(57)【要約】【課題】導電性固体試料表面に存在する孔食などの微小な表面欠陥を検出し、修復する手段を提供する。【解決手段】導電性固体試料に導電性液体を接触させ、導電性固体表面に変調光を照射し、発生する熱により生じる電気化学反応電流の変化を検出する。また、検出と並行して、電位を反転する事により金属試料を負にする事によりレーザー照射部のみ金属を成長する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性試料（５）に導電性液体（６）を接触させて、当該導電性試料（５）表面に光線（２）を照射してその吸収により発生する熱エネルギー変化により電気化学反応を促進し、導電性固体（５）に接触している導電性液体（６）中を流れる電流の変化を変調法などの方法によって検出し、同時に当該導電性固体付近に基準電極（７）を設置して当該導電性試料（５）電位を適切に設定し、それによって不要な腐食が発生する事を抑制する事を特徴とした、特許出願平成９−２７９４９４に記載された導電性固体表面に存在する腐食などの欠陥を検査し、分析する装置及び方法。
【請求項２】
導電性固体付近に基準電極（７）を設置し、当該導電性試料（５）の電位を基準電極（７）に対して電位を適切に（例えば金属イオンに対しては負に）設定してイオンが析出されるようにし、光線（２）に照射された部分のみが他の部分よりイオンの析出速度が高いことを利用して、導電性液体中のイオンを導電性固体の光線（２）に照射された部分のみに選択的に析出させ、これによって選択的に導電性固体表面の欠陥の修復を行う装置及び方法。
【請求項３】
導電性固体全体を導電性溶液中に漬ける代わりに、少量の還元剤などの適切な薬品を導電性固体に接触、あるいは付近に注入するなどの機能を付加した請求項１および２に記載の検査・修復装置及び方法。
【請求項４】
光線としてレーザービームを用いるもの、あるいは光学系に顕微鏡の機能を組み込んだもの、あるいは光ファイバー（１２‘）および検出部の移動、ならびに駆動装置を用いることを特徴とする請求項１−３の何れかに記載の検査・修復装置及び方法。
【請求項５】
光線（２）による加熱と電位の印加によって不要な部分へのイオンの析出が生じないように、光線の照射と電位の印加とに一定の関係を持たせる事を可能とする変調法を用いた事、ないし複数の電極あるいは形状に変化を持たせる事によって電位勾配を変化させる事を特徴とする請求項１−４の何れかに記載の検査・修復装置及び方法。
【請求項６】
光ファイバー（１２‘）と電流変化を検出する電極（３’）との両方を搭載して金属管などの構造物内部を自動走行可能な装置を付与することを特徴とする請求項１−５の何れかに記載の検査・修復装置及び方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属管内面など機械構造物の非破壊検査装置及び方法、ならびに欠陥の修復装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、固体試料表面欠陥の非破壊検査および評価において、サーモグラフィーやポテンシャル法、アコーストエミッション法や光ファイバーによる目視などがあった。また、レーザーを照射した部分のみ効果的にメッキを行うレーザー鍍金法も存在していた。【０００３】  しかし、原子炉の配管内面などの複雑な構造を有する構造物の内部を検査する場合等には、是までの技術では寸法的に不可能であったり解析が困難になるなど、重大な技術上の隘路があり、この問題を解決する必要があった。また、レーザー鍍金法は腐蝕の検出とは独立した技術で、技術的な関連はなかった。【０００４】  本発明は、導電性固体表面に存在する孔食なとの微小な表面欠陥をそれに接触させている導電性液体中を流れる電流の変化として検出する事、あるいは電位を逆にする事により効果的に局所的金属の成長を行う事を特徴として、従来の課題を解決するものである。【０００５】  一般に腐食を起こしていない部分では電気化学的な反応はほとんど起こらないため加熱による電流の増加がほとんどないのに対して、腐食など表面欠陥のおこっている部分の電流は顕著に増加するため、光を周期的に変調し、ロックイン・アンプなどの高感度検出法で電流をモニターすることによって、孔食などの微小な導電性液体面に露出している表面欠陥を検出する事が可能になる。【０００６】  特に、本発明では測定部付近に基準電極を設けて導電性固体試料を適正電位に設定する事によって、正常な部分を検査によって痛める事をほとんど無くしている点が特徴となっている。【０００７】  このように本発明は光照射によって、腐食など表面欠陥のおこっている部分を選別的に検出する事のできる非破壊検査・評価装置及び方法である。【０００８】  同時に本発明では、例えば金属の孔食を選択的に検出した場合に、同種金属イオンを供給して試料を基準電極より負電位になるように設定し、孔食部分のみにレーザービームを収束する事によってその部分のみを修復する機能をも有している．
【特許文献１】特開平１１−１０１７７４号公報
