(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整された出力のレーザ光を発射するレーザ装置と、一端に該レーザ装置からのレーザ光が絞られて導入され、伝送される光ファイバと、該光ファイバの他端から射出されるレーザ光を照射され、超音波を発生する送信ダイヤフラムを有する超音波送信部と、を備え、該超音波送信部の該送信ダイヤフラムが発生する超音波を被検体に照射して検査を行う超音波検査装置であって、
前記光ファイバの前記一端側における絞られる前記レーザ光の焦点領域を包含する空間を、前記レーザ光の通過を許容するように密閉する密閉容器が備えられ、該密閉容器内が高真空とされていることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
前記密閉容器に、前記密閉容器内の雰囲気を吸引するように接続されている吸引部材が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
調整された出力のレーザ光を発射するレーザ装置と、一端に該レーザ装置からのレーザ光が絞られて導入され、伝送される光ファイバと、該光ファイバの他端から射出されるレーザ光を照射され、超音波を発生する送信ダイヤフラムを有する超音波送信部と、を備え、該超音波送信部の該送信ダイヤフラムが発生する超音波を被検体に照射して検査を行う超音波検査装置であって、
前記光ファイバの前記一端側における絞られる前記レーザ光の焦点領域を包含する空間を、前記レーザ光の通過を許容するように密閉する密閉容器が備えられ、該密閉容器内に希ガスが封入されていることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
前記密封容器の一端側には、前記レーザ光を絞るレンズが取り付けられ、他端側には、前記光ファイバの一端側が装着されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された超音波検査装置を用いて原子力プラントの非破壊検査を行うことを特徴とする原子力プラントの非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査装置およびこれを用いた原子力プラントの非破壊検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いた検査装置は、たとえば、医療、原子力プラント内非破壊検査等で実用化されている。たとえば、超音波探傷試験は比較的簡便に材料内部の欠陥を検出することが可能なため、構造材料の重要部分の検査に使用されて大きな役割を果たしている。超音波探傷試験では、超音波の送信に、たとえば、特許文献１に示されるように圧電素子が用いられている。
この圧電素子は、たとえば、直径２０ｍｍ程度と比較的大きいため、装置が大型となっていた。このため、狭隘部あるいは複雑形状の部材の測定が難しい。また、圧電素子の固有周波数により超音波の周波数帯域が制限されるので、たとえば、部材表面の画像表示等の用途にはあまり適さないという問題があった。
【０００３】
これらの問題点を解消するものとして、たとえば、特許文献２に示されるレーザ超音波法が提案されている。
これは、光ファイバを使いレーザ光を被検体に照射し、このレーザ光で被検査体表面に超音波を励起させ、被検体中を伝わった超音波を受信レーザ光で検出するものである。この超音波の変化を感知することで、欠陥を検出し、受信した超音波の周波数分析をすることで深さの同定も行なえる。
すなわち、超音波発生に細い光ファイバを用いるので、装置が小型化でき、狭隘部あるいは複雑形状の部材の測定に対応できるものである。
【０００４】
また、たとえば、特許文献３に示されるようにレーザ光を用いて超音波を発生させ、この超音波を用いて非破壊検査を行うものが提案されている。
これは、一端が金属板で閉じられ、内部にガスが封入された筒状体内にレーザ光を照射し、内部ガスの熱膨張および金属板の熱応力による変化を発生させ、この変化を外部に伝播させ、超音波を発生するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００５−４３１３９号公報
【特許文献３】特許第２９８４３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に示されたものは、レーザ光を被検体に直接照射するので、被検体を劣化、変形させる恐れがあるという問題点がある。
