초음파현미경 실험보고서

소개글

미세구조 재료의 정량적인 비파괴 평가에는 계측장비들의 자동화와 높은 분해능 이 요구되며, 정밀한 모터 제어기술, 신호처리 기술, 압전소자기술의 발달로 미세 변화 계측의 재현성, 고 분해능, 표면과 내부의 이미지관찰, 또한 미소부위에서 재 료의 누설탄성표면파의 음속측정이 가능한 초음파현미경(Scanning Acoustic microscope ; SAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
탐촉자의 렌즈를 구형으로 만들어 초음파 빔을 집속시켜 시험편에 조사하면 시험 편의 표면과 내부의 재료특성에 따라서 반사파과 투과파가 발생하며, 이 파들의 미세한 변화를 계측하여 화상으로 나타내는 것이 초음파현미경이며, 이번 초음파 현미경 실험을 통해 SAM의 원리를 이해하고, 초음파속도, 감쇠계수, V(z)곡선 법에 의한 미소 역영에서의 누설탄성표면파 속도를 측정하는 것을 목적으로 한다.

목차

실험목적



관련이론



실험 장치 및 방법



실험 결과



결론 및 고찰



참고문헌

본문내용

1. 실험목적
미세구조 재료의 정량적인 비파괴 평가에는 계측장비들의 자동화와 높은 분해능 이 요구되며, 정밀한 모터 제어기술, 신호처리 기술, 압전소자기술의 발달로 미세 변화 계측의 재현성, 고 분해능, 표면과 내부의 이미지관찰, 또한 미소부위에서 재 료의 누설탄성표면파의 음속측정이 가능한 초음파현미경(Scanning Acoustic microscope ; SAM)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
탐촉자의 렌즈를 구형으로 만들어 초음파 빔을 집속시켜 시험편에 조사하면 시험 편의 표면과 내부의 재료특성에 따라서 반사파과 투과파가 발생하며, 이 파들의 미세한 변화를 계측하여 화상으로 나타내는 것이 초음파현미경이며, 이번 초음파 현미경 실험을 통해 SAM의 원리를 이해하고, 초음파속도, 감쇠계수, V(z)곡선 법에 의한 미소 역영에서의 누설탄성표면파 속도를 측정하는 것을 목적으로 한다.
2. 관련이론
2.1 수침법에서의 반사파 이론
시험편 표면에서의 반사계수는 재료마다 다르며, 반사계수는 음향임피던스에 의해 정의된 반사 함수와 재료의 특성인 밀도 및 음속에 의해 얻어진다.
음향임피던스 ( : 밀도, : 재질의 종파 음속 )
SAM에서는 집속형 렌즈를 사용하기 때문에 음파가 θ의 각도로 물에서 시험편 으로 입사하고 반사와 굴절이 생기게 된다. 는 접촉매질에서의 음향임피던스 이고, 와 는 시험편에서의 종파와 횡파의 음향임피던스이다. 등방재료 (isotropic material)에서의 반사함수 R은 다음과 같이 주어진다.
여기서 은 음향임피던스이다. , 그리고 은 각각 밀도, 음속, 반사 또는 굴절각이다. 위 첨자 f, s는 매질과 금속을 나 타내며, 아래첨자 L, T는 종파 및 횡파를 뜻한다.
2.2 A, B, C-Scan
1) A-scan : 탐촉자로 공급된 수신 입력과 전달 시간을 음극선관에 직각 좌표로 나타낸 것. 즉, 횡축에 거리(시간), 종축에 진폭(에코높이)을 나타내는 표시방법으로 최초의 실시된 지시방법이기 때문에 A-scan 표시 또는 A-scope로 부른다.

참고 자료

(1) 비파괴평가공학, 학연사, 박은수, 박익근, 송성진,
(2) 논문 “초음파현미경 V(z)곡선을 이용한 세라믹/금속/ 접합계면의 비파괴평가”
박익근, 이철구, 조동수, 김용권
(3) 논문 “초음파현미경에서 V(z)곡선의 시뮬레이션”
박익근, 임재생, 윤종학, 노승남, 서성원
(4) 논문 “초음파현미경을 이용한 Co기 초내열 합금 열화재의 비파괴평가”
김정석, 송진헌, 권숙인, 임재생, 박익근
(5) 논문 “초음파현미경을 이용한 재료의 비파괴평가에 관한연구“ 임재생
(6) 논문 “초음파현미경의 V(z) 곡선을 이용한 재료물성의 비파괴적 평가에 관한 연구” 조동수