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同步辐射可以用来观察金属泡沫的形成

导读 瑞士光源的一个国际研究小组利用在HZB开发的旋转样品台创造了断层扫描的新世界记录。凭借每秒208张3D断层X射线图像,它们可以记录泡沫铝液
2021-08-23 18:22:09

瑞士光源的一个国际研究小组利用在HZB开发的旋转样品台创造了断层扫描的新世界记录。凭借每秒208张3D断层X射线图像,它们可以记录泡沫铝液的动态过程。该方法发表在《自然通讯》杂志上。

HZB设计的精密旋转样品台,以每秒几百转的速度绕轴旋转,精度极高。HZB团队负责人FranciscoFarca-Moreno博士将旋转样品台与精密光学仪器相结合,并在2018年利用BESSY II EDDI光束线实现了每秒25张以上断层图像的世界纪录。

现在,该团队与保罗舍勒研究所(PSI)的马尔科斯塔潘尼教授领导的团队一起,在SLS中创造了新的世界纪录。为了实现这一目标,他们设置了旋转样品台和改进的光学元件,并在SLS TOMCAT仪器上使用超快速图像采集和数据传输速率。加西亚-莫雷诺说:“现在每秒钟可以获得200多张断层图像,而且测量间隔只有几分钟。术语断层扫描就是为这种新的成像方法而产生的。

断层摄影:一种新的成像方法

PSI的ChristianSchleptz博士强调:“每次断层扫描期间生成的大量数据包必须以每秒8gb的极高数据速率传输和存储。”

每个单独的图像必须从测量数据中计算出来。然后,图像接受额外的自动处理,便于定量分析。为了在每个实验中处理几万亿字节的数据,HZB的保罗卡姆博士开发并实现了一个独特的特殊处理软件。

合作伙伴使用一种新的成像方法,以高时间分辨率观察液态铝发泡过程中的动态过程。这样,可以研究和更好地理解在熔融金属中泡沫形成过程中发生的过程。这对于在随后固化的泡沫中实现最佳的材料分布和均匀的孔隙形成是重要的,从而泡沫可以用于轻质结构。

金属泡沫,轻质结构

金属泡沫是轻质结构的重要材料,是新发展的成像方法的有利研究课题,因为液态金属对辐射损伤非常不敏感,达到的成像速度非常适合发泡现象。

超快速计算机断层扫描还可以为许多其他过程提供有趣的见解。例如,它可以用来研究激光焊接过程中材料如何变化,或者当电池因短路(热失控)而过热时会发生什么。

HZB和PSI的研究人员正在努力提高转速,以进一步提高测量的时间分辨率。

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