幾年前,在美國發生了一件特大黃金偽造案,轟動了整個金融界。一天,紐約一家金銀飾品公司從銀行金庫裏購來一批金塊進行熔化,突然發現這批貨是假的,因為在熔化的金黃色液態金子的表層,浮起了大量灰黑色的液態金屬。按說,偽造黃金是件不容易的事。因為,首先它有著特有的閃亮的金屬光澤,明眼人一眼就可分辨出真偽。其次,黃金的密度為19.3克/立方厘米,如果往裏麵摻入其他金屬,其密度就會變化,用密度測量儀器也很容易檢查出來。那麼,這批“金塊”作案者又是怎樣偽造出來的呢?後來經過專家們鑒定分析,才把這一謎團解開。原來,這些假金塊的芯子,是經過處理的金屬鎢,它的密度幾乎與黃金相同,外麵又裹上了一層薄薄的真金,叫人真假難辨,因此瞞過了收購人員的眼睛。
為了及早偵破此案,捉拿罪犯,警方認為應盡快找到一種無損識別這種假金塊的新方法。於是,他們將這一任務交給了一位見多識廣的技術專家。開始這位專家也感到此事十分棘手,後來有一次他到醫院看病,醫生對他做超聲檢查啟發了他:超聲既然可以隔著肚皮窺探體內器官,何不用它來透視一下假金塊的“肚內貨色”呢?為此,他特意找來一台專門用來檢測材料的超聲探測儀,對真假金塊一一進行識別試驗。結果,奇跡出現了,在探測儀探頭銳利的“目光”下,假金塊原形畢露,無一漏網。根據這位專家的建議,警方為每一黃金收購處配置了一台超聲探測儀。不久,依靠這種儀器在收購處當場查獲了一個出賣假金塊的案犯,一舉破獲了這個偽造金塊的犯罪團夥。
聽了上麵的故事,你一定會問:超聲為什麼這麼神通廣大,能識別真假金塊呢?其實這裏麵的道理很簡單。大家知道,超聲有很強的穿透本領,它能在金屬中像光線一樣沿著直線傳播。如果在傳播過程中遇到另外一種物質(別的金屬或空氣層),它就會在兩種物質的分界麵上發生反射而產生回波。超聲探測儀探頭上,有超聲發射器和接收器,分別負責超聲的發射和回波的接收。把探頭緊壓在金塊的一個表麵上,每隔一定時間向金塊內部發射一束超聲信號。如果是真金塊,探測儀的顯示屏上就會出現一前一後兩個尖峰,即發射波和底麵回波。如果“金塊”是金皮包著鎢芯的假貨,那麼“金塊”裏麵又多了兩個分界麵,這樣顯示屏上在發射波和底麵回波中間,就會多出兩個尖峰。根據這兩個尖峰在顯示屏上的距離,還可推算出鎢芯的厚度和包金的厚度。超聲探測儀就是這樣憑著它那“火眼金睛”巧破黃金案的。
用來檢測金屬材料的超聲探測儀,是1942年美國科學家費爾斯頓發明的,它主要是用來探測材料內部缺陷的,因此又叫超聲探傷儀。許多金屬製件,像鋼梁、鍋爐、齒輪、轉軸等,因鑄造、加工、焊接等方麵原因,內部往往出現氣泡、砂眼、裂縫等缺陷。如果不及早把它們檢測出來,輕則影響使用壽命,重則要造成重大事故。但缺陷在材料內部,從外表是根本無法發現它們的。最早是用X射線或者γ射線方法,來探測這些缺陷,但X射線穿透力較差,它最多隻能穿過30厘米的金屬層,因此不能檢測大型機件;γ射線隻能發現大的缺陷,對於小於4毫米的缺陷就無能為力了;而利用超聲來對材料“探傷”,效果就不一樣了。超聲能穿透幾十米的金屬層,能發現極小的砂眼和極細的裂縫,而且設備輕巧,使用方便迅速。現在有一種超聲鋼軌探傷列車,上麵裝有超聲探傷儀。列車一邊行駛,還可以一邊探查鋼軌有無裂紋,每小時探查的鋼軌達30~40千米。近半個世紀以來,運載火箭、宇宙飛船、人造衛星、航天飛機等現代化的航天工具陸續出現。它們在上天之前,都要進行一番認真“體檢”的。而擔負“體檢”任務的“醫生”,就是超聲探測儀。