MLZ is a cooperation between:

Technische Universität München> Technische Universität MünchenHelmholtz-Zentrum Geesthacht> Helmholtz-Zentrum GeesthachtForschungszentrum Jülich> Forschungszentrum Jülich
Logo

MLZ

Lichtenbergstr.1
85748 Garching

ANTARES

Kalte Neutronen-Radiographie- und Tomographie-Station

ANTARES ANTARES


Die Neutronen-Radiographie-Anlage ANTARES befindet sich am kalten Neutronenkanal SR4a des FRM II. Basierend auf dem Lochkamera-Prinzip mit einer variablen Blende in der Nähe des Strahlausgangs bietet die Anlage die Möglichkeit zum flexiblen Einsatz mit hoher Auflösung und hohem Fluss. ANTARES bietet zwei unterschiedliche Detektorpositionen in den Kammern 2 und 3, die je nach den Anforderungen für Strahlgröße, Neutronenfluss und Ortsauflösung gewählt werden können. Beide Kammern bieten reichlich Platz für von Anwendern bereitgestellte Experimentausrüstung oder Probenumgebung; die Kammer 2 hat eine Dacherhöhung für Krystaten.

Kammer 1 ist separat zugänglich für die optionale Montage von Strahl und Spektrum beinflussenden Geräten, die vom Anwender gestellt werden können. An dieser Stelle bietet ANTARES auch einen Geschwindigkeitsselektor, eingebaute Optionen wie einen Doppelkristall-Monochromator, Interferenzgitter sowie einen Be-Filter, sämtlich leicht im Standard-User-Betrieb zu verwenden.

Zusätzlich können wir für eine komplementäre Untersuchung mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 1 μm ein 300-kV-Mikrofokus-Röntgen-CT-Setup zur Verfügung stellen.

Typische Anwendungen

Die ANTARES Neutronenradiographie-Anlage wurde ähnlich einer Röntgen-Anlage konzipiert, um Radiographien und Computertomographien von Proben zu liefern. Die gewonnenen Informationen sind oft komplementär zu Röntgen-Messungen, dabei sind die wichtigsten Eigenschaften zum einen die hohe Durchdringung von Metallen (Fe ~ 4 – 5 cm, Al ~ 20 – 30 cm, Pb ~ 10 – 20 cm) und zum anderen die hohe Empfindlichkeit für Wasserstoff. Deshalb können metallische Maschinenteile ebenso sowie Flüssigkeiten, Dichtungsmassen und Kunststoffe im Inneren von Metallteilen visualisiert werden. Zudem können auch flüssige Kontrastmittel zur Riss- und Hohlraum-Detektion eingesetzt werden.

Beispiele von verschiedenen Techniken und ihre typischen Anwendungen:

  • Standard-Neutronenradiographie: Feuchtigkeit im Sandstein, O-Ringe in Maschinenteilen, pyrotechnische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, Brennstoffzellen
  • Computertomographie: Geologische Proben, Mineralphasen, Hohlräume in Kohlefaser-Strukturen (mit Kontrastmittel), Maschinenteile, biologische Proben wie Lungengewebe
  • Kontinuierliche Radioskopie: Radiographie mit Video-Geschwindigkeit von dynamischen Prozessen wie in Kühlschränken oder Wasserkochern
  • Stroboskopische Bildgebung: Visualisierung von repetitiven Prozessen mit hoher zeitlicher Auflösung: Ölverteilung im laufenden Verbrennungsmotoren
  • Phasenkontrast: Kantenverstärkung, Aluminiumschäume, Grenzflächen zwischen ähnlichen Legierungen
  • Energie / Wellenlängen-Scan: Scannen für Bragg-Kanten, verschiedene Phasen oder Identifizierung von Materialien, Prüfung von Schweißverbindungen.
  • Polarisierte Neutronenbildgebung: Metallurgische Homogenität ferromagnetischer Materialien, Grundlagenforschung über ferromagnetische Phasenübergänge, Visualisierung von Magnetfeldprofilen
  • Neutronen-Gitter-Interferometrie: Messung des räumlich aufgelösten SANS- oder USANS-Signals von Proben. Detektierung von Mikrostrukturen auf Längenskalen von 500 nm – 10 μm, porösen Materialien, magnetischen und supraleitenden Wirbelgitterdomänen
Probenumgebungen

