Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
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Live- und in-situ-Analyse

Strukturanalyse mit 3D-Computertomographie und Rasterelektronenmikroskopie

Beim zweidimensionalen Röntgen können im Tomographen Live-Bilder mit Bildwiederholraten von bis zu fünf Bildern pro Sekunde aufgenommen werden. Damit können Bauteile live und in-situ unter betriebsnahen Bedingungen wie z. B. definierter Temperatur, Betriebsspannung, Luftfeuchte, Gaszusammensetzung oder mit Kühlwasser analysiert werden. Auf diese Weise lassen sich Defekte nachweisen, die nur unter bestimmten Betriebsbedingungen auftreten. 

Live-Aufnahme: Funktionsdemonstrator einer einfach aufgebauten pulsierenden Heatpipe (PHP)

Die PHP ist mit dem Arbeitsfluid Wasser befüllt; der Tomograph macht die Verteilung von Flüssig- und Gasphase des Wassers sichtbar – auch bei optisch undurchsichtigen Wänden. Während sich die PHP im Tomographen befindet, wird sie an der Unterseite mit einem gewickelten Heizdraht beheizt. Sobald der Temperaturgradient und damit der Druckgradient entlang der PHP ein gewisses Maß erreichen, beginnt die pulsierende Bewegung der Fluidsegmente. Wird die Heizerleistung reduziert, nimmt die Bewegungsintensität der Segmente wieder ab.

Live-Aufnahme: Funktionsdemonstrator einer schaltbaren Heatpipe mit integriertem Magnetventil

Bei geöffnetem Ventil kann in der Heatpipe Fluid strömen; ein effektiver Wärmetransport findet statt. In geschlossenem Zustand ist die Heatpipe »ausgeschaltet«. Das Magnetventil befindet sich im Vakuum und wird durch einen an der Heatpipe befestigten Elektromagneten bewegt und damit geschaltet. Die Stromversorgung des Elektromagneten befindet sich in der Röntgenkammer, so dass der Schaltvorgang »live« als bewegtes Röntgenbild untersucht werden kann. Die Wandung der Heatpipe besteht aus 1 mm dickem Edelstahl; zusätzlich ist der Ventilbereich von einer 5 mm dicken gesinterten Kapillarstruktur aus Kupfer umgeben. Trotz der hohen Wandstärken dieser schweren Materialien kann der Aufbau problemlos durchleuchtet werden. Das Innenleben ist gut erkennbar. Die Live-Aufnahmen belegen, dass sich das Magnetventil durch den Elektromagneten schalten lässt.