이저를 공간 광 변조기와 결합시키고 비디오 입력을 트리거하여 고분해능 열 화상을 얻는 동안 2 개의 반대 위상 변조 선으로 결정 성있게 시료 표면을 가열합니다. 결함 위치는 열파 간섭 최소값을 평가하여 검색됩니다.

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

11.0K 조회수.  Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM).  이 방법은 수직 표면 하의 결함을 찾는 것을 목표로합니다. 여기서 우리는 레이저를 공간 광 변조기와 결합시키고 비디오 입력을 트리거하여 고분해능 열 화상을 얻는 동안 2 개의 반대 위상 변조 선으로 결정 성있게 시료 표면을 가열합니다. 결함 위치는 열파 간섭 최소값을 평가하여 검색됩니다. 

비디오: Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a significant role in laser-material interaction, especially in the air environment1-11.
Early plasma evolution has been captured through pump-probe shadowgraphy1-3 and interferometry1,4-7. However, the studied time frames and applied laser parameter ranges are limited. For example, direct examinations of plasma front locations and electron number densities within a delay time of 100 picosecond (ps) with respect to the laser pulse peak are still very few, especially for the ultrashort pulse of a duration around 100 femtosecond (fs) and a low power density around 1014 W/cm2. Early plasma generated under these conditions has only been captured recently with high temporal and spatial resolutions12. The detailed setup strategy and procedures of this high precision measurement will be illustrated in this paper. The rationale of the measurement is optical pump-probe shadowgraphy: one ultrashort laser pulse is split to a pump pulse and a probe pulse, while the delay time between them can be adjusted by changing their beam path lengths. The pump pulse ablates the target and generates the early plasma, and the probe pulse propagates through the plasma region and detects the non-uniformity of electron number density. In addition, animations are generated using the calculated results from the simulation model of Ref. 12 to illustrate the plasma formation and evolution with a very high resolution (0.04 ~ 1 ps).
Both the experimental method and the simulation method can be applied to a broad range of time frames and laser parameters. These methods can be used to examine the early plasma generated not only from metals, but also from semiconductors and insulators.

An experimental method to examine the early plasma evolution induced by ultrashort laser pulses is described. Using this method, high quality images of early plasma are obtained with high temporal and spatial resolutions. A novel integrated atomistic model is used to simulate and explain the mechanisms of early plasma.

초기 플라즈마 진화의 조사는 극단으로 짧은 레이저 펄스에 의해 유도된

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

연구

공학

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

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

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

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

액체 환경에서의 펄스 자외선 레이저 조사에 의한 실리콘 표면의 젖음성의 선택 영역 수정

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

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to neutral gold Au(0) by reducing agents, such as sodium citrate or sodium borohydride. The extension of this method to decorate iron oxide or similar nanoparticles with gold nanoparticles to create multifunctional hybrid Fe2O3-Au nanoparticles is straightforward. This approach yields fairly good control over Au nanoparticle dimensions and loading onto Fe2O3. Additionally, the Au metal size, shape, and loading can easily be tuned by changing experimental parameters (e.g., reactant concentrations, reducing agents, surfactants, etc.). An advantage of this procedure is that the reaction can be done in air or water, and, in principle, is amenable to scaling up. The use of such optically tunable Fe2O3-Au nanoparticles for hyperthermia studies is an attractive option as it capitalizes on plasmonic heating of gold nanoparticles tuned to absorb light strongly in the VIS-NIR region. In addition to its plasmonic effects, nanoscale Au provides a unique surface for interesting chemistries and catalysis. The Fe2O3 material provides additional functionality due to its magnetic property. For example, an external magnetic field could be used to collect and recycle the hybrid Fe2O3-Au nanoparticles after a catalytic experiment, or alternatively, the magnetic Fe2O3 can be used for hyperthermia studies through magnetic heat induction. The photothermal experiment described in this report measures bulk temperature change and nanoparticle solution mass loss as functions of time using infrared thermocouples and a balance, respectively. The ease of sample preparation and the use of readily available equipment are distinct advantages of this technique. A caveat is that these photothermal measurements assess the bulk solution temperature and not the surface of the nanoparticle where the heat is transduced and the temperature is likely to be higher.

