Impulsively-Laser Excitation and Propagation of Ultrasonic Waves through Nanomagnetic Fluid

Abstract

Магнитные жидкости относятся к классу наноматериалов, обладающих высоким коэффициентом поглощения света, агрегативной и седиментационной устойчивостью, а также управляемостью внешними полями, что представляет интерес для использования в области оптоакустики. Цель работы состояла в экспериментальном исследовании эффекта оптоакустического преобразования в магнитной жидкости в зависимости от концентрации дисперсной фазы и способа воздействия на неё лазерного излучения, а также выявления возможностей использования магнитной жидкости в качестве элемента оптоакустического преобразования в ряде приложений. Проведён краткий анализ механизма оптоакустического преобразования в магнитной жидкости и разработана методика и установка, реализующая теневой вариант измерений, где в качестве источника импульсно-лазерного воздействия на магнитную жидкость использован лазер типа Lotis. В качестве материала световода, передающего энергию лазерного излучения в магнитной жидкости, использованы кварц и воздух. Приём ультразвуковых сигналов производился пьезопреобразователем на рабочей частоте 5 МГц. В процессе измерений варьировалась концентрация дисперсной фазы в магнитной жидкости (0–8 %) и энергия в импульсе (0–10 мДж). Впервые установлено, что: а) амплитуда функции оптоакустического преобразования в магнитной жидкости в зависимости от концентрации дисперсной фазы, имеет максимум, величина и положение которого на оси концентраций определяется свойствами световода; б) для всех образцов в пределах погрешности измерений установлена квазилинейная зависимость указанной амплитуды от энергии в импульсе в диапазоне 0–8 мДж. Предложен ряд схемных решений использования эффекта оптоакустического преобразования в магнитной жидкости для ввода сигнала в исследуемые объекты – применительно к их дефектоскопии и структуроскопии, а также для решения обратной задачи – измерения интенсивности лазерного излучения.