FRM II Standard-Probenumgebung verwendbar mit ANTARES

  • Closed-Cycle-Kryostaten CC, CCR: T = 50 mK – 300 K
  • Öfen: T = 300 K – 2100 K
  • Kühlwasser und Druckluft
Technische Daten

Kollimation und Fluss an der Probe

  • L/D = 200, 4 · 108 n cm-2 s-1
  • L/D = 400, 1 · 108 n cm-2 s-1
  • L/D = 800, 2,6 · 107 n cm-2 s-1
  • L/D = 8000, 2,6 · 105 n cm-2 s-1
  • Strahlgröße bis zu 35 × 35 cm2

Neutronenstrahl-Optik (optional)
*Doppel-Kristall-Monochromator:

  • 1,4 Å ≤ λ ≤ 6,0 Å (1 % < Δλ/λ < 3 %)

*Neutronen-Geschwindigkeitsselektor:
  • 3,0 Å ≤ λ ≤ 8 Å (Δλ/λ = 10 %)
  • Neutronen-Gitter-Interferometer:
    • Empfindlich auf Längenskalen 500 nm – 10 μm
  • Strahlfilter:
    • Cd-Filter für epithermische Radiographie
    • Be-Filter, um Wellenlängen mit λ < 4 Å zu unterdrücken
    • Saphir-Filter zur Unterdrückung von schnellen Neutronen
  • 3He Neutronen-Spin-Filter-Polarisator
  • Polarisierende Superspiegel-V-Kavität

Probentisch
XY-Phi-Tisch:

  • Kapazität: 500 kg
  • Translation: x = 800 mm, y = 600 mm
  • Drehtisch: 360°-Drehung
  • zusätzlicher 5-Achs-HUBER Tisch mit hoher Präzision für kleine Proben (< 10kg)

Detektor-Systeme

  • verschiedenen Detektorsysteme mit räumlichen Auflösungen bis zu 30 µm
  • Kamera mit Spiegel und Szintillator-Schirm in verschiedenen Größen von 6 x 6 cm² bis 40 x 40 cm², Szintillator-Dicke von 10 µm bis 200 µm, plus Röntgen-Szintillatoren
  • Standard-Detektor: ANDOR gekühlte CCD-Kamera, 2048 × 2048 Pixel, 16 Bit
  • Schnell gekühlte wissenschaftliche CMOS-Kamera: ANDOR Neo 2560 × 2160 Pixel, 16 Bit, bis zu 50 fps Vollbild
  • Verstärkte triggerbare iStar ANDOR gekühlte CCD-Kamera, 1024 × 1024 pixels, 16 bit
  • Intensivierte NTSC Video-Kamera (30 fps) mit analogem Framegrabber, MPEG-2 und DivX-Aufnahme
  • DürrDental Image Plate Scanner für beliebige Speicherfolien, Fokusgröße von 12,5 bis 100 µm
  • Fuji BAS 2500 Image Plate scanner, Fokusgröße 25 bis 100 µm
  • Röntgen-und Neutronen-Bildplatten
  • MAR345 Image Plate-Detektor, 345 mm Durchmesser, N-sensitive Image Plate

Instrumentverantwortliche

Dr. Burkhard Schillinger
Telefon: +49 (0)89 289-12185
E-Mail:

Dr. Michael Schulz
Telefon: +49 (0)89 289-14718
E-Mail:

ANTARES
Telefon: +49 (0)89 289-14815

Antares
© TUM

Betreiber

TUM

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu ANTARES in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). ANTARES: Cold neutron radiography and tomography facility. Journal of large-scale research facilities, 1, A17. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-42

Zitat bitte stets einschließlich DOI.

Galerie

ANTARES
ANTARES
© B. Ludewig
ANTARES Anwendungsbeispiel
ANTARES Anwendungsbeispiel

Radiographie eines Motors

Am Instrument ANTARES
Am Instrument ANTARES
Antares draufsicht
Antares draufsicht
Spektrum ANTARES
Spektrum ANTARES

MLZ is a cooperation between:

Technische Universität München> Technische Universität MünchenHelmholtz-Zentrum Geesthacht> Helmholtz-Zentrum GeesthachtForschungszentrum Jülich> Forschungszentrum Jülich