Neutronentomographie: Einblick ins Innere von Zähnen, Wurzelballen, Batterien und Brennstoffzellen

Neues aus der Forschung

Meldung vom 05.06.2018

Einen umfassenden Überblicksbeitrag über bildgebende Verfahren mit Neutronen hat ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Europäischen Spallationsquelle ESS im renommierten Fachjournal Materials Today (Impaktfaktor 21,6) publiziert. Die Autoren berichten über die neuesten Entwicklungen in der Neutronentomographie. An Beispielen zeigen sie die Einsatzmöglichkeiten dieser zerstörungsfreien Methode auf. Neutronentomographien haben Durchbrüche in der Zahnmedizin, Kunstgeschichte, Pflanzenphysiologie, Paläobiologie, Batterieforschung oder Werkstoffanalyse ermöglicht.


180605-2152_medium.jpg
 
Auch Fossilien wie dieser 250 Mio. Jahre alte Lystrosaurus-Schädel lassen sich mit Neutronentomographie zerstörungsfrei untersuchen.
Nikolay Kardjilov, Ingo Manke, Robin Woracek, André Hilger, John Banhart
Advances in neutron imaging
Materials Today 2018
DOI: 10.1016/j.mattod.2018.03.001


Neutronen dringen tief ins Innere der Probe ein, ohne sie dabei zu zerstören. Darüber hinaus unterscheiden Neutronen auch leichte Elemente wie Wasserstoff, Lithium oder Wasserstoff-haltige Substanzen voneinander. Weil sie selbst ein magnetisches Moment besitzen, reagieren sie auf kleinste magnetische Strukturen im Materialinnern. Dies macht Neutronen zu einem vielseitigen und mächtigen Werkzeug für die Materialforschung. Aus der Absorption der Neutronen in der Probe lassen sich 2D- oder 3D-Abbildungen errechnen, sogenannte Neutronentomographien. An der Neutronenquelle des HZB, dem BER II, arbeitet ein weltweit renommiertes Team um Dr. Nikolay Kardjilov und Dr. Ingo Manke daran, die Methoden der Neutronentomographien stetig zu erweitern und zu verbessern.

In ihrem Übersichtsbeitrag beschreiben die Autoren die neuesten Verbesserungen in der Neutronenbildgebung und stellen herausragende Anwendungen vor. Verbesserungen in den letzten Jahren haben die räumliche Auflösung bis in den Mikrometerbereich gesteigert. Das ist mehr als zehnmal genauer als medizinische Röntgentomographien. Auch sind nun raschere Aufnahmen möglich, was es auch erlaubt, Prozesse in Materialien zu beobachten: Ein Beispiel sind die „in operando“-Messungen einer Brennstoffzelle im laufenden Betrieb, die zeigen, wie genau sich Wasser in der Brennstoffzelle verteilt. Dies liefert wichtige Hinweise für das optimale Design der Zelle.


 
Neutronentomographie zeigt, wie sich nach Torsion (links) oder Zugspannung (rechts) verschiedene Kristallphasen im Material verteilen.

Die Einsatzmöglichkeiten reichen von der Beobachtung des Lithium-Ionentransports in Batterien und Festigkeitsanalysen von Industriekomponenten über Untersuchungen an Zähnen oder Knochen oder dem Wurzelwerk von Pflanzen bis hin zur zerstörungsfreien Analyse von historischen Objekten wie alten Schwertern und Ritterrüstungen, um Hinweise auf Fertigungsmethoden früherer Zeiten zu erhalten.

“Die Neutronentomographie ist extrem vielseitig nutzbar. Wir arbeiten daran, weitere Verbesserungen zu erreichen, und hoffen, dass diese stark nachgefragte Methode künftig auch an modernen Spallationsquellen zur Verfügung steht“, sagt Nikolay Kardjilov.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 07.12.2018

Tausend Mal schneller als Flash-Speicher: Schnelles Speichermaterial im Neutronenlicht

Neuartige Phasenwechselmaterialien könnten tausend Mal schneller und dabei erheblich langlebiger sein als bis ...

Meldung vom 07.12.2018

Meilenstein für bERLinPro: Photokathode mit hoher Quanteneffizienz

Ein Team am HZB hat den Herstellungsprozess von Photokathoden optimiert und kann nun Photokathoden mit hoher Q ...

Meldung vom 06.12.2018

Universität Göttingen erforscht in internationalem Team Helium-Schweif eines Exoplaneten

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Instituts für Astrophysik der Universität Göttingen ...

Meldung vom 06.12.2018

Drei Komponenten auf einem Chip

Wissenschaftlern der Universität Stuttgart und des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT gelingt wichti ...

Meldung vom 05.12.2018

Lichtblitze aus dem Plasmaspiegel

Physiker des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik, der Ludwig-Maximilians- Universität München und der Um ...

Meldung vom 05.12.2018

Zweite Chance für Galileo-Satelliten

Aufgrund einer Fehlfunktion der Soyuz-Oberstufe erreichten zwei Galileo-Satelliten im August 2014 nicht ihre v ...

Meldung vom 03.12.2018

Die Kraft des Vakuums

Wissenschaftler der Theorie-Abteilung des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) am ...

Meldung vom 30.11.2018

Von der Natur lernen

Designregeln für belastbare Stromnetze und biologische Sensornetze.

Meldung vom 28.11.2018

Ein Jet von Atomen – Erste Linse für extrem ultraviolettes Licht entwickelt

Wissenschaftler vom Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) haben die erste ...

Meldung vom 28.11.2018

Supermikroskop beobachtet Lithium-Atome auf Wanderschaft - Einblicke in Minibatterie aus Graphen

Man kann es schlicht und einfach eine Sensation nennen, was hier Wissenschaftlern aus Stuttgart, Ulm und Dresd ...

Meldung vom 26.11.2018

Erfolgreiche zweite Experimentrunde mit Wendelstein 7-X

Die von Juli bis November an der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) ...

Meldung vom 26.11.2018

Thermoelektrische Kühlung wird fit für die Mikrotechnologie

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung haben die Herstellung thermoele ...

Meldung vom 26.11.2018

Selbstorganisierte, molekulare Monolagen für effiziente Perowskit-Solarzellen

Ein Team am HZB hat ein neues Verfahren entdeckt, um effiziente Kontaktschichten in Perowskit-Solarzellen zu r ...

Meldung vom 23.11.2018

Auf dem Weg zum Beschleuniger auf dem Mikrochip

Elektrotechniker am Fachgebiet Beschleunigerphysik der TU Darmstadt entwickeln ein Konzept eines lasergetriebe ...

Meldung vom 23.11.2018

Ultrakalter „Quantencocktail“

Die experimentelle Untersuchung von ultrakalter Quantenmaterie ermöglicht die Erforschung von quantenmechanis ...


24.11.2018:
Kosmische Schlange


11.05.2018:
Vorsicht, Glatteis!


Newsletter

Neues aus der Forschung