DE19517133A1

DE19517133A1 - Untersuchungsverfahren zur Erkennung von Spannungszuständen in einem Festkörper

Info

Publication number: DE19517133A1
Application number: DE1995117133
Authority: DE
Inventors: Gert Prof Dr Ing Goch; Bernhard Dr Schmitz; Stefan Dr Hock; Klaus Lechleiter; Wolf Burkart
Original assignee: INST LASERTECHNOLOGIEN IN DER; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: INST LASERTECHNOLOGIEN IN DER; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-11-14
Also published as: WO1996035942A1; EP0824687A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von mechanischen Spannungszuständen, insbesondere von Eigen spannungen und Lastspannungen (Druckspannung oder Zugspan nung), in einem Energie (Licht, elektromagnetische Strah lung u. a.) absorbierenden Festkörper.

Das Prinzip des Meßverfahrens basiert darauf, daß ein Festkörper bei periodischer oder gepulster Bestrahlung mit einer energiereichen Strahlung sich auch aufgrund der Ab sorption der Strahlungsenergie periodisch entsprechend der Modulationsfrequenz oder Pulsfolge der Anregungsquelle an den bestrahlten Stellen erwärmt und sich die erzeugte Wärme vom Ort der Bestrahlung ausgehend als thermische Welle in dem Festkörper ausbreitet. Entsprechend den physikalischen Gesetzen der Wärmefortpflanzung und Wärmediffusion sind die Eigenschaften dieser thermischen Welle bezüglich Amplitude und Phasenbeziehung zwischen Anregungs- und Antwortsignal abhängig von den Eigenschaften des Festkörpers.

Amplituden- und Phasensignal sind damit geeignete Meßgrößen zur Beschreibung der thermischen Eigenschaften eines Fest körpers.

Aus der Offenlegungsschrift DE 39 13 474 A1 ist be kannt, daß als punktförmige Anregungsstrahlung ein modu lierter Laserstrahl der Modulationsfrequenz f1 verwandt, die entstehende thermische Welle mit Hilfe eines IR-Detek tors gemessen, die Phasenverschiebung Δϕ zwischen Anregung und thermischer Antwort bestimmt und mit diesem Meßverfah ren die Oberfläche eines Festkörpers abgescannt wird. Auf grund der ortsabhängigen Änderungen der Phasenverschiebung wird ein Bild erstellt, aus dem sich auf Änderungen der Materialeigenschaften schließen läßt.

Weiterhin wird auf die Patentschrift DE 40 15 893 C2 mit dort enthaltenem weiteren Stand der Technik verwiesen. In dieser Schrift wird ein photothermisches Meßverfahren vorgeschlagen, bei dem das von einem Anregungsstrahl er zeugte Infrarotsignal auf der dem Anregungsstrahl zugewand ten Seite des Festkörpers gemessen wird, nachdem es nach Durchlaufen des der Abtastung dienenden Abschnitts des Strahlenganges des Anregungsstrahls ausgekoppelt wird, das innere und äußere Inhomogenitäten beinhaltende Infrarotsi gnal und das äußere Inhomogenitäten beinhaltende Bildsignal derart verarbeitet werden, daß ein nur innere Inhomogenitä ten beinhaltendes Ausgangssignal erhalten wird, wobei die Abtastgeschwindigkeit des Anregungsstrahls in Abhängigkeit von der vom Material des Festkörpers vorgegebenen Ausbrei tungsgeschwindigkeit des thermischen Infrarotsignals einge stellt wird.

In den oben genannten Schriften wird darauf hingewie sen, daß durch die jeweiligen Verfahren gewollte und/oder unerwünschte thermische Materialveränderungen und -inhomo genitäten (Schichtdicken, Haftungsfehler, Defekte, Härte) feststellbar sind, jedoch wird dem Fachmann keine Lehre mitgeteilt, mit der er in der Lage wäre, aus den photother mischen Signalen auf Spannungszustände in einem Festkörper zurückzuschließen und verschiedene Arten von Spannungen (Eigen-, Lastspannungen) zu detektieren und zu unterschei den.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren darzustel len, mit dem es möglich ist, Spannungszustände in einem Festkörper zu detektieren und die unterschiedlichen Arten von Spannungen anhand der photothermisch gewonnenen Signale zu unterscheiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 gelöst.