また、これによりレーザ光の強度が制限され、十分な調査が行えない、あるいは、検査対象である被検体の範囲が制限されるという問題点がある。
さらに、レーザ光が通過できないところ、たとえば、高速増殖炉の冷却材であるナトリウム中では、検査することができないという問題がある。
特許文献３に示されるものは、レーザ光が被検体に直接照射されないので、被検体を劣化、変形させることは解決されている。ところで、超音波によって非破壊検査を行うには、超音波の強度を十分に高める必要があるが、特許文献３では、この点について具体的に示されていないので、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、十分な強度の超音波を効率良く発生できる超音波検査装置および原子力プラントの非破壊検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による超音波検査装置は、調整された出力のレーザ光を発射するレーザ装置と、一端に該レーザ装置からのレーザ光が絞られて導入され、伝送される光ファイバと、該光ファイバの他端から射出されるレーザ光を照射され、超音波を発生する送信ダイヤフラムを有する超音波送信部と、を備え、該超音波送信部の該送信ダイヤフラムが発生する超音波を被検体に照射して検査を行う超音波検査装置であって、前記光ファイバの前記一端側における絞られる前記レーザ光の焦点領域を包含する空間を、前記レーザ光の通過を許容するように密閉する密閉容器が備えられ、該密閉容器内が高真空とされていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、レーザ装置が発射する調整された出力のレーザ光が絞られて光ファイバの一端に導入され、光ファイバを通って伝送される。光ファイバから射出されたレーザ光が送信ダイヤフラムに照射されることによって送信ダイヤフラムが超音波を発生し、この超音波を被検体に照射するので、被検体の劣化、変形を防止することができる。
これにより、高出力のレーザ光が取り扱えるので、発生する超音波の強度を強くすることができる。このため、良好な検査を行うことができる。
また、被検体との距離を大きくしても十分な検査が行えるので、指向性を大きくすることができる。これにより、分解能を小さくできるので、検査精度を向上させることができる。
【００１０】
レーザ装置が発射するレーザ光は絞られて光ファイバの一端に導入されるので、その焦点流域ではエネルギー密度が集中し、その部分にある物質、すなわち、チリ、気体分子等がプラズマを形成する、いわゆる、ブレークダウンが発生するので、エネルギーロスが大きく、高出力の伝送が困難となる恐れがある。
本発明では、レーザ光の焦点領域を包含する空間が密閉容器で密閉されているので、この密閉容器内を高真空とすることにより、密閉容器内のチリ、気体分子等の量を大幅に削減することができる。これにより、焦点領域でエネルギー密度が集中してもブレークダウンが発生する対象物がほとんど存在しないことになるので、ブレークダウンの発生を抑制することができる。
したがって、密閉容器はレーザ光の通過を許容するようにされていることも相まって、一層高出力のレーザ光が取り扱えるので、発生する超音波の強度を強くすることができる。このため、一層良好な検査を行うことができる。
なお、密閉容器は、その取り付け時に内部を高真空にして、その状態を維持するように開口を封じ切るようにしてもよい。
【００１１】
また、上記発明では、前記密閉容器に、前記密閉容器内の雰囲気を吸引するように接続されている吸引部材が備えられていてもよい。
このようにすると、必要の都度、たとえば、真空ポンプ等の吸引部材によって密閉容器内の雰囲気を吸引し、密閉容器内を高真空とすることができる。
【００１２】
また、本発明による超音波検査装置は、調整された出力のレーザ光を発射するレーザ装置と、一端に該レーザ装置からのレーザ光が絞られて導入され、伝送される光ファイバと、該光ファイバの他端から射出されるレーザ光を照射され、超音波を発生する送信ダイヤフラムを有する超音波送信部と、を備え、該超音波送信部の該送信ダイヤフラムが発生する超音波を被検体に照射して検査を行う超音波検査装置であって、前記光ファイバの前記一端側における絞られる前記レーザ光の焦点領域を包含する空間を、前記レーザ光の通過を許容するように密閉する密閉容器が備えられ、該密閉容器内に希ガスが封入されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、レーザ装置が発射する調整された出力のレーザ光が絞られて光ファイバの一端に導入され、光ファイバを通って伝送される。光ファイバから射出されたレーザ光が送信ダイヤフラムに照射されることによって送信ダイヤフラムが超音波を発生し、この超音波を被検体に照射するので、被検体の劣化、変形を防止することができる。
