Un equipo de HZB ha desarrollado una mesa giratoria de precisión ingeniosa en la línea de luz EDDI en BESSY II y la ha combinado con una óptica particularmente rápida. Esto les permitió documentar la formación de poros en granos de metal durante los procesos de formación de espuma a 25 imágenes tomográficas por segundo, un récord mundial.

La calidad de los materiales depende a menudo del proceso de fabricación. En fundición y soldadura, por ejemplo, la velocidad a la que se solidifican las masas fundidas y la microestructura resultante de la aleación es importante. Con espumas metálicas, también depende de cómo se lleve a cabo exactamente el proceso de formación de espuma. Para comprender estos procesos por completo se requiere una capacidad de detección rápida. Las imágenes tomográficas en 3D más rápidas hasta la fecha se han obtenido ahora en la fuente de rayos X BESSY II operada por Helmholtz-Zentrum Berlin.

El Dr. Francisco García-Moreno y su equipo han diseñado un plato giratorio con rotación ultraestable alrededor de su eje a una velocidad constante. La alta precisión es vital, porque cualquier giro alrededor del eje de rotación o incluso desviaciones mínimas en la velocidad de rotación impedirían el cálculo confiable de la tomografía 3D. Mientras que las soluciones disponibles comercialmente que cuestan varios cientos de miles de euros permiten hasta 20 imágenes tomográficas por segundo, los físicos de Berlín pudieron desarrollar una solución significativamente más barata que es incluso más rápida.

"Mis dos estudiantes de doctorado de la Technische Universität Berlin produjeron ellos mismos los portamuestras en el torno, "dice García-Moreno, que disfruta resolviendo soluciones a problemas técnicos complicados y posee mucha destreza por sí mismo. Se produjeron componentes adicionales en el taller de HZB. Además, García-Moreno y su colega la Dra. Catalina Jiménez ya habían desarrollado ópticas especializadas para la cámara CMOS rápida durante las etapas preliminares de este trabajo. lo que permitió la difracción simultánea. Esto permite registrar aproximadamente 2000 proyecciones por segundo, a partir de las cuales se pueden crear un total de 25 imágenes tomográficas tridimensionales.

Como primer ejemplo, El equipo investigó gránulos de aleaciones de aluminio que se convierten en espuma metálica cuando se calientan. Para hacer esto, montaron una potente lámpara de infrarrojos sobre el granulado de metal para calentar la muestra a unos 650 grados Celsius. Se generó una imagen tomográfica tridimensional completa con una resolución espacial de 2,5 micrómetros (tamaño de píxel) cada 40 milisegundos. Las casi 400 imágenes tomográficas tridimensionales ahora permiten Análisis resuelto en el tiempo del proceso tal como ocurrió.

"Queríamos desarrollar una mejor comprensión de cómo se forman los poros en los granos, si también alcanzan las superficies de los gránulos y en qué medida este proceso varía en diferentes gránulos". "explica García-Moreno. Es una cuestión de relevancia práctica que también es de interés para la industria. Esto se debe a que los gránulos de compuestos metálicos pueden llenar formas complicadas mejor mientras hacen espuma que las espumas fabricadas a partir de un bloque de metal. Sin embargo, la pieza moldeada solo podrá resistir la tensión si los granos también se unen estrechamente entre sí durante la formación de espuma. Con la tomografía 3D ultrarrápida desarrollada en BESSY II, esto ahora se puede observar con mucha precisión, al igual que una multitud de otros procesos dinámicos.

Dado que la línea de luz EDDI debe desmantelarse para la actualización de BESSY II a BESSY-VSR, García-Moreno se ha puesto en contacto con otras fuentes de rayos X y planea establecer este método en esos lugares.