Demgemäß haben die Erfinder folgendes erkannt: Wird ein Festkörper mit einer energiereichen, intensitäts modulierten Strahlung beaufschlagt, so wird am Ort der Strahlungsabsorption Wärme erzeugt und die Erwärmung brei tet sich als periodisch variierende Temperatur in Form ei ner thermischen Welle im Festkörper aus. Die Wärmeausbrei tung und die sich daraus ergebende Temperaturverteilung wird physikalisch durch die Wärmediffusionsgleichung mit ortsabhängigen thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähig keit, Dichte, Wärmekapazität) des Festkörpers beschrieben. Aus dieser Gleichung folgt, daß die Eindringtiefe der ge dämpft und stark dispersiv in den Festkörper eindringenden thermischen Welle eine starke Abhängigkeit von der Modula tionsfrequenz der anregenden Strahlung besitzt. Weiterhin ergibt sich, daß sowohl die Amplitude als auch die Phase des thermischen Antwortsignals zur Anregungsfrequenz Infor mationen über die Materialeigenschaft und deren Veränderung enthält, wobei zu beachten ist, daß die thermischen Eigen schaften, insbesondere die thermische Diffusivität und thermische Effusivität (die sich wiederum auf unterschied liche Art aus Wärmeleitfähigkeit, Dichte und Wärmekapazität zusammensetzen), abhängig von den mikroskopischen Eigen schaften des Materials, wie z. B. den Spannungszuständen, ist.

Die Amplitude enthält Informationen zum Absorptions koeffizienten und den thermischen Kennwerten des untersuch ten Körpers. Sie ist von den optischen, thermischen und geometrischen Eigenschaften der Probenoberfläche abhängig.

Die Phasenbeziehung zwischen Anregung und thermischem Ant wortsignal beinhaltet Informationen über das Ausbreitungs verhalten der thermischen Welle im Festkörper und ist damit beeinflußt durch Materialeigenschaften, die die Diffusion der Wärme beeinflussen, also der thermischen Diffusivität. Da das Ausbreitungsverhalten des Signals im Festkörper auch abhängig von der Modulationsfrequenz der Anregungsquelle ist, lassen sich durch Änderung der Modulationsfrequenz auch Informationen aus unterschiedlichen Tiefen und Umge bungsentfernungen vom Anregungsort durch das Antwortsignal empfangen.

Somit kann über die Frequenzabhängigkeit des Amplitu den- bzw. des Phasensignals auf eine Änderung der thermi schen Kennwerte, insbesondere der thermischen Diffusivität, an unterschiedlich entfernt gelegenen Orten geschlossen werden. Da die thermische Diffusivität bzw. die thermischen Kennwerte wiederum abhängig vom mikroskopischen Material zu stand sind, läßt sich hieraus auch auf den Materialzustand schließen, wobei sich das Tiefenprofil der thermischen Ei genschaften mit dem Verlauf von Spannungszuständen im Mate rialinnern korrelieren läßt.

Bei einer punktförmigen Anregung erhält man aufgrund der kugelförmigen Ausbreitung einer Welle frequenzabhängig Antwortsignale aus gleichen Entfernungen, die einer Kugel oberfläche entsprechen, die allerdings in unterschiedlichen Tiefenbereichen des Festkörpers liegen. Dies kann teilweise unerwünscht sein, da man lediglich jeweils ein Antwortsi gnal aus einer bestimmten Tiefe benötigt, insbesondere, da Eigenspannungen ebenfalls häufig tiefenabhängig sind. Hier für ist es vorteilhaft, eine relativ zur Meßfläche des Ant wortsignals und/oder der Eindringtiefe des Signals in den Festkörper große Anregungsfläche vorzusehen, wobei die Meß fläche jeweils ausreichend Abstand zu den Rändern der Anre gungsfläche haben sollte. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Antwortsignal nahezu eindimensional ist und Änderungen im Signal ausschließlich tiefenabhängig sind. Es wird also auch die Diffusionsgleichung am Meßort eindimensional und es läßt sich mit mathematischen Modellen die hier nur noch tiefenabhängigen thermischen Kennwerte aus dem Frequenzver lauf der thermischen Signale (Amplitude und Phase) rekon struieren.

