Un team di ricerca internazionale presso la Swiss Light Source (SLS) ha stabilito un nuovo record mondiale di tomografia utilizzando una tavola rotante per campioni sviluppata presso l'HZB. Con 208 immagini radiografiche tomografiche tridimensionali al secondo, sono stati in grado di documentare i processi dinamici coinvolti nella schiumatura dell'alluminio liquido. Il metodo è presentato sulla rivista Comunicazioni sulla natura.

La tavola rotante di precisione progettata presso l'HZB ruota attorno al proprio asse a diverse centinaia di giri al secondo con estrema precisione. Il team HZB guidato dal Dr. Francisco García-Moreno ha combinato la tavola rotante per campioni con un'ottica di precisione e ha raggiunto un record mondiale di oltre 25 immagini tomografiche al secondo utilizzando la linea di luce BESSY II EDDI nel 2018.

Ora la squadra, insieme al gruppo guidato dal Prof. Marco Stampanoni dell'Istituto Paul Scherrer (PSI), ha raggiunto un nuovo record mondiale a SLS. Per realizzare questo, hanno installato la tavola rotante del campione insieme a un'ottica migliorata, e ha utilizzato l'acquisizione di immagini ultraveloce e velocità di trasferimento dati con lo strumento TOMCAT di SLS. "Ora è possibile acquisire oltre 200 immagini tomografiche al secondo, e durante intervalli di misurazione di pochi minuti, " dice García-Moreno. Il termine tomoscopia è stato coniato per questo nuovo metodo di imaging.

Tomoscopia:nuovo metodo di imaging

Il Dr. Christian Schlepütz di PSI sottolinea:"L'enorme volume di pacchetti di dati generati durante ogni tomoscopia deve essere trasmesso e archiviato alla velocità di trasmissione estremamente elevata di otto gigabyte al secondo".

Ogni singola immagine deve essere calcolata dai dati di misurazione. Le immagini ricevono quindi un'ulteriore elaborazione automatica che facilita l'analisi quantitativa. Al fine di gestire l'elaborazione di diversi terabyte di dati da ciascun esperimento, Il Dr. Paul Kamm dell'HZB ha sviluppato e implementato un software di elaborazione dedicato unico.

I partner di questa collaborazione hanno utilizzato il nuovo metodo di imaging per osservare con grande dettaglio i processi dinamici ad alta risoluzione temporale che si verificano durante la formazione di schiuma di alluminio liquido. In questo modo, i processi che avvengono durante la formazione della schiuma nei metalli fusi possono essere studiati e meglio compresi. Ciò è importante per ottenere una distribuzione ottimale del materiale e una formazione uniforme dei pori nella schiuma, che è poi guarito, in modo che la schiuma possa essere utilizzata nella costruzione leggera.

Schiume metalliche per costruzioni leggere

Le schiume metalliche sono una classe importante di materiali per la costruzione leggera, e sono un vantaggioso oggetto di indagine per il metodo di imaging di nuova concezione, poiché il metallo liquido è in gran parte insensibile ai danni da radiazioni, e le velocità di imaging raggiunte sono estremamente adatte ai fenomeni di formazione di schiuma.

La tomoscopia computerizzata ultraveloce potrebbe anche fornire spunti interessanti su molti altri processi. Per esempio, potrebbe essere utilizzato per studiare come cambiano i materiali durante la saldatura laser o cosa succede quando le batterie si surriscaldano a causa di cortocircuiti (fuga termica).

I ricercatori dell'HZB e del PSI stanno ora lavorando per aumentare la velocità di rotazione per aumentare ulteriormente la risoluzione temporale delle misurazioni.