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

다기능 하이브리드 철<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; 효율적인 플라즈몬 난방을위한 -Au 나노 입자

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

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

MEMS 검사 및 특성화를위한 소형 렌즈가없는 디지털 홀로그램 현미경

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

전기 활성 고분자 나노 입자 출전 광열 등록

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

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 new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화

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

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 make an application so that the material reaches the target site (i.e., plant). Information critical in this process is the droplet size that a particular spray nozzle, spray pressure, and spray solution combination generates, as droplet size greatly influences product efficacy and how the spray moves through the environment. Researchers and product manufacturers commonly use laser diffraction equipment to measure the spray droplet size in laboratory wind tunnels. The work presented here describes methods used in making spray droplet size measurements with laser diffraction equipment for both ground and aerial application scenarios that can be used to ensure inter- and intra-laboratory precision while minimizing sampling bias associated with laser diffraction systems. Maintaining critical measurement distances and concurrent airflow throughout the testing process is key to this precision. Real time data quality analysis is also critical to preventing excess variation in the data or extraneous inclusion of erroneous data. Some limitations of this method include atypical spray nozzles, spray solutions or application conditions that result in spray streams that do not fully atomize within the measurement distances discussed. Successful adaption of this method can provide a highly efficient method for evaluation of the performance of agrochemical spray application nozzles under a variety of operational settings. Also discussed are potential experimental design considerations that can be included to enhance functionality of the data collected.

We present protocols to be used in the measurement of spray droplet size from agricultural nozzles used in both aerial and ground based agrochemical applications. These methods presented were developed to provide consistent and repeatable droplet size data both inter- and intra-laboratory, when using laser diffraction systems.

레이저 회절을 사용하여 농업 노즐에서 측정 스프레이 물방울 크기

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

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves several steps, include drawing samples, cooling, cutting, transport to the laboratory, and analysis. The whole analysis process requires more than 30 minutes, which hinders on-line process control. Laser-induced breakdown spectroscopy is an excellent on-line analysis method that can satisfy the requirements of vacuum induction melting because it is fast and noncontact and does not require sample preparation. The experimental facility uses a lamp-pumped Q-switched laser to ablate melted liquid steel with an output energy of 80 mJ, a frequency of 5 Hz, a FWHM pulse width of 20 ns, and a working wavelength of 1,064 nm. A multi-channel linear charge coupled device (CCD) spectrometer is used to measure the emission spectrum in real time, with a spectral range from 190 to 600 nm and a resolution of 0.06 nm at a wavelength of 200 nm. The protocol includes several steps: standard alloy sample preparation and an ingredient test, smelting of standard samples and determination of the laser breakdown spectrum, and construction of the elements concentration quantitative analysis curve of each element. To realize the concentration analysis of unknown samples, the spectrum of a sample also needs to be measured and disposed with the same process. The composition of all main elements in the melted alloy can be quantitatively analyzed with an internal standard method. The calibration curve shows that the limit of detection of most metal elements ranges from 20-250 ppm. The concentration of elements, such as Ti, Mo, Nb, V, and Cu, can be lower than 100 ppm, and the concentrations of Cr, Al, Co, Fe, Mn, C, and Si range from 100-200 ppm. The R2 of some calibration curves can exceed 0.94.

During vacuum induction melting, laser-induced breakdown spectroscopy is used to perform real-time quantitative analysis of the main-ingredient elements of a molten alloy.

레이저 유도 분해 분 광 법에의 한 용융 진공 유도의 정량 분석

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

In situ wettability measurements in hydrocarbon reservoir rocks have only been possible recently. The purpose of this work is to present a protocol to characterize the complex wetting conditions of hydrocarbon reservoir rock using pore-scale three-dimensional X-ray imaging at subsurface conditions. In this work, heterogeneous carbonate reservoir rocks, extracted from a very large producing oil field, have been used to demonstrate the protocol. The rocks are saturated with brine and oil and aged over three weeks at subsurface conditions to replicate the wettability conditions that typically exist in hydrocarbon reservoirs (known as mixed-wettability). After the brine injection, high-resolution three-dimensional images (2 &#181;m/voxel) are acquired and then processed and segmented. To calculate the distribution of the contact angle, which defines the wettability, the following steps are performed. First, fluid-fluid and fluid-rock surfaces are meshed. The surfaces are smoothed to remove voxel artefacts, and in situ contact angles are measured at the three-phase contact line throughout the whole image. The main advantage of this method is its ability to characterize in situ wettability accounting for pore-scale rock properties, such as rock surface roughness, rock chemical composition, and pore size. The in situ wettability is determined rapidly at hundreds of thousands of points. 
The method is limited by the segmentation accuracy and X-ray image resolution. This protocol could be used to characterize the wettability of other complex rocks saturated with different fluids and at different conditions for a variety of applications. For example, it could help in determining the optimal wettability that could yield an extra oil recovery (i.e., designing brine salinity accordingly to obtain higher oil recovery) and to find the most efficient wetting conditions to trap more CO2 in subsurface formations.

This protocol is presented to characterize the complex wetting conditions of an opaque porous medium (hydrocarbon reservoir rock) using three-dimensional images obtained by X-ray microtomography at subsurface conditions.

기 공-규모 이미징 및 x 선 Microtomography를 사용 하 여 표면 상태에 탄화수소 공기 통 바위 습윤의 특성

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