Das oben beschriebene Prinzip findet in dem Verfahren zur Erkennung von Spannungszuständen in einem Energie ab sorbierenden Festkörper seinen Niederschlag wie folgt:
Die Oberfläche eines Festkörpers wird auf einer Anre gungsfläche A mit einer intensitätsmodulierten, energiefüh renden Strahlung mit einer Modulationsfrequenz f angeregt, wobei jegliche Strahlung Anwendung finden kann. Bevorzugt wird hierbei ein intensitätsmodulierter Laser im sichtbaren bis ultravioletten Bereich genutzt, jedoch kann auch ein faches Licht, energiereiche Röntgen-, γ- oder sonstige elektromagnetische Strahlung, hochenergetische Elektronen strahlung oder auch sonstige Teilchenstrahlung genutzt wer den. Gleichzeitig wird die Energieantwort des Festkörpers bezüglich Intensität und/oder Phasenverschiebung zur Modu lationsfrequenz gemessen, wobei hier vorzugsweise die Wär meantwort (gemäß dem Planck′schen Strahlungsgesetz) mit Hilfe eines Infrarot empfindlichen Detektors gemessen wird. Andere Detektionsverfahren, wie photothermische Strahlab lenkung, Interferometrie, Thermoreflexion, Strahlablenkung in Reflexion, können ebenfalls eingesetzt werden, wenn die geometrischen Bedingungen am Meßort dies zulassen. Diese Messung wird für eine Vielzahl von unterschiedlichen Modu lationsfrequenzen f_i am selben Meßort durchgeführt und ein Vergleich des Intensitäts- und/oder Phasenverlaufs zwischen einem Standardfestkörper gleichen Materials oder einem an deren Ort des Probenkörpers und dem zu untersuchenden Pro benkörper über die Frequenzen f_i durchgeführt. Vorzugsweise besteht dieser Vergleich in einer einfachen Subtraktion (Phasensignal) oder Quotientenbildung (Amplitudensignal) der Werte korrespondierenden Anregungsfrequenz, wodurch man eine sogenannte Kontrastkurve erhält. Aufgrund des Kurven verlaufes der Vergleichs- bzw. der Kontrastkurve läßt sich nun auf eine Änderung der thermischen Eigenschaften bis zu einer durch die Modulationsfrequenz vorbestimmten Tiefe und damit auf das Vorhandensein eines Spannungszustandes des Probenkörpers am zu untersuchenden Ort schließen.

Vorteilhaft ist es bei diesem Untersuchungsverfahren, wenn die Energieantwort auf einer Meßfläche m gemessen wird, die um so viel kleiner als A ist, daß die Meßfläche m so innerhalb der Anregungsfläche A liegt, daß (nichtlinea re) Einflüsse aus den Randbereichen vernachlässigbar sind.

Ebenfalls ist es möglich, die Energieantwort mit Hilfe des bekannten Mirage-Effektes (photothermische Strahlablen kung) zu messen, also die Wärmeantwort des benachbarten Mediums, z. B. der Luft, durch die Veränderung ihres Bre chungsindex und einer damit verbundenen Abweichung eines parallel zur Festkörperoberfläche transversierenden Laser- Strahls. Hierfür ist es allerdings notwendig, daß eine ebene Oberfläche vorhanden ist. Erfindungsgemäß kann es auch vorteilhaft sein, die Energieantwort gleichzeitig nach beiden Verfahren zu messen.

Erfindungsgemäß wird festgestellt, daß die frequenz abhängigen Amplituden- und Phasenkontrastfunktionen sich bei vorliegenden Zug- oder Druckspannungen in charakteri stischer Weise unterscheiden, so daß das Verhältnis bei verschiedenen Modulationsfrequenzen ausreicht, Zug- und Druckspannungen eindeutig zu unterscheiden. Die Größe ist mit der Höhe von Zug- oder Druckspannungen zu korrelieren. Es wird daher betont, daß für jedes Basismaterial eine Ka librierung durchzuführen ist, da die Korrelation von Zug- und Druckspannungen mit den Änderungen der thermischen Pa rameter materialspezifisch ist.