これにより、高出力のレーザ光が取り扱えるので、発生する超音波の強度を強くすることができる。このため、良好な検査を行うことができる。
また、被検体との距離を大きくしても十分な検査が行えるので、指向性を大きくすることができる。これにより、分解能を小さくできるので、検査精度を向上させることができる。
【００１４】
レーザ装置が発射するレーザ光は絞られて光ファイバの一端に導入されるので、その焦点流域ではエネルギー密度が集中し、その部分にある物質、すなわち、チリ、気体分子等がプラズマを形成する、いわゆる、ブレークダウンが発生するので、エネルギーロスが大きく、高出力の伝送が困難となる。
本発明では、レーザ光の焦点領域を包含する空間が密閉容器で密閉され、かつ、密閉容器内に希ガスが封入されているので、焦点領域には電離し難い希ガスが存在していることになる。これにより、焦点領域でエネルギー密度が集中してもブレークダウンが発生する対象物が電離し難いので、ブレークダウンの発生を抑制することができる。
したがって、密閉容器はレーザ光の通過を許容するようにされていることも相まって、一層高出力のレーザ光が取り扱えるので、発生する超音波の強度を強くすることができる。このため、一層良好な検査を行うことができる。
【００１５】
また、上記発明では、前記密封容器の一端側には、前記レーザ光を絞るレンズが取り付けられ、他端側には、前記光ファイバの一端側が装着されていることが好適である。
【００１６】
このようにレーザ光を絞るレンズおよび光ファイバが密封容器の一部を構成するようにすると、レーザ装置が発射するレーザ光はレンズによって絞られ、他端側の光ファイバの一端に導入されるので、他の部分の密封容器はレーザ光の通過に関係が無くなる。したがって、この部分の密閉容器はレーザ光の通過を許容しない材料、たとえば、不透明な材料で形成することもできるので、密閉容器の形成を多様化することができる。
【００１７】
また、本発明による原子力プラントの非破壊検査方法は、上述の超音波検査装置を用いて原子力プラントの非破壊検査を行うことを特徴とする。
【００１８】
このように、レーザ光を送信ダイヤフラムに照射して十分な強度の超音波を効率良く発生させる超音波検査装置を用いているので、レーザ光が通過できないところ、たとえば、高速増殖炉の冷却材であるナトリウム中でも検査することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レーザ装置が発射するレーザ光がブレークダウンの発生を抑制されて光ファイバに導入され、光ファイバから射出されるレーザ光が送信ダイヤフラムに照射されることによって送信ダイヤフラムが超音波を発生し、この超音波を被検体に照射するので、被検体の劣化、変形を防止することができる。
これにより、高出力のレーザ光が取り扱えるので、発生する超音波の強度を強くすることができる。このため、良好な検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施態様にかかる超音波検査装置１について、図１〜図６に基づいて説明する。超音波検査装置１は、高速増殖炉の冷却材であるナトリウム中の部材の超音波探傷を行うもので、内部の状態を検査する体積検査および表面の状態を検査する表面検査を行うものである。
【００２１】
図１は、超音波検査装置１の全体概略構成を示すブロック図である。
超音波検査装置１には、超音波を送受信する検査体３と、超音波送信用のレーザ光を発信するレーザ装置５と、超音波受信用のレーザ光を受発信する受信レーザ部７と、送受信したデータを保管するとともにレーザ装置５および受信レーザ部７の動作を指示するデータ収集装置９と、送受信したデータを処理し、表示するデータ処理・表示装置１１とが備えられている。
【００２２】
受信レーザ部７には、レーザ光を発振するレーザ発振器６と、レーザ光を光ファイバへ導入、導出する光スイッチ８と、送信レーザ光および受信レーザ光を干渉させるレーザ干渉計１０とが備えられている。
