Upload
satin
View
31
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Beröringsfri 3D-avbildning av pellets med röntgenbaserad mikrotomografi. Fredrik Forsberg Avd. för Experimentell mekanik Luleå tekniska universitet. Innehåll. Bakgrund till förstudie Avbildning av pellets med röntgenbaserad mikrotomografi - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
[email protected] | 2009-11-25
Beröringsfri 3D-avbildning av pellets med röntgenbaserad mikrotomografi
Fredrik Forsberg
Avd. för Experimentell mekanik
Luleå tekniska universitet
[email protected] | 2009-11-25
1. Bakgrund till förstudie
2. Avbildning av pellets med röntgenbaserad mikrotomografi• Grön torkad pellet - sfäriskt prov med diameter 4.5 mm• Sintrad pellet - fullstor “sfärisk” pellet med diameter 13-16 mm
3. Slutsatser och framtidsutsikt
Innehåll
[email protected] | 2009-11-25
Bakgrund till förstudieKort beskrivning av avhandling
[email protected] | 2009-11-25
Bakgrund till förstudieKort beskrivning av avhandling
I avhandlingen presenteras en metod för 3D avbildning och analys av inre deformationer i icke-homogena material.
Det undersökta materialet avbildas med Röntgenbaserad mikrotomografi – först i obelastat och sedan i belastat tillstånd.
De två avbildningarna analyseras sedan med en 3D mönster-igenkänningsmetod, kallad Volymkorrelation, vilket resulterar i en 3D karta som beskriver den deformation som uppkommit inuti materialet vid belastningen.
Denna metod ger oss därför en kvantitativ bestämning av hur materialet påverkas av ett visst belastningsfall, i varje punkt inuti provet.
[email protected] | 2009-11-25
MetodbeskrivningVid en tomografisk avbildning tas ca 1000 röntgenbaserade projektionsbilder i jämn följd medan provet roteras ett varv.
Från dessa projektionsbilder återskapas sedan en strukturell 3D bild av provet med hjälp av en tomografiska rekonstruktionsalgoritm.
Principen är densamma som för klinisk avbildning med datortomografi (skiktröntgen) på sjukhus – fast i mindre skala och med högre upplösning.
Röntgenbaserad mikrotomografi
0˚ 180˚ 360˚
Angle of rotation
[email protected] | 2009-11-25
Bakgrund till förstudie
Ursprunglig volym Deformerad volym
Kort beskrivning av avhandling3D analys av deformationer
[email protected] | 2009-11-25
Beröringsfri 3D-avbildning av pellets med röntgenbaserad mikrotomografi
Fredrik Forsberg
Avd. för Experimentell mekanik
Luleå tekniska universitet
[email protected] | 2009-11-25
System 1 – Mikrotomografisystem vid LTU
System 2 – Mikrotomografisystem vid Schweiz statliga materialforskningsinstitut, EMPA, Dübendorf, Schweiz.
System 3 – Mikrotomografisystem från Phoenix x-ray / GE (Demo)
System 4 – Nanotomografisystem från Phoenix x-ray / GE (Demo)
Beskrivning av de system som har använts i denna studie
Namn: “v|tome|x s” / Max. upplösning = 4 µm.
Max. upplösning ~20 µm.
Namn: “nanotom” / Max. upplösning ~ 0.5 µm.
Max. upplösning ~2 µm.
Röntgenbaserad mikrotomografi
[email protected] | 2009-11-25
Tomografisk avbildning av grön torkad pellet. Sfärisk geometri med diameter 4.5 mm.
Ø4.5 mm
Avbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mm
Struktur i mittersta xy-plan.Avbildat med system 1Upplösning: 25 µm
Avbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Struktur i mittersta xy-plan.Avbildat med system 2Upplösning: 4.3 µm
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Förstoring av delområde
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Struktur i mittersta xy-plan.Avbildat med system 4Upplösning: 4 µm
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Förstoring av delområde
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
3D-strukturAvbildat med system 4Upplösning: 4 µm
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
[email protected] | 2009-11-25
[email protected] | 2009-11-25
[email protected] | 2009-11-25
[email protected] | 2009-11-25
[email protected] | 2009-11-25
Analys av defekter inuti 3D struktur.
Baserat på bilddata från system 4.Upplösning: 4 µm
Grön pellet – sfäriskt prov, Ø4.5 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Struktur i mittersta xy-planet.
Avbildat med system 3
Upplösning: 4 µm
Sintrad pellet – fullstor, Ø13-16 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Förstoring av delområde
Sintrad pellet – fullstor, Ø13-16 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
3D-struktur i fullstor pelletAvbildat med system 4Upplösning: 12 µm
Sintrad pellet – fullstor, Ø13-16 mmAvbildning av pellets
[email protected] | 2009-11-25
Slutsatser och framtidsutsikt
[email protected] | 2009-11-25
Slutsatser
1. Det är möjligt att göra tomografisk 3D avbildning av pellets med väldigt hög upplösning. Här visas rekonstruerade strukturer med upplösning 4.0 µm – 25 µm. Det är dock möjligt att göra liknande avbildning med upplösning under 1 µm.
2. Den fullständiga 3D strukturen inuti pelletsen avbildas beröringsfritt.
3. System 4 (Nanotom) klarar avbildning av såväl mindre labbprover som fullskaliga pellets.
Slutsatser och framtidsutsikt
[email protected] | 2009-11-25
Slutsatser (forts.)
4. Av de fyra avbildningssystem som använts här så ger system 2, 3 och 4 väldigt hög upplösning och kontrast, medan system 1 (vårat eget) ger en begränsad upplösning.
5. Den inhomogena och slumpmässiga strukturen i det rekonstruerade 3D datat gör att materialet lämpar sig bra för deformationsanalys med Volymkorrelation.
Slutsatser och framtidsutsikt
[email protected] | 2009-11-25
Kemiteknik, TKG, LTU•Jonas Hedlund•Johanne Mouzon (SEM-avbildning)•Iftekhar Uddin Bhuiyan (SEM-avbildning)
Systemteknik, LTU•Matthew Thurley (bildbehandling malmprov)
Strömningslära, TFM, LTU•Staffan Lundström•Anna-Lena Ljung (Sim. av torkn. process)
Hållfasthetslära, TFM, LTU•Hans-Åke Häggblad•Gustaf Gustafsson (Sim. av flöden/yttre påverkan )
FoU, LKAB
Schweiz statliga materialforskningsinstitut, EMPA, Schweiz
Dept. Of Engineering Science, Oxford University, UK
Möjligheter till samarbete
Slutsatser och framtidsutsikt
[email protected] | 2009-11-25
Slutsatser och framtidsutsikt
Ansökan om finasiellt stöd för inköp avnytt mikrotomogafisystem.
Siktar på ”Nanotom”-system
•Wallenbergstiftelsen•Kempestiftelsen
•Förslag...?
[email protected] | 2009-11-25
Tack till ProcessIT Innovationsför finasiering av denna förstudie!