Ultraschnelle Röntgentomografie mit gescanntem Elektronenstrahl

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Die Untersuchung hochtransienter Mehrphasenströmungsprozesse in der angewandten und Grundlagenforschung erfordert die Verfügbarkeit einer räumlich und zeitlich hochauflösenden Messtechnik, die gleichzeitig nichtinvasiv, flexibel einsetzbar und kostengünstig sein soll. Ein aussichtsreiches Messverfahren ist eine Röntgencomputertomografie mit gescanntem Elektronenstrahl. Innerhalb des beantragten Projektes soll die Realisierbarkeit dieser Technik für das Problemfeld der Mehrphasenströmungen demonstriert werden. Dazu wird gemeinsam mit der Partnerinstitution, dem Institut für Kernenergetik und Energiesysteme an der Universität Stuttgart, eine Versuchsanordnung mit elektronisch abgelenkter Elektronenstrahl-Röntgenquelle und einem hochauflösenden Detektorbogen entwickelt und aufgebaut. Weiterhin werden spezielle Bildrekonstruktionsalgorithmen für die schnelle Röntgen-CT nach dem Limited-Angle-Rekonstruktionsprinzip sowie der Vollwinkel-Bildrekonstruktion unter besonderer Berücksichtigung des axialen Versatzes entwickelt und erprobt. Ziel ist die Demonstration einer experimentellen Computertomografie mit bis zu 10.000 Schnittbildern pro Sekunde sowie 0,5 mm räumlicher Auflösung. Weiterhin soll ein Ansatz zu einer ultraschnellen Volumentomografie entwickelt und erprobt werden, der die Grenzen heutiger Anordnungen und Verfahren deutlich überschreitet. Für den Methodenvergleich sowie die Erprobung von Aufnahmetechnik und Bildrekonstruktion werden ausgewählte Demonstrationsexperimente an Mehrphasenströmungen (Wasser-Gas-Gemische, Flüssigmetall-Gas-Gemische, Partikelströmungen) durchführt. Die Arbeiten des Antragstellers umfassen die Detektorentwicklung sowie die Bildrekonstruktion. Durch den Kooperationspartner (IKE, Uni Stuttgart) soll eine angepasste Strahlablenkeinheit entwickelt, aufgebaut und optimiert werden.