Ett internationellt forskarlag vid Swiss Light Source (SLS) har satt ett nytt världsrekord i tomografi med hjälp av ett roterande provbord utvecklat vid HZB. Med 208 tredimensionella tomografiska röntgenbilder per sekund, de kunde dokumentera de dynamiska processer som är involverade i skumning av flytande aluminium. Metoden presenteras i tidskriften Naturkommunikation.

Det precisionsroterande provbordet designat på HZB roterar runt sin axel med flera hundra varv per sekund med extrem precision. HZB-teamet ledde Dr. Francisco García-Moreno kombinerade det roterande provbordet med precisionsoptik och uppnådde ett världsrekord på över 25 tomografiska bilder per sekund med hjälp av BESSY II EDDI-strållinjen 2018.

Nu laget, tillsammans med gruppen som leds av prof. Marco Stampanoni från Paul Scherrer Institute (PSI), har tagit nytt världsrekord på SLS. För att åstadkomma detta, de satte upp det roterande provbordet tillsammans med förbättrad optik, och använde ultrasnabb bildinsamling och dataöverföringshastigheter vid SLS:s TOMCAT-instrument. "Över 200 tomografiska bilder per sekund kan nu förvärvas - och det under mätintervall på bara flera minuter, " säger García-Moreno. Termen tomoskopi myntades för denna nya avbildningsmetod.

Tomoskopi:Ny avbildningsmetod

Dr Christian Schlepütz från PSI betonar:"Den enorma volymen datapaket som genereras under varje tomoskopi måste överföras och lagras med den extremt höga datahastigheten på åtta gigabyte per sekund."

Varje enskild bild måste beräknas från mätdata. Bilderna får sedan ytterligare automatisk bearbetning som underlättar kvantitativ analys. För att hantera behandlingen av flera terabyte data från varje experiment, Dr. Paul Kamm från HZB har utvecklat och implementerat unik dedikerad bearbetningsprogramvara.

Partnerna i detta samarbete har använt den nya avbildningsmetoden för att observera dynamiska processer i stor detalj vid hög tidsupplösning som sker under skumning av flytande aluminium. På det här sättet, processer som äger rum under bildandet av skum i smälta metaller kan undersökas och förstås bättre. Detta är viktigt för att uppnå optimal materialfördelning och jämn porbildning i skummet, som senare botas, så att skummet kan användas i lättviktskonstruktion.

Metallskum för lätt konstruktion

Metallskum är en viktig klass av material för lätt konstruktion, och de är ett fördelaktigt föremål för undersökning för den nyutvecklade avbildningsmetoden, eftersom flytande metall är till stor del okänslig för strålningsskador, och de uppnådda bildhastigheterna är extremt väl lämpade för skumningsfenomen.

Ultrasnabb datortomoskopi kan också ge intressanta insikter i många andra processer. Till exempel, den skulle kunna användas för att undersöka hur material förändras under lasersvetsning eller vad som händer när batterier överhettas på grund av kortslutning (termisk runaway).

Forskarna vid HZB och PSI arbetar nu med att öka rotationshastigheten för att ytterligare öka den tidsmässiga upplösningen av mätningarna.