【００２３】
図２は、検査体３の概略構成を示す断面図である。図３は、超音波送信系の概略構成を示すブロック図である。
検査体３には、略直方体形状をした箱体である本体１３と、本体の一面の略中央部に取り付けられた円筒形状をし、光ファイバを挿通させる通路部１５と、本体１３の内部に取り付けられた体積検査用超音波送信部（超音波送信部）１７と、表面検査用超音波送信部（超音波送信部）１９と、複数の超音波受信部２１とが備えられている。
【００２４】
体積検査用超音波送信部１７、表面検査用超音波送信部１９および超音波受信部２１は、略円筒形状をし、軸線が本体１３の通路部１５が取り付けられた面に交差する方向になるように本体１３の通路部１５と離れる側に取付けられている。
複数の超音波受信部２１は、略等間隔にマトリックス状（たとえば、１０列×１０行）に設置されている。
体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９は、それぞれ超音波受信部２１群の略中央部に設置されている。
【００２５】
体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９と、レーザ装置５とは、それぞれ光ファイバ２３で連結されている。（図２、３参照）
レーザ装置５には、レーザ光２６を発振するレーザ発振器２５と、レーザ光２６を案内処理するレーザ光路２７と、レーザ光２６を光ファイバ２３に導入する、たとえば、光スイッチ等で構成される導入部２９と、レーザ光２６を包囲する真空容器（密閉容器）３０と、が備えられている。
【００２６】
レーザ光路２７には、レーザ光２６の進路を調節する一対のミラー３１と、複数のフィルタが交換可能に備えられ、これらを交換することによってレーザ光の光量、すなわち、出力を調節するＮＤフィルタ３３と、レーザ光２６を絞って光ファイバ２３に入射させる集光レンズ（レンズ）３５と、が備えられている。
真空容器３０は、略中空円筒形状をした鋼製の容器であり、その一端面に集光レンズ３５が取り付けられ、他端面に、光ファイバ２３が挿着されている。
図４は真空容器の概略構成を示す断面図である。真空容器３０は、レーザ光２６が集光レンズ３５により集光される焦点の前後である焦点領域３２を覆うように設置されている。
真空容器３０には、真空ポンプ（吸引部材）３４の吸引部３６が接続されている。
【００２７】
体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９は略同構造であるので、以下、体積検査用超音波送信部１７について説明する。
体積検査用超音波送信部１７には、中空の略円筒形状をした本体３７と、本体３７の一端部に取り付けられた送信ダイヤフラム３９と、耐熱ダンパ４１と、送信ダイヤフラム３９の他端側に設置されこれを支持するバックアップリング４３と、バックアップリング４３の他端側に配置された光ファイバ２３を所定位置関係に設置する連結部材であるフェルール４５と、フェルール４５の他端側に配置され、フェルール４５を押える偏心孔リング４７と、本体３７の他端部の中空部に螺合され、一端側に配置された部材を押える押さえネジ４９と、フェルール４５を押さえネジ４９側へ常時付勢する圧縮バネ５１と、が備えられている。
体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９は、送信ダイヤフラム３９が本体１３の通路部１５に対向する面に向くように設置されている。
【００２８】
押さえネジ４９を回転させて軸線方向外側に移動させると、フェルール４５が圧縮バネ５１によって押され、押さえネジ４９と同様に軸線方向外側に移動する。反対に押さえネジ４９を回転させて送信ダイヤフラム３９側に移動させると、フェルール４５は圧縮バネ５１の付勢力に抗して送信ダイヤフラム３９側に移動させられる。
これにより、フェルール４５の先端と送信ダイヤフラム３９との間隔が変化することになる。この間隔が変化すると、フェルール４５の先端から発射されるレーザ光の放射角によって送信ダイヤフラム３９に到達するレーザ光のビーム径が変化することになる。
なお、光ファイバ２３の出射端（たとえば、フェルール４５の先端）と送信ダイヤフラム３９との間隔を変化させる構造は図３のものに限らず、適宜構造とすることができる。
【００２９】
送信ダイヤフラム３９にレーザ光が照射されると、送信ダイヤフラム３９は超音波を発生する。
