Einblick ins Innere von Zähnen
Aus der Absorption der Neutronen in der Probe werden 2-D- oder 3-D-Abbildungen errechnet - die sogenannten Neutronentomografien - sie haben zu entscheidenden Durchbrüchen in der Zahnmedizin, Kunstgeschichte, Pflanzenphysiologie, Paläobiologie, Batterieforschung oder Werkstoffanalyse geführt.
Das Einsatzgebiet: von der Untersuchung an Zähnen bis zur Analyse alter Ritterrüstungen
Die Einsatzmöglichkeiten reichen von der Beobachtung des Lithium-Ionentransports in Batterien und Festigkeitsanalysen von Industriekomponenten über Untersuchungen an Zähnen oder Knochen oder dem Wurzelwerk von Pflanzen bis hin zur zerstörungsfreien Analyse von historischen Objekten wie alten Schwertern und Ritterrüstungen, um Hinweise auf Fertigungsmethoden früherer Zeiten zu erhalten
Neutronen dringen dabei tief ins Innere der Probe ein, ohne sie dabei zu zerstören. Außerdem unterscheiden sie auch leichte Elemente wie Wasserstoff, Lithium oder Wasserstoff-haltige Substanzen voneinander. Weil sie selbst ein magnetisches Moment besitzen, reagieren sie auf kleinste magnetische Strukturen im Materialinnern. Dies macht Neutronen zu einem vielseitigen und mächtigen Werkzeug für die Materialforschung.
Neutronenbildgebung: die räumliche Auflösung ist 10-mal genauer als Röntgentomografien
Wie die Autoren in ihrem Übersichtsbeitrag schreiben, hat sich die räumliche Auflösung in der Neutronenbildgebung bis in den Mikrometerbereich gesteigert - das ist mehr als 10-mal genauer als es medizinische Röntgentomografien sind.
Aufgrund der rascheren Aufnahmen ist es auch möglich, Prozesse in Materialien zu beobachten: Ein Beispiel sind die "in operando"-Messungen einer Brennstoffzelle im laufenden Betrieb, die zeigen, wie genau sich dort Wasser verteilt. Dies liefert wichtige Hinweise für das optimale Design der Zelle.
"Die Neutronentomografie ist extrem vielseitig nutzbar. Wir arbeiten daran, weitere Verbesserungen zu erreichen, und hoffen, dass diese stark nachgefragte Methode künftig auch an modernen Spallationsquellen zur Verfügung steht", sagt Erstautor Nikolay Kardjilov.
Nikolay Kardjilov, Ingo Manke, Robin Woracek, André Hilger, John Banhart, "Advances in neutron imaging", in: Materials Today 2018, doi: 10.1016/j.mattod.2018.03.001