【非特許文献１】Ｔ．Ｈｏｓｈｉｍｉｙａ：″Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｆｅｃｔｓ  ｕｎｄｅｒｄｒｙ／ｗｅｔ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ″，ＮＤＴ  ＆  Ｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ｖｏｌ．３２Ｎｏ．３，ｐｐ．１３３−１３７（１９９９．１）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  解決しようとする問題点は、金属管内面など機械構造物に発生する孔食などの電気化学反応によって生じた表面ならびに内部へつながっている欠陥を非破壊的に検査する時に障害となる、腐蝕以外の表面汚れや傷などの妨害物から、孔食のみを選択的に検出し、映像化する点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、先行特許出願「特許出願平成９−２７９４９４」に加えて、基準電極を設けて、電位をコントロールすることにより、非破壊的に信号検出を行う事、ならびに当該基準電極に関して試料に印加する電圧の正負を反転する事により、試料における孔食の検出のみならず、その修復をも可能にしている点を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の装置ならびに方法は、以上説明したように従来の導電性固体試料表面欠陥の非破壊的な分析および修復において技術的に困難であった隘路を解決する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  導体表面欠陥を非破壊的に、かつ選択的に検出するために基準電極を設けて、かつ高感度検出を行うためにポテンショスタットを用いて信号の検出を行う装置、および方法を実現した。
【実施例１】
【００１３】  図１は、本発明装置の１実施例の断面図であって、先行特許出願「特許出願平成９−２７９４９４」との大きな違いは基準電極１０を設けた点である。また、検出系にポテンショスタット６を設けたため、高感度化と零位法をどじに実現して、電気化学反応を活性化してもほとんど非破壊的な検出ができる事を実現した。【００１４】  電極は導体試料を作動電極とし、対極には一般に貴な金属、例えば白金を用いることが多い。また、基準電極（多くの場合飽和甘こう電極が用いられる）を設置した。【００１５】  基準電極に対する作動電極の電位を孔食電位よりも十分負の、例えば自然電位にセットしておけば、試料を導電性液体中に設置しても長時間腐食が進行することを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】    本発明は、導体表面に存在する腐食、ならびに孔食を他の汚れなどの妨害物質の中から選択的に検出し、かつその欠陥を修復する能力があるので、原子炉などの内部の配管の非破壊検査に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】導電性固体表面欠陥検査・評価装置を示した説明図である。（実施例１）  図は本発明の第１の実行形態装置及び方法の実施例を示すもので、図１は導電性固体表面欠陥検査・評価装置である。
【符号の説明】
１      光源
２      光線
３      変調器
４      集光光学系
５      導電性固体
６      導電性液体
７      基準電極
８      対極
９      ポテンショスタット
１０    ロックインアンプ
１１    駆動装置
１２    ドライバ
１３    バスライン
１４    情報処理装置
１５    ドライバ
１６    循環器
１７    恒温槽
１８    容器
【図２】
自動走行可能な装置を組み合わせた導電性固体表面欠陥検査・評価装置を示した説明図である。（実施例２）  図２は、本発明を金属管内部の腐食検査装置及び方法としてレーザー、光ファイバー、および自動走行可能な装置を組み合わせた実施形態を表す概念図である。
【符号の説明】
１‘          測定される金属管
２‘          導電性液体
３‘          モニター用の電極
４‘          絶縁材料被服線
５‘          電源
６‘          電流計
７‘          直流電流調整用抵抗
８‘          電流モニター用抵抗
９‘          レーザー光源
１０‘        レーザー光
１１‘        光変調器
１２‘        参照信号発生器
１３‘        光ファイバー
１４‘        光ファイバー・検出電極自動走行部
１５‘        集光レンズ
１６‘        増幅器
１７‘        電流信号取り込み装置
１８‘        光走査部駆動装置
１９‘        信号処理用マイクロコンピューター
２０‘        表示・記録装置
【図３】
導電性固体表面欠陥検査・修復評価装置を示した説明図である。（実施例３）  図３は、本発明を図１の実施形態で金属板表面の腐食を検査し、電極間に印加する電圧を反転することによって、腐蝕を修復する装置として実施した場合の測定例である。
【図４】
図４は、本発明を図３の実施形態で金属板表面の腐食修復装置として実施した場合の測定例である。導電性試料として銅板を、また導電性液体として硫酸銅水溶液を選び、液体中にある銅板表面の１箇所にレーザービームをレンズにより収束し、銅板で吸収された光によって発生した熱によりレーザー集光した部分の電気化学反応が促進されて、銅が周りの部分より大きく突き出て成長した事を示している。回りにも銅が析出しているが、請求項５に述べたレーザービームの変調と同期した印加電圧の反転などの技術により解決される見通しがあり、また還元剤の使用により成長する金属部分の質の改善も十分期待できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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