Gemäß dem oben dargestellten Verfahren benötigt man erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Erkennung von Span nungszuständen, insbesondere Eigenspannungen (Druckspannung oder Zugspannung) in einem Energie absorbierenden Festkör per die folgenden Einheiten:

- eine Quelle zur Aussendung einer intensitätsmodulier ten, energieführenden Anregungsstrahlung mit einer Modulationsfrequenz f, die eine Anregungsfläche A auf dem Festkörper bestrahlt;
- eine Meßvorrichtung zur Registrierung der Energieant wort des Festkörpers (Detektor) bezüglich Intensität und/oder Phasenverschiebung zur Modulationsfrequenz auf einer Meßfläche m auf dem Festkörper;
- eine elektronische Einheit (bei periodischer Anregung: Lock-in-Verstärker), die aus Modulator- und Detektor signal Amplitude und Phase ermittelt;
- ein elektronisches System, das einen Vergleich des Intensitäts- und/oder Phasenverlaufs zwischen einem Standardfestkörper gleichen Materials oder einem ande ren Ort des Probenfestkörpers und dem zu untersuchen den Probenfestkörper über die Frequenzen f_i vornimmt.

Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung weiterhin so aus gestaltet werden, daß die Meßfläche m um so viel kleiner als A ist, daß m innerhalb A liegt, so daß Einflüsse aus den Randbereichen vernachlässigbar sind.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zu sätzlich oder ausschließlich zur Registrierung der Wärme antwort des Festkörpers mit einer Meßeinrichtung zur Regi strierung des Mirage-Effektes ausgerüstet sein.

Auch ist es vorteilhaft, als Quelle der energieführen den Strahlung einen Laser vorzusehen, jedoch kann auch eine sonstige Strahlungsquelle genutzt werden, sobald sie genü gend Energie führt, wobei die Nutzung hochenergetischer Elektronen vorteilhaft sein kann, da hierdurch die Ein dringtiefe gesteigert werden kann.

Vorteilhaft kann die Meßvorrichtung weiterhin zur Mes sung der Energieantwort des Festkörpers mit einem Infrarot detektor ausgestattet sein.

Weiterhin vorteilhaft ist es, die Vorrichtung mit ei nem elektronischen System auszustatten, das geeignet ist:

- zwischen den beiden Meßorten bzw. Probenkörpern je weils den Kontrastverlauf über die Frequenz (Differenz der Meßwerte in Abhängigkeit von der Frequenz) zu er rechnen und/oder
- den Spannungszustand des Probenkörpers am zu untersu chenden Ort aufgrund der Kontraständerung und/oder des Kontrastverlaufes über die Frequenz f_i zu detektieren und/oder
- auf den Spannungsverlauf aus dem frequenzabhängigen Antwortverhalten des Probekörpers zurückzuschließen und/oder
- mit Hilfe des frequenzabhängigen Kontrastverlaufes über ein iteratives Verfahren die tiefenabhängige thermische Diffusivität a_t (mit t = Abstand von der Oberfläche des Festkörpers) bzw. die thermischen Kenn werte tiefenaufgelöst zu rekonstruieren und über deren Änderung eine Änderung des Spannungszustandes des un tersuchten Festkörpers zu erkennen.

Letztgenannte Meßvorrichtungen können erfindungsgemäß auch dazu eingesetzt werden, in einem Produktionsablauf eine automatische Fertigungskontrolle durchzuführen oder auch aufgrund von mehreren Vergleichsmessungen über einen längeren Zeitraum den Verschleißzustand eines Werkzeugs zu detektieren und einen optimierten Austauschzeitpunkt des Werkzeugs zu bestimmen.

Ebenso ist es mit diesem Verfahren auch möglich, die Oberfläche eines Festkörpers abzufahren und auf diese Weise zum Beispiel ein oder mehrere flächige Bilder darzustellen, auf denen der Verlauf der thermischen Kennwerte in unter schiedlichen Tiefen dargestellt wird, wobei zusätzlich die Größe und Richtung des Gradienten farblich oder durch Grau werte angegeben werden kann.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben, wobei im einzelnen folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 Grundprinzip der Meßanordnung;

