Rekor Baru Termografi Sinar X

Tech

Para peneliti di Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie ( HZB ) telah mengembangkan teknik tomografi sinar-X baru yang mampu memecahkan rekor 1000 tomogram per detik. Mikroskop dapat digunakan untuk memantau proses yang sangat cepat dalam material dengan resolusi spasial yang tinggi.

Computed tomography (CT) adalah alat pencitraan medis yang populer di mana bagian tubuh dirontgen dari semua sisi untuk menghasilkan gambar tiga dimensi dari struktur internal. Teknik ini juga ideal untuk analisis material yang tidak merusak. Di sini, radiasi sinkrotron intens digunakan untuk mendapatkan gambar resolusi spasial skala mikron dalam 3D dan untuk memantau proses dan perubahan cepat dalam sampel.

Pada tahun 2019, tim peneliti yang dipimpin oleh Francisco Garcia Moreno dari HZB berhasil merekam 200 tomogram per detik menggunakan teknik mereka, yang kemudian mereka juluki tomoskopi – dalam analogi dengan radioskopi. Memang, jumlah tomogram per detik (tps) setara dengan jumlah frame per detik (fps) yang digunakan untuk menggambarkan urutan gambar sinar-X 2D.

Resolusi spasial dan temporal yang tinggi

Dalam karya terbaru ini, Garcia Moreno dan rekan memanfaatkan sinar X02DA TOMCAT  dari  Sumber Cahaya Swiss di  Institut Paul Scherrer di Swiss. Para peneliti menempatkan sampel mereka di atas meja berputar berkecepatan tinggi, yang dikembangkan di lab mereka. Kecepatan sudut tabel, yang dapat mencapai 500 Hz, dapat disinkronkan secara sempurna dengan kecepatan akuisisi kamera CMOS kecepatan tinggi yang digunakan untuk memotret setiap sampel. Mereka memperoleh gambar dengan memasukkan sampel ke dalam wadah boron nitrida silinder berongga dalam tahap rotasi dan memanaskannya menggunakan dua laser inframerah 150 W.

Teknik yang mencapai resolusi spasial hanya 7,6 m pada 100 tps dan 8,2 m pada 1000 tps, dapat mengambil 40 proyeksi 2D sampel dalam satu milidetik. Proyeksi ini kemudian ditumpuk satu sama lain untuk membuat tomogram sampel.

Untuk menguji teknik mereka, Garcia Moreno dan rekannya mencatat perubahan yang sangat cepat yang terjadi saat kembang api dibakar (mengikuti penyalaan menggunakan laser inframerah). Proses pembakaran eksotermal ini secara teknologi penting dan melepaskan sejumlah besar panas dan muka gelombang pembakaran bergerak secepat 1–100 mm/s. Muka gelombang ini sulit untuk dicitrakan menggunakan teknik konvensional.

Para peneliti juga mencitrakan dendrit yang terbentuk dalam paduan pengecoran aluminium-germanium dan aluminium-bismut saat mereka mengeras, dan pertumbuhan dan penggabungan gelembung dalam busa aluminium-silikon-tembaga cair. Penggabungan ini adalah proses yang tidak diinginkan tetapi sayangnya umum dalam busa tersebut, yang menarik, bahan ringan dari mana mobil listrik masa depan mungkin dibangun.

Eksperimen radioskopi dan tomoskopi sebelumnya mengungkapkan waktu pecah film kurang dari 1 ms dan waktu koalesensi (waktu untuk membentuk gelembung baru) 0,5-1,2 ms. Skala waktu seperti itu sekarang dapat diakses dengan resolusi temporal dari teknik tomoskopi baru, kata para peneliti, dan akan memungkinkan wawasan tentang morfologi, ukuran, dan ikatan silang gelembung-gelembung ini – faktor penting dalam hal membuat komponen yang kuat dan kaku secara mekanis. .

Penelitian ini dirinci dalam Materi Lanjutan .

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *