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_TITEL . Meilensteine - Forschen für die Welt von morgen

_TEXT . Uwe Hampel, Anja Bartho


Einmalige Einblicke in komplexe Strömungen


FZD Journal 05 / März 2010

FZD-Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, um Strömungen mit hoher Zeit- und Ortsauflösung zu untersuchen und sichtbar zu machen. Damit sind bisher einmalige Einblicke in solche Strömungen entstanden.

Wenn es darum geht, Strömungen zu untersuchen, sind die Wissenschaftler am Institut für Sicherheitsforschung weltweit gefragte Experten. Sie haben eine ganze Reihe von Messverfahren entwickelt, mit denen man komplexe Strömungen, in denen sich z.B. Flüssigkeiten und Gase vermischen, mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung untersuchen kann. Solche Mehrphasen-Strömungen bestimmen in vielen Bereichen der Energie und Verfahrenstechnik die Sicherheit und Effizienz von Prozessen und Anlagen.

Ein Meilenstein ist den Wissenschaftlern, so Abteilungsleiter Dr. Uwe Hampel, in den letzten Jahren mit der ultraschnellen Röntgentomographie gelungen. Dabei haben sie das Prinzip der klassischen Computertomographie so abgewandelt, dass sie in der Lage sind, bis zu 7.000 Bilder pro Sekunde zu erzeugen. Damit konnte die Bildrate medizinischer Computertomographen um mehrere Größenordnungen gesteigert werden. Bei dem von den Rossendorfer Wissenschaftlern entwickelten Gerät ROFEX wird der mechanisch rotierende Verbund von Röntgenquelle und Detektor, wie man ihn von der normalen Computertomographie kennt, durch einen schnell rotierenden Röntgenbrennfleck bei feststehendem Target und Detektorring ersetzt.

Mit dem ROFEX-Tomographen sind bisher einmalige Einblicke in Rohrströmungen entstanden (Bilder unten); gleichzeitig entwickeln die Wissenschaftler das Messverfahren methodisch weiter. Innerhalb eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Vorhabens arbeiten sie an einer Mehrebenen-Tomographie. In ihrer einfachsten Variante kann man damit eine Strömung in zwei Ebenen darstellen. Erhöhen die Wissenschaftler die Anzahl der abgebildeten Messebenen, gelingt sogar eine ultraschnelle dreidimensionale Visualisierung von Objekten, was bis heute mit keiner anderen Technik möglich ist. Außerdem arbeiten die FZD-Forscher daran, die noch verhältnismäßig niedrige Röntgenenergie durch den Einsatz eines Elektronenbeschleunigers soweit zu erhöhen, dass größere und komplexere Objekte aus Metall durchstrahlt werden können.

 

 

 



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Institut für Sicherheitsforschung im FZD
PD Dr. Uwe Hampel