Neutrontomografi:Indsigt i det indre af tænder, rodkugler, batterier, og brændselsceller

Et team af forskere ved Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) og European Spallation Source (ESS) har nu offentliggjort en omfattende oversigt over neutronbaserede billeddannelsesprocesser i det anerkendte tidsskrift Materialer i dag . Forfatterne rapporterer om den seneste udvikling inden for neutrontomografi, illustrerer de mulige anvendelser ved hjælp af eksempler på denne ikke-destruktive metode. Neutrontomografi har faciliteret gennembrud på forskellige områder såsom kunsthistorie, batteriforskning, tandpleje, energi materialer, industriel forskning, magnetisme, palæobiologi og plantefysiologi.

Neutroner kan trænge dybt ind i en prøve uden at ødelægge den. Ud over, neutroner kan også skelne mellem lette grundstoffer som brint, lithium og brintholdige stoffer. Fordi neutroner selv har et magnetisk moment, de reagerer på de mindste magnetiske egenskaber i materialet. Dette gør dem til et alsidigt og kraftfuldt værktøj til materialeforskning. Neutron tomografer, 2-D eller 3-D billeder, kan beregnes ud fra absorptionen af ​​neutronerne i prøven. Et verdenskendt team ledet af Dr. Nikolay Kardjilov og Dr. Ingo Manke arbejder med BER II, neutronkilden ved HZB, at udvide og forbedre neutrontomografimetoder.

I deres anmeldelsespapir forfatterne beskriver de seneste forbedringer inden for neutronbilleddannelse og præsenterer fremragende applikationer. Forbedringer i de senere år har udvidet den rumlige opløsning ned i mikrometerområdet. Dette er mere end 10 gange bedre end med typisk medicinsk røntgentomografi. Hurtigere billeder er også muligt nu, hvilket gør det muligt at observere processer i materialer, såsom målingerne af en brændselscelle under dens faktiske drift, der viser præcist, hvordan vandet er fordelt i den. Dette giver vigtig information til optimering af cellens design.

Anvendelser spænder fra observation af transport af lithium-ioner i batterier og styrkeanalyser af industrielle komponenter, til undersøgelser af tænder, knogler, og planters rødder, til ikke-destruktive analyser af historiske genstande som gamle sværd og ridderrustninger for at indhente information om historiske fremstillingsmetoder.

"Neutrontomografi er ekstremt alsidig. Vi arbejder på yderligere forbedringer og håber, at denne metode, som er meget efterspurgt, vil også være tilgængelig i moderne spallationskilder i fremtiden, " siger Nikolay Kardjilov.