Fig. 2 bis 4 verschiedene Variationen von erfindungsgemä ßen Meßeinrichtungen.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Meßanordnung. Eine rela tiv große Anregungsfläche A wird mit einer intensitätsmodu lierten Strahlung (hier als Chopper dargestellt) mit einer Modulationsfrequenz f beaufschlagt. Die Strahlung trifft auf die Oberfläche und erzeugt entsprechend ihrer Modula tionsfrequenz thermische Wellen, deren Wellenfronten ver einfacht als gestrichelte Linien dargestellt sind. Gleich zeitig strahlt der Festkörper korrespondierend zu den ther mischen Wellen Antwortsignale ab, die über der Meßfläche m in Form von austretender Infrarotstrahlung auf einen Ant wortdetektor über ein optisches Element (in Fig. 1 als Linse dargestellt, aber auch Spiegel möglich), abgebildet werden, der durch eine Linse auf die Fläche m fokusiert ist, gemessen werden. Wie in der Fig. 1 dargestellt und oben näher beschrieben, erhält man durch geeignete Auswahl der Abmessungen von A und m im Bereich der Meßfläche m ei nen Bereich, in dem sich die Wellenfronten linear ausbrei ten, so daß ein eindimensionales, nur tiefenabhängiges Ant wortsignal detektiert werden kann, welches mit Hilfe der Diffusionsgleichung zu interpretieren ist.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung einer Meßvorrich tung. Es ist als Strahlungsquelle ein Laser dargestellt, dessen Licht über einen Chopper moduliert wird, wobei die Information über die jeweilige Modulationsfrequenz über die Informationsleitung I1 an ein elektronisches System über mittelt wird. Entsprechend der Darstellung aus Fig. 1 wird gleichzeitig über einen Antwortdetektor das Antwortsignal gemessen und über die Informationsleitung I2 ebenfalls di rekt an das elektronische System weitergeleitet. Beispiels weise besteht der Antwortdetektor aus einem infrarotemp findlichen Empfänger. Das vorgeschaltete, abbildende opti sche Element (in Fig. 2 als Linse gekennzeichnet), kann aus einer IR-transparenten Linse, aus einer Kombination von Linsen, aus Spiegel, aus einer Kombination von Spiegeln oder aus einer Kombination von Linsen und Spiegeln beste hen.

Eine alternative Ausführung hierzu die Fig. 3, in der anstelle einer Erfassung von IR-Strahlung die Wirkung der thermischen Wellen auf das umgebende Medium über die Ablen kung eines Laserstrahles aufgrund der temperaturbedingten Änderung des Brechungsindex gemessen wird. Es wird sich hierbei also der bekannte Mirage-Effekt zunutze gemacht. Weitere (hier nicht dargestellt) alternative Detektionsver fahren sind Thermoreflexion, Strahlablenkung in Reflexion, photothermische Interferometrie.

Fig. 4 schließlich zeigt eine Kombination der beiden Prinzipien aus Fig. 2 und 3, wobei auch hier die Meßsignale jeweils über die Informationsleitungen I1-I3 an die Elek tronikeinheit und anschließend zur Speicherung und Dokumen tation an das elektronische System zur Auswertung weiterge leitet werden. Das elektronische System selbst verfügt auch über entsprechende Speichereinheiten, um z. B. die zuvor gemessenen Meßwerte von Standardproben mit den Ergebnissen des zu beurteilenden Festkörpers bzw. mit Meßwerten von anderen Stellen des gleichen Körpers entsprechend dem oben angegebenen Verfahren zu vergleichen und auszuwerten.

Nach der Auswertung werden die Ergebnisse an eine An zeige oder einen Drucker übergeben.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung von Spannungszuständen, insbesondere Eigenspannungen, in einem Energie absorbieren den Festkörper mit folgenden Verfahrensschritten:

- gleichmäßige Beaufschlagung der Oberfläche des Fest körpers auf einer Anregungsfläche A mit einer intensi tätsmodulierten, energieführenden Strahlung mit einer Modulationsfrequenz f;
- Messung der Energieantwort des Festkörpers bezüglich Intensität und/oder Phasenverschiebung zur Modula tionsfrequenz;
- Durchführung der oben genannten Messung für eine Viel zahl von unterschiedlichen Modulationsfrequenzen f_i am selben Meßort;
- Vergleich des Intensitäts- und/oder Phasenverlaufs zwischen einem Standardfestkörper gleichen Materials oder einem anderen Ort des Festkörpers und dem zu un tersuchenden Festkörper über die Frequenzen f_i.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Energieantwort auf einer Meß fläche m gemessen wird, wobei m um so viel kleiner als A ist und m innerhalb A liegt, daß Einflüsse aus den Randbe reichen vernachlässigbar sind.

