激光在人类牙齿中激发超声的数值模拟(3)
1.2 激光激发超声技术的研究和进展
1.2.1 激光超声检测的研究发展
在传统的超声激发和接收系统中，广泛使用接触式压电换能器[17]，电磁声换能器，空气耦合换能器[18]，作为激发源及接收装置。这些技术在实际应用时会随着工作环境的改变而受到很大的限制。激光超声技术作为一种新兴的可实现远程激发与接收超声的技术，是目前国际上声学检测技术中的研究热点。Richard White (1968)用脉冲激光辐照材料表面，在材料表面激发出宽频带的表面波并用激光技术来探测表面波。追溯起来，这就是激光超声技术的开始。20 世纪80 年代初期，英国人 Scruby[30] 从事激光超声检测技术产生机理的研究，由于对环境条件要求很高，无法实现工业化的应用。到 20 世纪 80 年代中期加拿大人 Monchalin 建成了球面共焦 F-P干涉仪，首次实现了在相距 1m 的位置实现对未抛光的钢板进行激光超声的检测实验，这标志着超声技术向实用化迈出一大步。
利用激光超声研究材料的特性和参量(诸如厚度、密度、弹性模量和泊松比等)引起了国内外学者的广泛兴趣和重视。激光超声技术对材料的力学特性可进行非接触的在线检测。随着航空航天、微电子工业中各种复合材料、薄膜材料的出现和应用，非常需要对材料的力学、热学、光学性能和微结构进行测试分析。短脉冲激光照射在固体表面上时能激发宽带声脉冲，可非接触方式同时激发纵波、横波和表面波等各种波型，因此激光超声技术在复合材料、薄膜一基底系统中进行参数和性能测试发挥着重要作用。
近年来，激光超声产生机理和技术的研究有更大的发展，可用于生物、医学等应用领域。特别是扩展对于固体材料热学性质的定征，以及对具有生物活的化学和生物的光化学反应动力学和热力学的研究，显示出激光超声具有其他技术难以替代的优越性[19]。与扫描探针显微镜相结合，还可开展纳米尺度上材料物性的研究[20]。因此，随着科学技术的不断发展，激光超声学在理论、技术和检测系统，以及应用研究方面将会取得新的进展。
声表面波作为材料无损评估的一个有效手段已引起广泛兴趣。基于声表面波平行表面传播，他们与材料表面相互作用相当明显，因此声表面波是测定近表层性质的理想方法。利用短脉冲激光激发瞬态声波能检测薄膜样品或有固定形状的试样，包括声衰减、相速度和缺陷等，进行介观和微观物性研究。大多数实验采用了叉指换能器在压电介质激发和接收声表面波或兰姆波，这种方法很灵敏[21]。利用短脉冲激光激发瞬态声波可进行很宽的频谱分析。通过测量脉冲形状、衰减率和相速度可得到很多有用信息。
此外，激光超声检测和材料科学相结合，对新材料进行物性评价，进一步对复合材料、高温材料、薄膜材料和非金属材料的研究也是今后的发展趋势。从目前的发展趋势来看，激光超声将向两个方向发展:一是超快速激发机制及与微观粒子相互作用和微观特性等理论研究;二是工业上的在线定位、无损检测。虽然从现状来看，激光超声在无损检测领域距大规模的工业应用还有一定距离，但我们相信，随着激光技术的发展，激光超声必将得到更为广泛的应用。
本文中将进行的课题正是关于激光在牙齿上激发超声的数值模拟,通过激光超声技术来检测牙齿问题也是目前科学和医学上的一个进行牙齿隐裂检测的重要手段。
1.2.2 牙隐裂的病因和检测方法
牙隐裂是一种临床上多见，而又容易被人们所忽略的疾病，其危害不容我们忽视，大多表现为咬痛。具体情况如下：牙隐裂在医学上又称不全牙裂或牙微裂，指牙冠表面的非生理性细小裂纹，常不易被肉眼所见，它可深入到牙本质深层，表浅的隐裂一般无明显症状，较深时，则有遇冷热刺激敏感，或是有咬不适感。深的隐裂因已达牙本质深层，可有自发痛或遇刺激物后疼痛延迟，疼痛剧烈。并可有定位性咀嚼剧痛，也就是咀嚼时疼痛是将定在某一个牙上或几个牙上。牙隐裂之所以会发痛，其原因主要是牙齿结构本身的较薄，硬度较差的原因，还有咬时应力集中的部位。其次为：牙尖斜面过大，咬时作用在牙齿上的水平分力过大，易发生隐裂，牙尖的斜面过大主要是由于创伤力造成的，因此有不恰当的咬关系时应及时就医进行调整治疗。它发生的部位以上颌磨牙最多，其次为下颌磨牙和颌前磨牙。多发生于咬时主要承担力的牙尖。也易在牙尖与牙尖的沟裂处发生隐裂。为进一步确诊，可去医院就诊，在除去龋病、深的牙周袋，在牙面上又无过敏点时，可考虑此病，用碘酊涂牙面，使它渗入隐裂染色，可染色显示。如有条状染色，便可确诊。
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