このとき、発生する超音波の強度は、レーザ光出力あるいはレーザ光のエネルギー密度に対応して図６の実線で示されるように変化する。
レーザ光出力あるいはレーザ光のエネルギー密度等が小さいところ（低エネルギー域）では、レーザ光のエネルギーが送信ダイヤフラム３９等の温度の上昇に使われ、発生する超音波の強度が小さい。この部分はサーマルモードと称される。
【００３０】
レーザ光出力あるいはレーザ光のエネルギー密度等がさらに大きくなると、発生する超音波の強度が急激に増加するようになる。この段階では、送信ダイヤフラム３９はレーザ光に侵食される状態となるので、アブレーションモードと称される。
レーザ光出力あるいはレーザ光のエネルギー密度等がさらに大きくなると、送信ダイヤフラム３９への侵食作用が大きくなって一部ガス化し、レーザ光を散乱または吸収するので、レーザ光が送信ダイヤフラム３９へ供給するエネルギー割合が低下することになる。
こうなると、発生する超音波の強度の増加率が小さくなるので、レーザ光のエネルギー効率が低下することになる。この状態はエアブレークダウンモードと称される。
【００３１】
したがって、エネルギー効率および送信ダイヤフラム３９の損傷を考慮し、レーザ光の強度（レーザ光出力あるいはレーザ光のエネルギー密度等）は、アブレーションモードの範囲で、選択される。
【００３２】
送信ダイヤフラム３９の材料、寸法等は、レーザ装置５からのレーザ光の強度、ならびにそれによって発生する超音波の強度および周波数特性を勘案して選択される。また、送信ダイヤフラム３９は、エネルギー効率を向上させるためには、レーザ光の吸収効率の高い材料とすることが好ましい。
この意味で、送信ダイヤフラム３９の材料としては、ステンレス（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）が好ましい。
【００３３】
また、送信ダイヤフラム３９のレーザ光が入射される側の面に、メタライズ処理をしたサファイアガラス、石英ガラス、アルミニウムの酸化膜等を接合する、あるいは、たとえば、カプラントとして用いられる接触媒質のような粘性体を塗布するようにしてもよい。
このサファイアガラスあるいは粘性体は、レーザ光が送信ダイヤフラム３９に照射されることによって送信ダイヤフラム３９に発生する振動の内、レーザ入射側へ向かう振動を打ち返すので、それらがレーザ入射側と反対方向、すなわち、超音波発生方向に向かうことになり、送信ダイヤフラム３９が発生する超音波の強度を強くする。
【００３４】
図５は、超音波受信部２１の概略構成を示す断面図である。
超音波受信部２１は略円筒形状をし、一端側に、光スイッチ８と連結される光ファイバ５３が接続されている。超音波受信部２１の他端部には、受信ダイヤフラム５５が取付けられている。
超音波受信部２１は、受信ダイヤフラム５５が本体１３の通路部１５に対向する面に向くように設置されている。
【００３５】
以上説明した本実施形態にかかる超音波検査装置１の動作について説明する。
検査体３を検査対象となる構造部材５７に対向して配置する。構造部材５７の内部のキズ５９を検査する体積検査を行う場合には、体積検査用超音波送信部１７を用いる。
真空ポンプ３４を作動し、真空容器３０内を高真空とする。
この状態でレーザ発振器２５がレーザ光２６を発振すると、レーザ光２６はレーザ光路２７を通って導入部２９に入射される。レーザ光２６はミラーで進路を調節され、ＮＤフィルタ３３によって調整された光量とされる。
【００３６】
このレーザ光２６は集光レンズ３５によって絞られ、焦点領域３２付近で集中された後、導入部２９で体積検査用超音波送信部１７側の光ファイバ２３を通過できる形に変換され、光ファイバ２３に導入される。
このように、真空容器３０の部分では、レーザ光２６は集光レンズ３５から入り、光ファイバ２３に導入されて出て行くので、これ以外の部分はレーザ光２６の通過に関係が無くなる。
したがって、真空容器３０はレーザ光２６の通過を許容しない材料、たとえば、鋼製等不透明な材料で形成することもできるので、真空容器３０の形成を多様化することができる。
【００３７】
後述するように、被検体である構造部材５７に直接レーザ光を照射しないため高出力のレーザ光を用いることができるので、光ファイバ２３を通過するレーザ光は高エネルギー密度、たとえば、数Ｇｗ／ｃｍ２とされる。
焦点流域３２ではエネルギー密度のレーザ光が集中するので、さらに高エネルギー密度となる。
