LASER INDUCED THERMAL ACOUSTICS

Das Buch behandelt die physikalischen Grundlagen und die experimentelle Anwendung der LITA-Messtechnik (Laser Induced Thermal Acoustics) in flüssigen Medien. Die LITA-Technik basiert auf der Untersuchung von laserinduzierten Brechungsindexgittern, die durch die Wechselwirkung eines optisch durchlässigen, flüssigen oder gasförmigen Stoffes mit der Strahlung zweier interferierender Laserstrahlen erzeugt werden. Die durch die Laserstrahlung zugeführte Energiemenge verursacht eine lokale Änderung der Dichte des zu untersuchenden Stoffes, die sich aufgrund der Linienstruktur des Interferenzmusters der Strahlen in einer periodischen Modulation seiner optischen Eigenschaften bzw. in einer gitterförmigen Variation seiner Brechzahl äußert. Mit Hilfe eines weiteren, unter BRAGG-Bedingungen auf das optische Gitter einfallenden Laserstrahls, kann der zeitliche Verlauf der Brechungsindex- bzw. Dichtemodulation des Mediums erfasst und einer messtechnischen Untersuchung zugänglich gemacht werden. Je nach Art des Energieeintrags in das Medium kann zwischen statischen und dynamischen Brechungsindexgittern unterschieden werden. Während sich das Medium bei einer langsamen Energiezufuhr stets im thermodynamischen Gleichgewicht befindet, treten bei einer stoßartigen Anregung durch energiereiche, gepulste Laserstrahlen neben einer stationären auch instationäre, sich mit der lokalen Schallgeschwindigkeit ausbreitende Dichtemodulationen auf. Die Analyse dieser Strukturen und die Untersuchung ihrer Wirkung auf die Beugungsintensität des Brechungsindexgitters erlauben eine räumlich und zeitlich hochaufgelöste, nicht invasive und hochgenaue Bestimmung der Schallgeschwindigkeit, der Volumenviskosität und der Temperaturleitfähigkeit des Mediums.