Ett HZB -team har utvecklat ett genialiskt precisionsrotationsbord vid EDDI -strålen på BESSY II och kombinerat det med särskilt snabb optik. Detta gjorde det möjligt för dem att dokumentera bildandet av porer i metallkorn under skumprocesser med 25 tomografiska bilder per sekund - ett världsrekord.

Materialkvaliteten beror ofta på tillverkningsprocessen. Vid gjutning och svetsning, till exempel, den hastighet med vilken smältningarna stelnar och den resulterande mikrostrukturen hos legeringen är viktig. Med metalliskt skum, det beror också på exakt hur skumningsprocessen sker. För att förstå dessa processer fullt ut krävs snabb avkänning. De snabbaste 3D-tomografiska bilderna hittills har nu uppnåtts med BESSY II-röntgenkällan som drivs av Helmholtz-Zentrum Berlin.

Dr Francisco Garcia-Moreno och hans team har konstruerat en skivspelare med extremt stabil rotation runt sin axel med konstant hastighet. Hög precision är avgörande, eftersom varje tumling runt rotationsaxeln eller till och med minimala avvikelser i rotationshastigheten skulle förhindra en tillförlitlig beräkning av 3D-tomografin. Även om kommersiellt tillgängliga lösningar som kostar flera hundra tusen euro tillåter upp till 20 tomografiska bilder per sekund, Berlins fysiker kunde utveckla en betydligt billigare lösning som är ännu snabbare.

"Mina två doktorander vid Technische Universität Berlin producerade provhållarna själva på svarven, "säger Garcia-Moreno, som tycker om att hitta lösningar på knepiga tekniska problem och har mycket hantverk själv. Ytterligare komponenter producerades i HZB -verkstaden. Dessutom, Garcia-Moreno och hans kollega Dr Catalina Jimenez hade redan utvecklat specialiserad optik för den snabba CMOS-kameran under de inledande stadierna av detta arbete, vilket möjliggjorde samtidig diffraktion. Detta gör det möjligt att spela in cirka 2000 projektioner per sekund, från vilka totalt 25 tredimensionella tomografiska bilder kan skapas.

Som ett första exempel, laget undersökte granuler av aluminiumlegeringar som blir ett metalliskt skum vid uppvärmning. Att göra detta, de monterade en kraftfull infraröd lampa ovanför metallgranulatet för att värma provet till cirka 650 grader Celsius. En komplett 3D-tomografisk bild med en rumslig upplösning på 2,5 mikrometer (pixelstorlek) genererades var 40:e millisekund. De nästan 400 tomografiska 3D-bilderna tillåter nu detaljerade, tidslöst analys av processen som den inträffade.

"Vi ville utveckla en bättre förståelse för hur porer bildas i kornen - om de också når granulatytorna och i vilken utsträckning denna process varierar i olika granulat, "förklarar Garcia-Moreno. Det är en fråga av praktisk relevans som också är av intresse för industrin. Detta beror på att granuler av metallföreningar kan fylla komplicerade former bättre vid skumning än skum tillverkade av ett metallblock. Men den formade delen kommer endast att klara påfrestningar om kornen också binder nära varandra under skumning. Med den supersnabba 3D-tomografi som utvecklats på BESSY II, detta kan nu observeras mycket exakt, liksom en mängd andra dynamiska processer.

Eftersom EDDI-strålen måste demonteras för uppgraderingen från BESSY II till BESSY-VSR, Garcia-Moreno har kontaktat andra röntgenkällor och planerar att etablera denna metod på dessa platser.