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 文｜陳根

因?yàn)榈厍虻男D(zhuǎn)作用，在靜力平衡的大氣中可以產(chǎn)生一種特殊聲波——蘭姆波（Lamb waves）。蘭姆波在空氣微團(tuán)中一般只做水平運(yùn)動(dòng)，靜力平衡成立，水平尺度較大。

蘭姆波是以英國數(shù)學(xué)家賀拉斯·蘭姆爵士（Sir Horace Lamb）的名字所命名，它能夠在適當(dāng)?shù)臋C(jī)械激勵(lì)下，在固體板材中產(chǎn)生的彈性波。由于蘭姆波的傳播會(huì)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(jī)、太陽能電池板、醫(yī)學(xué)、光學(xué)等方面有了越來越重要的應(yīng)用。就像其他任何大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品一樣，質(zhì)量控制對(duì)這些材料來說非常重要。如今，已經(jīng)開發(fā)了幾種用來檢測(cè)透明材料微觀劃痕或缺陷的技術(shù)，但其在成本以及效率方面或多或少還有改進(jìn)的空間。

例如，激光技術(shù)雖然能夠以非接觸的方式產(chǎn)生蘭姆波，但激光參數(shù)需要針對(duì)每種材料進(jìn)行仔細(xì)校準(zhǔn)。此外，現(xiàn)有方法產(chǎn)生的蘭姆波往往振幅不夠，必須進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，這樣的往往十分耗時(shí)。

針對(duì)這些問題，來自日本的研究人員開發(fā)了一個(gè)新的框架，用于生成和檢測(cè)透明材料中的“S0模式”（零階對(duì)稱模式）蘭姆波。他們利用了一種曾經(jīng)成功過的方法，以無接觸的方式產(chǎn)生機(jī)械振蕩：激光誘導(dǎo)等離子體（LIP）沖擊波。

具體來說，LIP通過一束高能激光聚焦在一小部分氣體上產(chǎn)生，激光的能量使氣體分子通電并導(dǎo)致它們進(jìn)行電離，從而在材料表面附近產(chǎn)生一個(gè)不穩(wěn)定的“等離子體氣泡”。

隨后，等離子體氣泡以超高速向周圍擴(kuò)張產(chǎn)生沖擊波作為激發(fā)力，在目標(biāo)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生蘭姆波。和預(yù)想的結(jié)果相同，當(dāng)蘭姆波在受損區(qū)域傳播時(shí)，劃痕在板的應(yīng)力分布上造成了明顯的差異，通過檢測(cè)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(cè)方案，有助于降低高質(zhì)量透明材料的生產(chǎn)成本。