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ANTARES

Kalte Neutronen-Radiographie- und Tomographie-Station

Dieses Instrument ist auf kalte Neutronen fokussiert. Alle hier angegebenen Parameter beziehen sich auf die aktuelle Betriebsphase des FRM II. Bitte kontaktieren Sie für alle Detailfragen (Experimentdauer etc.) vorab das Instrumentteam!

Instrumentschema ANTARES Instrumentschema ANTARES

Die Neutronen-Radiographie-Anlage ANTARES befindet sich am Strahlrohr SR4a des FRM II. Basierend auf dem Lochblende- und Flugrohr-Prinzip (kein Neutronenleiter) mit einer variablen Blende in der Nähe des Strahlausgangs bietet die Anlage die Möglichkeit zum flexiblen Einsatz für Bildgebung mit hoher Auflösung und hohem Fluss.

ANTARES bietet zwei unterschiedliche Detektorpositionen, 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 Strahlaufbereitungskammer ist separat zugänglich für die optionale Montage von Geräten zur Anpassung von Strahlgeometrie und Spektrum, die vom Anwender gestellt werden können. An dieser Stelle bietet ANTARES auch eingebaute Optionen wie einen Geschwindigkeitsselektor, ein Gitterinterferometer und einen Doppelkristall-Monochromator, welche im Standard-User-Betrieb verfügbar sind.

Das thermische Neutronenspektrum an ANTARES ist in Abb. 5 (Galerie) dargestellt. ANTARES bietet einen hohen Neutronenfluss von ca. 6 · 107 n cm-2 s-1 bei einer typischen Kollimation von L/D = 500. Je nach Fragestellung kann die Kollimation durch die Verwendung verschiedener Lochblenden angepasst werden.

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

Anwendungen

Die Neutronenradiographie-Anlage ANTARES ist darauf ausgelegt Radiographien und Computertomographien von Proben zu liefern, welche häufig komplementär zu Röntgenaufnahmen sind. 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. Typische Anwendungen sind in Archäologie, Paläontologie, Biologie, den Life Sciences, Magnetismus und in der zerstörungsfreien Prüfung von funktionskritischen Bauteilen.

Verfügbare Techniken:
  • Neutronenradiographie von statischen Proben und dynamischen Prozessen mit bis zu einigen 100 Bildern pro Sekunde (abhängig von der Ortsauflösung)
  • Computertomographie (einige Sekunden pro Scan bis zu einigen Stunden, abhängig von der Ortsauflösung)
  • Neutronen-Gitterinterferometrie (ortsaufgelöste USANS Streuung an Strukturen von 100 nm bis 10 µm)
  • Bragg-Kanten-Messungen (nach Absprache)
  • Polarisierte Neutronenbildgebung (nach Absprache)
Instrumentspezifische Probenumgebung
  • 100 kN Zugprüfmaschine
  • 3He Kryostat (min. 500 mK)
  • 300 mT normalleitender Magnet
  • Vakuumofen bis 400°C
Technische Daten
Strahleigenschaften
  • Standard-Kollimation von L/D = 500 an der Probenposition mit einem Fluss von 6.4 · 107 n cm-2 s-1
  • Kollimationsverhältnis einstellbar von L/D = 250 bis 7200
  • Strahlgröße bis zu 35 × 35 cm²
Neutronenoptische Komponenten
  • Neutronen-Geschwindigkeitsselektor: 1.6 Å ≤ λ ≤ 3 Å (Δλ/λ = 20 %) oder 3.0 Å ≤ λ ≤ ca. 4 Å (Δλ/λ = 10 %)
  • Neutronen-Gitterinterferometer: Sensitiv auf USANS Streuung an Längenskalen von 100 nm – 10 µm
  • Filter für Bildgebung mit epithermischen Neutronen für größere Durchdringung
  • Doppelkristall-Monochromator: ca. 1.4 Å ≤ λ ≤ ca. 4.0 Å (1 % < Δλ/λ < 3 %)
  • Aufbau für Polarisationsanalyse mit 3He Polarisatoren
Probenpositionierung
  • Verschiedene Optionen abhängig von Probengröße und -Gewicht (10 kg … 500 kg)
Detektorsysteme
  • Kamera- und szintillatorbasierte Systeme mit Ortsauflösungen bis hinunter zu einigen µm
    • Standard Detektor: gekühlte ANDOR CCD Kamera, 2048 × 2048 Pixel, 16 bit
    • Schnelle, gekühlte CMOS Kamera: ANDOR Neo 2560 × 2160 Pixel, 16 bit, bis 50 fps bei Vollbild
    • Bildverstärkte Hochgeschwindigkeits-CMOS Kamera, 1920 × 1080 Pixel mit 2000 fps
  • Imaging Plate-Leser mit Neutronen- und Röntgen-Imaging Plates (Fokusgröße 12.5 µm)

Instrumentverantwortliche

Dr. Burkhard Schillinger
Telefon: +49 (0)89 289-12185
E-Mail: burkhard.schillinger@frm2.tum.de

Dr. Michael Schulz
Telefon: +49 (0)89 289-14718
E-Mail: michael.schulz@frm2.tum.de

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

Betreiber

TUM

News

ANTARES offers a new quadruple neutron computed tomography system

ANTARES offers a new quadruple neutron computed tomography system

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Publikationen

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

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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
ANTARES Abb. 5
ANTARES Abb. 5

Thermisches Spektrum

© MLZ

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