Perspektiven der Bauteilprüfung mit Neutronen
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Perspektiven der Bauteilprüfung mit Neutronen 10.3.2015, 4. Bodensee Aerospace Meeting Outline: • Motivation • Voraussetzung bei ProxiVision • Neutronen-Detektion – Perspektiven • Zukünftige Entwicklungen
Transcript of Perspektiven der Bauteilprüfung mit Neutronen
Perspektiven der Bauteilprüfung
mit Neutronen
10.3.2015, 4. Bodensee Aerospace Meeting
Outline:
• Motivation
• Voraussetzung bei ProxiVision
• Neutronen-Detektion – Perspektiven
• Zukünftige Entwicklungen
ProxiVision Anwendungsfelder
Motivation
Neutronen (thermisch) Röntgen
Vorteile:
• Guter Kontrast bei Kunststoffen
• Durchdringung von Metallen
Motivation
Rose in Bleiflasche(Neutronenradiographie)
Komplementäres Verfahren zu
Gamma/Röntgen
Motivation
CF-18 Hornet
Neutron radiography of the rudder showing water in honeycomb structure
• Messung in 2001, RCAF
• Wasser in Composite Struktur
• Neutronenquelle: Reaktor(Nachteile: hoher logistischer Aufwand,
Verfügbarkeit)
Beispiel: Neutronenradiographie
Motivation
Microchannel plate (MCP)(Jede Pore ist ein Elektronenvervielfacher)
Neutronendetektion mit 10B-dotierten MCPs
ProxiVision Bildverstärker(empfindlich für Licht, z.B. UV für missile warning)
Voraussetzungen bei ProxiVision
Neutroneneinfang:10B + n -> 7Li + 4He + 2.79 MeV
7Li
10B
α
Secondary
Electrons
e- e-e-
e-e-
coating to
release e-
Elektronik (Ort+Zeit)Auflösung ca. 50 µm, 1 µs
Effizienz 30 – 50 % (5 – 25 meV)
Neutronendetektion mit 10B-dotierten MCPs
10B-MCP entwickelt von
Voraussetzungen bei ProxiVision
MCP Neutronendetektor
mit Vakuumpumpe(A. Tremsin, University of California)
ProxiVision Neutronendetektor� kompakt versiegelt = kachelbar
� ungepumpt = vibrationsfrei
(Kommerzialisierung)
Neutronendetektoren
Aktive Fläche 10 x 10 cm2
Voraussetzungen bei ProxiVision
Neutronentomographie einer Patrone
aufgenommen mit 10B-MCPs
Berechnetes Ergebnis
aus 201 Aufnahmen über 180 °
(ca. 9 h Messzeit)
3D-Schnitt
400 µm Pulverkörner
Neutronen-Detektion – Perspektiven
Fahrgestellnummern (B. Schillinger, TUM)
Fahrgestellnummern
abgeschliffenSpuren vom Einschlagen im Metall noch
am Neutronenbild erkennbar(Aufnahme nicht mit 10B-MCPs)
Neutronen-Detektion – Perspektiven
Materialspannungen in Metallen
(Bragg-Edge; R. Woraceck, A. Tremsin)Zugprobe
Aus „Bragg Edges“ bestimmte Materialspannung (gemittelt in Bestrahlungsrichtung)
Typ. „Bragg Edge“
Plot: Zählrate gegen Wellenlänge
(Geschwindigkeit) der Neutronen
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Neutronen-Detektion – Perspektiven
Neutronenwellenlänge aus Flugzeit
ein Vorteil von MCPs
Gepulste
Neutronenquelle
MCP-Detektor liefert
Ort (~50 µm) + Zeitinformation (~1 µs)
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Puls besteht aus
langsamen & schnellen
Neutronen
Neutronen-Detektion – Perspektiven
Phasen-Tomographie (Bragg Edge)
Woraceck et al., Adv. Mater. 2014, 26, 4069–4073
• Gute Durchdringung von
Neutronen erlaubt die Messung
der Phase tief im Material
• Phasen identifiziert durch Lage
der Bragg-Kanten
Neutronen-Detektion – Perspektiven
Imaging mit kompakter Neutronenquelle?
Links: Neutronenquelle
Oben: Radiographie
Bilder: Phoenix Nuclear Labs
(phoenixnuclearlabs.com)
• Ziel: Neutronenquelle für
Produktionsumgebungen
• Kommerzielles Produkt
• Interessent US Army:
NDT von Munition,
z.B. Artilleriegeschossen
• Avisierter thermischer
Neutronenfluss bis zu
106 n/cm2/s @ 1m
Zukünftige Entwicklungen
Cargo Screening – suche nach nuklearen
Gefahrstoffen
Passive Detektion in Portalen „Active Interrogation“Einstrahlen von schnellen Neutronen.
Simultane Messung der Antwort bestehend
aus γ, schnellen und langsamen Neutronen.
Kernwaffenmaterial = charakteristische Antwort
Zukünftige Entwicklungen
