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Mikro-Röntgen-Tomograph

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik

Institut für Verfahrenstechnik

G10

Universitätsplatz 2

39106 Magdeburg

Tel.:+49 391 6758783

Fax:+49 391 6742762

http://www.fvst.ovgu.de/ivt.html

ivt@ovgu.de

Gerätebeschreibung

Zur Charakterisierung und zerstörungsfreien Untersuchung von Partikeleigenschaften auf dreidimensionaler Ebene steht der BMBF-Forschergruppe NaWiTec seit April 2009 ein Röntgentomographiesystem zur Verfügung. Das Gerät erlaubt die Messung von Poren- und Volumenverteilungen sowie der inneren Mikrostruktur von Einzelpartikeln, Partikelschüttungen oder jeglicher Art von Fasermaterialien. Die Finanzierung des Gerätes erfolgte mit Unterstützung des Kultusministeriums des Landes Sachsen-Anhalt.

Der CT-Alpha der Firma Procon X-ray zeichnet sich durch einen großräumigen Probenraum aus, sodass eine berührungslose Manipulation durch Trocknung oder mechanische Beanspruchung zwischen den Messungen durch interne Einbauten ermöglicht werden kann. Die Röntgenröhre verfügt über mehrere Targetmaterialien, die austauschbar und damit an die jeweilige Messaufgabe anpassbar sind. Die maximale Röhrenspannung beläuft sich auf 160 kV, ein kleinstmöglicher Brennfleck von 1 Mikrometer Größe kann realisiert werden. Durch diesen Brennfleck wird auch die maximal mögliche Auflösung des Tomographen auf ca. 1 Mikrometer limitiert. Prüflinge von bis zu 5 cm Ausdehnung in jede Raumrichtung und einem Gewicht bis zu 5 kg können vermessen werden. Die verwendete Röntgenröhre ist ein Transmissions- oder Direktstrahler. Dies bietet den Vorteil eines großen Öffnungswinkels.

Das Detektorfeld weist eine Größe von 10 x 10 cm auf. Dies entspricht 2300 x 2300 Pixeln, die mit Grauwertinformationen während der Messung belegt werden. Durch die Rotation des Probenkörpers während der Messung wird aus dieser 2-dimensionalen Information dann ein Volumendatensatz, die Pixel erhalten dann auch eine Tiefeninformation und werden von nun an als Voxel bezeichnet. Der verwendete Detektor lässt sich als indirekt konvertierender Detektor einordnen. Das bedeutet: Die Energie der Röntgenstrahlung wird in optisches Licht umgewandelt und dann über Photodioden detektiert.

Zur Steuerung des Tomographen wird die Software VOLEX des Fraunhofer Instituts für integrierte Systeme eingesetzt. Die Auswertung der Volumendatensätze erfolgt mittels der Software MAVI des Fraunhofer Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik. Durch enge Kooperation mit den Fraunhofer Instituten wird eine permanente Weiterentwicklung und Anpassung der Software-Pakete an die individuellen Bedürfnisse der Partikeltechnik ermöglicht.

Die Abbildungen zeigen jüngste Forschungsergebnisse zu einer Agglomeratstruktur, dem isolierten Mantel eines Einzelgranulates sowie der Porenstruktur eines Fasermaterials.