Computertomographie im Kleinstmaßstab
Die Eigenschaften eines Produktes hängen maßgeblich von der inneren Struktur, Beschaffenheit und Homogenität der einzelnen Partikeln oder Agglomeraten ab. Chemisch identische Produkte, hergestellt in verschiedenen Verfahren können durch unterschiedliche Porosität oder der inhomogenen Verteilung des Bindemittels, stark abweichende Eigenschaften aufweisen.
Die Mikroröntgentomographie (Microtomography, Micro-CT) bietet die Möglichkeit die innere Struktur von kleinen Objekten zerstörungsfrei und ohne aufwendige Probenpräparation zu analysieren. Für eine röntgentomographische Analyse werden mehrere hundert Aufnahmen der Probe unter verschiedenen Betrachtungswinkeln getätigt. Durch Kombination der Aufnahmen werden mittels eines speziellen Rekonstruktionsalgorithmus Querschnittsbilder der Probe erzeugt, sogenannte Tomogramme. Diese können zu einer vollständigen dreidimensionalen Struktur der Probe zusammengesetzt und mit bildanalytischen Methoden dreidimensional analysiert werden.
Die Röntgenaufnahmen und Tomogramme zeigen die räumliche Massendichteverteilung in der Probe (Grauwerte). Bei bekannten Inhaltsstoffen und deren Massedichten können so unterschiedliche Bestandteile einer Probe identifiziert und deren räumliche Verteilung in der Probe analysiert werden.
Die räumliche Auflösung des am Institut vorhandenen Gerätes (Skyscan 1272) beträgt 0,45 µm.
Interessante Anwendungsbeispiele sehen Sie nachfolgend
“Aus den Aufnahmen der wir durch Rekonstruktion eine 3D Darstellung erzeugt. Eine Bildbearbeitung und nachfolgende Bildanalyse im dreidimensionalen Raum erlaubt die Extraktion von Strukturmerkmalen, wie z.B. Risse, Lufteinschlüsse oder Fehlstellen. Diese Strukturmerkmale können nach Größenverteilung, Form, Lage im 3D-Raum etc. ausgewertet werden. Die Videos zeigen eine Visualisierung dieser Strukturmerkmale.
Im Beispiel 1 sind Luftblasen in das Material eingeschlossen, deren Größe und Verteilung ermittelt wurde. Fehlstellen zeigen sich gegen Ende des Videos in 2 hellen Zonen.
Beispiel 2 zeigt die Feuchteverteilung (blaue Zonen) einer hygroskopischen Granulatschüttung. Deutlich zu erkenne ist die Bildung von Kapillarbrücken zwischen den Granulaten. Die Granulate selbst sind grau-transparent dargestellt. Fehlstellen in den Granulaten sind als orangefarbene Zonen gekennzeichnet.
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