真空容器３０内は真空ポンプ３４によって高真空とされているので、内部に気体分子、チリ等がほとんど存在していない。このため、焦点領域３２でエネルギー密度が集中してもブレークダウンが発生する対象物がほとんど存在しないので、ブレークダウンの発生を抑制することができる。
【００３８】
この変換されたレーザ光が光ファイバ２３を通ってフェルール４５から送信ダイヤフラム３９に照射される。
送信ダイヤフラム３９にレーザ光が照射されると、送信ダイヤフラム３９は超音波を発生する。
【００３９】
このようにして、体積検査用超音波送信部１７の送信ダイヤフラム３９で発生した超音波Ｃは図１に示されるように構造部材５７に向けて照射される。
この超音波Ｃは、周波数が２〜５ＭＨｚを主体となるように調整されている。言い換えると、発生する超音波Ｃの周波数は２〜５ＭＨｚが主体となるように、送信ダイヤフラム３９の材質、寸法、レーザ装置５のレーザ光の強度等の条件が設定されている。
【００４０】
構造部材５７に照射された超音波Ｃは、構造部材５７で反射され、検査体３に向かって進み、各超音波受信部２１の受信ダイヤフラム５５を振動させる。このとき、構造部材５７にキズ５９があれば、超音波Ｃはキズ５９で方向を変えられ、受信ダイヤフラム５５の振動の位相が所定の状態からずれることになる。
このとき、受信レーザ部７のレーザ発振器６からレーザ光が発振され、光スイッチ８、光ファイバ５３を介して受信ダイヤフラム５５に照射されている。照射されたレーザ光は受信ダイヤフラム５５に反射され、逆ルートを通ってレーザ干渉計１０に戻される。
【００４１】
受信ダイヤフラム５５が振動しているので、レーザ発振器から出て、レーザ干渉計１０に戻るレーザ光の移動距離が変動することになる。これとレーザ発振器６からの送信レーザ光とを干渉させることによって、変動状態が明確となる。
このデータをデータ収集装置９に保管し、保管されたデータをデータ処理・表示装置１１が処理し、キズ５９の有無、有る場合はその位置等を算出して、表示する。
【００４２】
次に、構造部材５７の表面状況を検査する表面検査を行う場合には、表面検査用超音波送信部１９を用いることになる。
この場合、表面検査用超音波送信部１９の送信ダイヤフラム３９で発生する超音波Ｃは、周波数が１０ＭＨｚを主体となるように調整されている。言い換えると、発生する超音波Ｃの周波数は１０ＭＨｚが主体となるように、送信ダイヤフラム３９の材質、寸法、レーザ装置５のレーザ光の強度等の条件が設定されている。
【００４３】
このように、超音波Ｃの周波数を１０ＭＨｚが主体とするようにすると、超音波Ｃが構造部材５７の内部に深く入らず、表面で反射されるようになるので、表面の状態を検査することができる。
なお、検査動作については、体積検査と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。
このように超音波検査装置１は発生する超音波Ｃの周波数が異なる体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９を備えているので、これらを切換えて用いることによって、体積検査および表面検査という性格の異なる検査、すなわち、ハイブリッドな検査を１台で行うことができる。
このように構造体５７の種類、検査種類に対応して、最適な送信ダイヤフラム３９を備えている超音波検査装置１を用いることで、検査精度、検査効率等を向上させることができる。
【００４４】
このように、レーザ装置５が発射するレーザ光が送信ダイヤフラム３９に照射されることによって送信ダイヤフラム３９が超音波Ｃを発生し、この超音波Ｃを構造部材５７に照射するので、構造部材５７の劣化、変形を防止することができる。
これにより、高出力のレーザ光が取り扱えるので、発生する超音波Ｃの強度を強くすることができる。このため、良好な検査を行うことができる。
また、構造部材５７との距離を大きくしても十分な検査が行えるので、指向角を大きくすることができる。これにより、分解能を小さくできるので、検査精度を向上させることができる。
【００４５】
さらに、レーザ光の送信に光ファイバ２３を用いることによって、体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９を小さくできるので、超音波検査装置１の小型化を図ることができる。
