Contact

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

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

Motivation

Funktionsprinzip der Gamma-CT
Prinzipsskizze zum Aufbau und Durchführung einer Computertomographie.

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.


Hochauflösender Strahlungsdetektor am HZDR.

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)

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 einesTransformators

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 = 800 upm)


Publikationen


2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005 und älter




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