创新背景

光声学是指研究机理，包括光和热的转换及传播的理论和技术。自20世纪70年代末以来迅速发展，利用光束在样品上扫描记录强度和相位,可得到样品表面或亚表面在热扩散长度以内的结构象，由此研制成各种类型的显微镜可检测评估金属、陶瓷及半导体器件等。

创新过程

鲁汶大学软物质和生物物理学实验室的研究人员依据光声学的机制，提出一种利用光使材料发出声音的想法，通过材料声音来检测机器的缺陷，提高检测速度。Christ Glorieux教授解释光声效应表示，这种机制实际上是两种效应在起作用。光线照射到材料上后材料会升温膨胀，光线如果中断，热量减少会使材料冷却收缩。光线产生热量，继而产生声音。光随时间而变化会产生振，这些振动就是声音。

根据光线的颜色，光会穿透深度达几厘米的材料，进而检查弹性属性和结构硬度。声波传播得越快，材料就越硬，同时声音还可以映射热属性。材料产生的声音也就是所谓的超声波，人耳是无法听到的。每种材料都能产生独特的声音，遇到任何有异常的时候，这些声音会有所不同。比如机器中有有缺陷的部件或体内感染，局部温度会更高。

在医学领域利用光声学可以快速进行测试，达到纳米级的精准度，且无需直接接触，也不会有损坏行为。光声学观察细胞和超声波不同，超声波是观察它的回声，光声学则是发出光后接收超声波。使用激光束可以比例放大到一个非常小的尺度，近乎细胞水平。光声学支持测量定位肿瘤并提供治疗，通过观察治疗前后某个位置存在的肿瘤细胞数量来检查给定疗法的效果，使用激光束将肿瘤加热到肿瘤细胞受损并死亡的程度。

这种技术在工业领域也可以使用，比如测试齿轮箱和计算机芯片。齿轮变速箱的金属需要足够的硬度，一般会通过快速加热和冷却金属来获得需要的硬度，但往往需要切割金属来检查硬顶层是否足够深，这样不可避免地会损坏材料。采用光声学技术将激光束照射在金属上，测量光的效果来检查硬度与较低的导热系数，是一种非侵入性的方式工作。通过测量激光脉冲后的温度变化，可以将材料映射到几毫米的深度。测试计算机芯片时，可以追踪其中的空腔。计算机芯片与微观铜棒堆叠并连接，铜棒中有时会出现气腔。通过空气的声音与通过铜的声音的行为不同，使用激光束可以测试出有空腔的铜棒，检测出不合格的材料。

艺术领域中，光声学技术可以在绘画进行时测量一层油漆的厚度，并在无接触情况下扫描绘画中的隐藏涂层，帮助艺术品修复。

创新关键点

利用光声学原理，使用光使材料发出声音，帮助优化各领域的检测方式，提高检测速度和便捷性。