また、検査に超音波Ｃを用いているので、レーザ光が通過できないところ、たとえば、高速増殖炉の冷却材であるナトリウム中でも検査することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、押さえネジ４９を回転させて軸線方向外側に移動させ、フェルール４５軸線方向位置を調節することができる。このようにフェルール４５の軸線方向位置を調節すると、送信ダイヤフラム３９に入射するレーザ光のビーム径を調節できるので、発生する超音波の指向性を調節することができる。
すなわち、フェルール４５を送信ダイヤフラム３９に近づけ、ビーム径を小さくすると、指向性が高くなる、言い換えると、広い範囲に強度の高い超音波を出力できるので、たとえば、表面を画像化して検査する表面検査に有効となる。一方、フェルール４５を送信ダイヤフラム３９から遠ざけ、ビーム径を大きくすると、指向性が低くなる、言い換えると、強度の高い超音波は限定された範囲に集中して出力されるので、たとえば、内部の欠陥を検査する体積検査に有効となる。
【００４７】
したがって、フェルール４５の軸線方向位置を調節するようにすると、たとえば、体積検査用超音波送信部１７が表面検査用超音波送信部１９の機能を発揮するようにできるので、たとえば、表面検査用超音波送信部１９を省略することができる。
すなわち、体積検査用超音波送信部１７のみで、体積検査および表面検査というように、性格の異なる検査、すなわち、ハイブリッドな検査を行うことができる。
なお、たとえば、送信ダイヤフラム３９をその面内で凸凹に変形させることによって指向性を変化させることができる。
【００４８】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
たとえば、体積検査用超音波送信部１７および表面検査用超音波送信部１９を同時に備える必要はなく、目的によってはいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００４９】
本実施形態では、真空容器３０に真空ポンプ３４が備えられているが、設置時に真空容器３０内を、たとえば、真空ポンプによって高真空とした後、真空ポンプを取り外して開口部を封じ切りとするようにしてもよい。
また、真空容器３０内に、たとえば、アルゴン等の希ガスを封入するようにしてもよい。このようにすると、焦点領域３２には電離し難い希ガスが存在していることになる。これにより、焦点領域３２でエネルギー密度が集中してもブレークダウンが発生する対象物が電離し難いので、ブレークダウンの発生を抑制することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、真空容器３０に集光レンズ３５および光ファイバ２３が取り付けられているが、これは焦点領域３２を包囲するようにされていればよい。
たとえば、集光レンズ３５および光ファイバ２３のいずれか一方のみ取り付けられる、あるいは両者の間に介装されるようにされていてもよい。この場合、真空容器３０は、たとえば、透明材料で構成し、レーザ光の通過を許容するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波検査装置の全体概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる検査体の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる超音波送信系の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる真空容器の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる超音波受信部の概略構成を示す断面図である。
【図６】レーザ強度と発生する超音波の強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１  超音波検査装置
５  レーザ装置
１７  体積検査用超音波送信部
１９  表面検査用超音波送信部
２３  光ファイバ
２６  レーザ光
３０  真空容器
３２  焦点領域
３４  真空ポンプ
３５  集光レンズ
３９  送信ダイヤフラム
５７  構造部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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