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Tomographische Mikroskopie mit Mikrofokusröhre an der Empa

 

 

Zwischen der industriellen Tomographie mit einer Auflösung bis 50 µm und der tomographischen Mikroskopie an Synchrotrons mit 1 µm Auflösung ist die Mikrotomographie mit Mikrofokusröhren positioniert mit einer Auflösungsgrenze von 10 µm bzw. 0,3 % des grössten durchstrahlten Querschnittes.

Abriss von verdrilltem Spulendraht (rechts) vor der Verlötung

Die tomographische Mikroskopie ist als zerstörungsfreie Untersuchungsmethode gefragt, wenn die zu erfassenden Details für Oberflächenmethoden unzugänglich sind und das Eröffnen mit einem mechanischen Schnitt das Untersuchungsobjekt für weitere nachfolgende Untersuchungen unbrauchbar macht oder der mechanische Schnitt die zu erfassenden Details zerstört. Weiter liefert die dreidimensionale tomographische Mikroskopie von Schaum- und Verbundwerkstoffen wertvolle Daten in Ergänzung zur stereologischen Analyse.

 

Eine von 600 Projektionen

Datenerfassung: Das Objekt wird schrittweise um einen Winkel von 180 oder 360 Winkelgrad gedreht und bei jedem Winkelschritt eine digitale Radiographie bzw. eine Projektion erstellt. So entstehen z.B. 600 Radiographen im Winkelabstand von 0.6 Grad.

 

Eines von total 80 Schnittbildern

Im Computer wird durch gefilterte Rückprojektion ein dreidimensional gerastertes Volumenbild erzeugt. Dieses besteht aus einem Stapel von ebenen Schnitten. Der Stapel lässt sich mit Hilfe eines guten Auswerteprogrammes schnell durchblättern.

 

Orthogonaler Schnitt

An besonders interessanten Stellen geben orthogonale Schnitte zusätzlichen Einblick in die Strukturen.

 

Das Objekt als 3D-Oberfläche Abmessungen 18 x 12 x 2 mm

Aus dem Volumenbild lassen sich Oberflächenbilder rechnen. Diese Oberflächenbilder sind stets Grenzflächenbilder. Sie sind definiert als Menge der Punkte, an denen der Grauwert bzw. die Dichte des Werkstoffes eine bestimmte Schwelle erreicht. So lassen sich Objektoberflächen oder die räumliche Verteilung von Einschlüssen anschaulich darstellen.

 

Tomographische Mikroskopie mit Röntgenröhren, insbesondere Mikrofokusröhren, kann heute mit kommerziell erhältlichen Systemen betrieben werden. Die Anlage an der Empa, mit welcher die hier abgebildeten Aufnahmen gemacht wurden, ist eine Mehrzweckanlage für Radioskopie und Tomographie, vorwiegend für bestimmte Forschungsprojekte eingesetzt, in welcher die EMPA noch andere Leistungen erbringt als die Lieferung der Volumendatensätze.

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