Takket være en verdensrekord i tomografi, synkrotronstråling kan bruges til at se, hvordan metalskum dannes

Et internationalt forskerhold ved den schweiziske lyskilde (SLS) har sat en ny verdensrekord for tomografi ved hjælp af et roterende prøvebord udviklet på HZB. Med 208 tredimensionale tomografiske røntgenbilleder i sekundet, de var i stand til at dokumentere de dynamiske processer, der er involveret i opskumning af flydende aluminium. Metoden præsenteres i tidsskriftet Naturkommunikation.

Præcisionsrotationsprøvebordet designet på HZB roterer omkring sin akse ved flere hundrede omdrejninger i sekundet med ekstrem præcision. HZB-teamet ledede Dr. Francisco García-Moreno kombinerede det roterende prøvebord med præcisionsoptik og opnåede en verdensrekord på over 25 tomografiske billeder pr. Sekund ved hjælp af BESSY II EDDI-strålelinjen i 2018.

Nu er teamet, sammen med gruppen ledet af prof. Marco Stampanoni fra Paul Scherrer Institute (PSI), har opnået en ny verdensrekord på SLS. For at opnå dette, de opsatte det roterende prøvebord sammen med forbedret optik, og brugte ultrahurtig billedoptagelse og dataoverførselshastigheder ved SLS's TOMCAT-instrument. "Over 200 tomografiske billeder i sekundet kan nu erhverves - og det i løbet af måleintervaller på kun flere minutter, "siger García-Moreno. Udtrykket tomoskopi blev opfundet for denne nye billeddannelsesmetode.

Tomoskopi:Ny billeddannelsesmetode

Dr. Christian Schlepütz fra PSI understreger:"Den enorme mængde datapakker, der genereres under hver tomoskopi, skal transmitteres og lagres med den ekstremt høje datahastighed på otte gigabyte pr. Sekund."

Hvert enkelt billede skal beregnes ud fra måledataene. Billederne modtager derefter yderligere automatisk behandling, der letter kvantitativ analyse. For at håndtere behandlingen af ​​flere terabyte data fra hvert forsøg, Dr. Paul Kamm fra HZB har udviklet og implementeret unik dedikeret bearbejdningssoftware.

Partnerne i dette samarbejde har brugt den nye billeddannelsesmetode til at observere dynamiske processer i detaljer med høj tidsopløsning, der opstår under skumdannelse af flydende aluminium. På denne måde, processer, der finder sted under dannelsen af ​​skum i smeltede metaller, kan undersøges og forstås bedre. Dette er vigtigt for at opnå optimal materialefordeling og ensartet poredannelse i skummet, som senere helbredes, så skummet kan bruges i let konstruktion.

Metalskum til let konstruktion

Metalskum er en vigtig klasse af materialer til let konstruktion, og de er et fordelagtigt undersøgelsesemne for den nyudviklede billeddannelsesmetode, da flydende metal stort set er ufølsom over for strålingsskader, og de opnåede billedhastigheder er særdeles velegnede til skummende fænomener.

Ultrahurtig computertomoskopi kunne også give interessant indsigt i mange andre processer. For eksempel, det kan bruges til at undersøge, hvordan materialer ændres under lasersvejsning, eller hvad der sker, når batterier overophedes på grund af kortslutninger (termisk løbende).

Forskerne ved HZB og PSI arbejder nu på at øge rotationshastigheden for yderligere at øge den tidsmæssige opløsning af målingerne.