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß zur Messung der Energieantwort die vom Festkörper ausgesendete Wärmestrah lung mittels eines Infrarotdetektors gemessen oder durch andere Detektionsverfahren, wie: Thermoreflexion, photo thermische Strahlablenkung und photothermische Interfero metrie, Strahlablenkung in Reflexion, erfaßt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Energieantwort sowohl gemäß An spruch 2 als auch gemäß Anspruch 3 gemessen wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als energie führende Strahlung ein Laserstrahl verwendet wird.

6. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie antwort mit Hilfe des Mirage-Effektes gemessen wird.

7. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleich gemäß Hauptanspruch zwischen den beiden Meßorten bzw. Fest körpern jeweils der Kontrastverlauf über die Frequenz (Quo tientenbildung bei Amplitudensignalen, Differenz der Pha senwerte in Abhängigkeit von der Modulationsfrequenz) ge bildet wird.

8. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Span nungszustand des Festkörpers am zu untersuchenden Ort auf grund der Kontraständerung und/oder des Kontrastverlaufes über die Frequenz f₁ detektiert wird.

9. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Span nungszustand des Festkörpers am zu untersuchenden Ort de tektiert wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß mit Hilfe des frequenzab hängigen Kontrastverlaufes über ein iteratives Verfahren eine tiefenabhängige, thermische Diffusivität bzw. die tie fenabhängigen Kennwerte aus dem frequenzabhängigen Kon trastverlauf rekonstruiert werden und über deren Änderung auf den Tiefenverlauf des Spannungszustandes des untersuch ten Festkörpers geschlossen wird.

11. Vorrichtung zur Erkennung von Spannungszuständen, insbesondere Eigenspannung, Druckspannung oder Zugspannung, in einem Energie absorbierenden Festkörpers mit folgenden Merkmalen:

- es ist eine Quelle zur Aussendung einer intensitäts modulierten, energieführenden Anregungsstrahlung mit einer Modulationsfrequenz f vorgesehen, die eine An regungsfläche A auf dem Festkörper bestrahlt;
- es ist eine Meßvorrichtung zur Registrierung der Ener gieantwort des Festkörpers bezüglich Intensität und/ oder Phasenverschiebung zur Modulationsfrequenz auf einer Meßfläche m auf dem Festkörper vorgesehen;
- es ist eine Vorrichtung zum Durchfahren einer Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsfrequenzen f_i der An regungsstrahlung vorgesehen;
- es ist ein elektronisches System vorgesehen, das einen Vergleich des Intensitäts- und/oder Phasenverlaufs zwischen einem Standardfestkörper gleichen Materials oder einem anderen Ort des Festkörpers und dem zu un tersuchenden Festkörper über die Frequenzen f_i vor nimmt.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Meßfläche m um so viel kleiner als A ist und m innerhalb A liegt, daß Einflüsse aus den Randbereichen vernachlässigbar sind.

13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung zur Registrierung des IR-Signals mittels Detektor ge eignet ist.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorrichtung zusätzlich auch zur Registrierung des Mirage-Effektes geeignet ist.

15. Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprü che 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle der energieführenden Strahlung ein Laser vorge sehen ist.

16. Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprü che 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Energieantwort des Festkörpers ein Infra rotdetektor vorgesehen ist.

17. Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprü che 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches System vorgesehen ist, das geeignet ist, zwischen den beiden Meßorten bzw. Festkörpern jeweils den Kontrastverlauf über die Frequenz (Phasen- bzw. Ampli tudenkontrast) zu errechnen.

18. Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprü che 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches System vorgesehen ist, das geeignet ist, den Spannungszustand des Festkörpers am zu untersu chenden Ort aufgrund der Kontraständerung und/oder des Kon trastverlaufes über die Frequenz f_i zu detektieren.

19. Vorrichtung gemäß einem der vorgehenden Ansprü che 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches System vorgesehen ist, das geeignet ist, den Spannungszustand des Festkörpers am zu untersu chenden Ort aufgrund einer Rekonstruktion der Diffusivität über das frequenzabhängige Antwortverhalten des Festkörpers zu detektieren.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß das elektronische System auch geeignet ist, mit Hilfe des frequenzabhängigen Kon trastverlaufes über ein iteratives Verfahren eine tiefen abhängige, thermische Diffusitität zu rekonstruieren und über deren Änderung den Tiefenverlauf des Spannungszustan des des untersuchten Festkörpers zu erkennen.