Une équipe de recherche internationale de la Source lumineuse suisse (SLS) a établi un nouveau record du monde de tomographie à l'aide d'une table d'échantillonnage rotative développée au HZB. Avec 208 images radiographiques tomographiques tridimensionnelles par seconde, ils ont pu documenter les processus dynamiques impliqués dans le moussage de l'aluminium liquide. La méthode est présentée dans la revue Communications naturelles.

La table d'échantillonnage rotative de précision conçue au HZB tourne autour de son axe à plusieurs centaines de tours par seconde avec une précision extrême. L'équipe HZB dirigée par le Dr Francisco García-Moreno a combiné la table d'échantillonnage rotative avec une optique de précision et a atteint un record mondial de plus de 25 images tomographiques par seconde en utilisant la ligne de lumière BESSY II EDDI en 2018.

Maintenant l'équipe, avec le groupe dirigé par le Prof. Marco Stampanoni de l'Institut Paul Scherrer (PSI), a atteint un nouveau record du monde à SLS. Pour y parvenir, ils ont mis en place la table d'échantillons rotative avec une optique améliorée, et utilisé des taux d'acquisition d'images et de transfert de données ultra-rapides sur l'instrument TOMCAT du SLS. « Plus de 200 images tomographiques par seconde peuvent désormais être acquises, et cela pendant des intervalles de mesure de quelques minutes seulement, " dit García-Moreno. Le terme tomoscopie a été inventé pour cette nouvelle méthode d'imagerie.

Tomoscopie :nouvelle méthode d'imagerie

Le Dr Christian Schlepütz du PSI souligne :« L'énorme volume de paquets de données générés lors de chaque tomoscopie doit être transmis et stocké au débit de données extrêmement élevé de huit gigaoctets par seconde.

Chaque image individuelle doit être calculée à partir des données de mesure. Les images reçoivent alors un traitement automatique supplémentaire qui facilite l'analyse quantitative. Afin de gérer le traitement de plusieurs téraoctets de données de chaque expérience, Le Dr Paul Kamm du HZB a développé et mis en œuvre un logiciel de traitement dédié unique.

Les partenaires de cette collaboration ont utilisé la nouvelle méthode d'imagerie pour observer en détail les processus dynamiques à haute résolution temporelle qui se produisent lors du moussage de l'aluminium liquide. De cette façon, les processus qui se produisent lors de la formation de mousse dans les métaux en fusion peuvent être étudiés et mieux compris. Ceci est important pour obtenir une répartition optimale du matériau et une formation de pores uniforme dans la mousse, qui est ensuite guéri, de sorte que la mousse peut être utilisée dans une construction légère.

Mousses métalliques pour construction légère

Les mousses métalliques sont une classe importante de matériaux pour la construction légère, et ils sont un sujet d'investigation avantageux pour la méthode d'imagerie nouvellement développée, étant donné que le métal liquide est largement insensible aux dommages causés par les radiations, et les vitesses d'imagerie atteintes sont extrêmement bien adaptées aux phénomènes de moussage.

La tomoscopie informatique ultrarapide pourrait également fournir des informations intéressantes sur de nombreux autres processus. Par exemple, il pourrait être utilisé pour étudier comment les matériaux changent pendant le soudage au laser ou ce qui se passe lorsque les batteries surchauffent en raison de courts-circuits (emballement thermique).

Les chercheurs du HZB et du PSI travaillent désormais à augmenter la vitesse de rotation afin d'augmenter encore la résolution temporelle des mesures.