Uma equipe HZB desenvolveu uma mesa rotativa de precisão engenhosa na linha de luz EDDI em BESSY II e combinou-a com uma ótica particularmente rápida. Isso permitiu que documentassem a formação de poros em grãos de metal durante os processos de formação de espuma a 25 imagens tomográficas por segundo - um recorde mundial.

A qualidade dos materiais geralmente depende do processo de fabricação. Em fundição e soldagem, por exemplo, a taxa na qual a fusão solidifica e a microestrutura resultante da liga são importantes. Com espumas metálicas, também depende exatamente de como ocorre o processo de formação de espuma. Para compreender totalmente esses processos, é necessário ter capacidade de detecção rápida. As imagens tomográficas 3-D mais rápidas até agora foram obtidas na fonte de raios-X BESSY II operada pelo Helmholtz-Zentrum Berlin.

O Dr. Francisco Garcia-Moreno e sua equipe projetaram uma mesa giratória com rotação ultra-estável em torno de seu eixo a uma velocidade constante. A alta precisão é vital, porque qualquer queda em torno do eixo de rotação ou mesmo desvios mínimos na velocidade de rotação impediriam o cálculo confiável da tomografia 3-D. Embora as soluções disponíveis comercialmente, que custam várias centenas de milhares de euros, permitem até 20 imagens tomográficas por segundo, os físicos de Berlim conseguiram desenvolver uma solução significativamente mais barata e ainda mais rápida.

"Meus dois alunos de doutorado na Technische Universität Berlin produziram os próprios porta-amostras no torno, "diz Garcia-Moreno, que gosta de trabalhar em soluções para problemas técnicos complicados e possui muita habilidade. Componentes adicionais foram produzidos na oficina HZB. Além disso, Garcia-Moreno e sua colega Dra. Catalina Jimenez já haviam desenvolvido ótica especializada para a câmera CMOS rápida durante os estágios preliminares deste trabalho, que permitiu difração simultânea. Isso torna possível registrar aproximadamente 2.000 projeções por segundo, a partir da qual um total de 25 imagens tomográficas tridimensionais podem ser criadas.

Como primeiro exemplo, a equipe investigou grânulos de ligas de alumínio que se tornam uma espuma metálica quando aquecidos. Para fazer isso, eles montaram uma lâmpada infravermelha poderosa acima do granulado de metal para aquecer a amostra a cerca de 650 graus Celsius. Uma imagem tomográfica 3D completa com resolução espacial de 2,5 micrômetros (tamanho do pixel) foi gerada a cada 40 milissegundos. As quase 400 imagens tomográficas 3-D agora permitem detalhes, análise resolvida no tempo do processo à medida que ocorria.

"Queríamos desenvolver uma melhor compreensão de como os poros se formam nos grãos - se eles também atingem as superfícies dos grânulos e em que medida esse processo varia em diferentes grânulos, "explica Garcia-Moreno. É uma questão de relevância prática que também interessa à indústria. Isso porque grânulos de compostos metálicos podem preencher melhor formas complicadas durante a formação de espuma do que espumas fabricadas a partir de um bloco de metal. a peça moldada só será capaz de suportar tensões se os grãos também se ligarem fortemente uns aos outros durante a formação de espuma. Com a tomografia 3D ultrarrápida desenvolvida na BESSY II, isso agora pode ser observado com muita precisão, assim como uma infinidade de outros processos dinâmicos.

Uma vez que a linha de luz EDDI deve ser desmontada para a atualização de BESSY II para BESSY-VSR, Garcia-Moreno contatou outras fontes de raios-X e planeja estabelecer este método nesses locais.