Contact

Dr. André Bieberle
Experimental Thermal Fluid Dynamics
a.bieberleAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2913
Fax: 12913, 2383

Prof. Dr. Uwe Hampel
Head Experimental Thermal Fluid Dynamics
u.hampel@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2772
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Gammastrahlen-Computertomographie (Gamma-CT)

Motivation

Für die Bestimmung von Phasenanteil- bzw. Phasengrenzflächen-Verteilungen (Gas, Flüssigkeit, Festkörper) in industriellen Strömungsmaschinen, wie beispielsweise Axialverdichter, Pumpen, hydrodynamische Kupplungen oder thermohydraulischen Versuchsanlagen, wurde am HZDR in den letzten Jahren ein räumlich hochauflösendes und transportables Gamma-Computertomographie-Messsystem (Gamma-CT) entwickelt und etabliert. Mit dem Einsatz eines 137Cs (662 keV Photonenenergie) Gammastrahlers können Objekte aus radiologisch dichtem Material (Aluminium oder Stahl) berührungslos durchdrungen werden - bei gleichzeitiger Darstellung von geringfügigen Dichteunterschieden innerhalb des Untersuchungsobjekts.

Prinzip

Für eine tomographische Aufnahme wird entweder eine relative Drehbewegung des Messsystems zum Untersuchungsobjekt realisiert (klassische CT) oder eine Eigenrotation des Untersuchungsobjektes genutzt (winkelaufgelöste CT), um mehrere hunderte Durchleuchtungsprojektionen aus verschiedenen Winkelpositionen aufzunehmen. Aus dieser Projektionsdatenmatrix (Sinogramm) kann anschließend mit Hilfe von CT-Rekonstruktionsalgorithmen ein überlagerungsfreies Schnittbild generiert werden. Bei der winkelaufgelösten CT können alle mit konstanter Drehzahl rotierenden Bestandteile des Untersuchungsobjektes, zum Beispiel rotierende Flüssigkeits- oder Gasfelder, rekonstruiert werden.

Funktionsprinzip der Gamma-CT

Prinzipsskizze zum Aufbau und Durchführung einer Computertomographie.

Details

  • Isotopenquelle (137Cs, E = 662 keV, A = 180 GBq)
  • 320 Szintillationsdetektoren (2 x 8 mm² aktive Fläche)
  • Räumliche Auflösung ca. 2 mm
  • Energieauflösung ca. 25 %
  • Wechselwirkungseffizienz ca. 75 % (662 keV)
  • Datenübertragung per USB 2.0 oder Ethernet
  • Schnellstes Ausleseintervall 23 µs (USB 2.0)
  • Thermische Stabilisierung ( < 1 K)
Hochauflösender Gammastrahlungdetektorbogen

Hochauflösender Strahlungsdetektor am HZDR.

Gamma-ray CT @ HZDR



Rückprojektion einer Turbokupplung

Rekonstruktion einer Turbokupplung
mittels gefilterter Rückprojektion

Gamma-CT Anlage

Gamma-CT-Messsystem am HZDR.

Fotogalerie und Messergebnisse


Schnittbild einer
Schlauchpumpe

Foto eines Trafos Trafo - Reko

Schnittbild eines
Transformators

Baumscheibe - Foto Baumscheibe - Reko

Schnittbild eines
Baumstammes

Phasenverteilung in einer Turbokupplung

Schnittbilder einer Turbokupplung
für Pumpen- und Turbinenrad bei
gleichbleibenden Betriebsbedingungen.

Beispiel für die tomographische
Rekonstruktion der
Gasverteilung in einer Axialpumpe
bei Zweiphasenbetrieb
(Aufnahme mit 64-Element-Detektor).

Radiographien eines chemischer Reaktors

Radiographie der Flüssigkeitsverteilung
in einem chemischen Reaktor, bei dem
die enthaltene Flüssigkeit mit einem
Rührer bewegt wird. Unterschiedliche
Geschwindigkeiten haben unterschiedlich
stark ausgeprägte Trombenbildungen zur
Folge, was die Reaktionsfreudigkeit
beeinflusst.
vl.: 0 upm; U = 125 upm; U = 800upm

Publikationen


2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005 und älter


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