Opis projektu
Obrazowanie procesów dynamicznych w wyższej rozdzielczości za pomocą mikroskopii rentgenowskiej 4D
Brakuje wydajnych narzędzi diagnostycznych do obserwacji ultraszybkich zjawisk w małych skalach na potrzeby nowoczesnych zastosowań, takich jak wytwarzanie przyrostowe. Finansowany przez UE projekt MHz-TOMOSCOPY ma na celu ustanowienie nowego rekordu w dziedzinie mikroskopii rentgenowskiej 4D, polegającego na osiągnięciu wyższych rozdzielczości przestrzennych i czasowych. Za pomocą źródeł promieniowania rentgenowskiego o wysokiej jasności i wielu sond rentgenowskich naukowcy dążą do zwizualizowania i scharakteryzowania dynamiki osiągającej prędkości do kilku km/s po raz pierwszy w skali mikrometrowej. Obrazowanie 4D nieprzezroczystych próbek z szybkością megahercową zapewni nowy wgląd w wiele dziedzin, zwłaszcza tych, w których badanie zjawisk ultraszybkich było ograniczone do symulacji lub pozostawało w sferze spekulacji.
Cel
Modern enabling technologies, such as additive manufacturing or cavitation peening used in the aerospace and automotive industries, suffer from a lack of diagnostic tools. To date, one cannot provide relevant volumetric information about the fast processes involved. The realization of this project will break the current limits in fast, 4D X-ray microscopy by three orders of magnitude. It will be possible to visualize and characterize dynamics reaching velocities up to ~km/s for the first time with micron-scale resolutions. Instead of sample rotation, we will generate multiple X-ray probes and virtually rotate them around the sample to obtain with a single exposure multiple angular views simultaneously. Using modern X-ray sources with very high brilliance, each such 3D frame may be sampled at kHz rates at synchrotrons and even MHz rates at X-ray free-electron laser sources. This will unlock access to 4D observation of processes with velocities never before possible. 4D imaging of opaque samples at MHz rates enables insights across a range of sectors and industries. In cavitation peening, an industrially relevant phenomenon for aerospace and new materials, we have no volumetric information, due to its high speed. This breakthrough will be achieved by the construction of a prototype that will demonstrate MHz rate tomoscopy at the European XFEL, taking advantage of world-unique European laboratories for the benefit of industry. Observing MHz-fast phenomena in opaque samples enables an entirely new branch of research, with possibilities for all sectors where such fast phenomena has, to date, been left to simulations and speculations. For industry and society, it would open new possibilities in the development and management of several techniques, including laser driven additive manufacturing, shock waves, fractures, evaporation, light alloy metallurgy, fast fluid dynamics, and cavitation phenomena.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical sciencesclassical mechanicsfluid mechanicsfluid dynamics
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopy
- engineering and technologymechanical engineeringvehicle engineeringautomotive engineering
- engineering and technologymechanical engineeringmanufacturing engineeringadditive manufacturing
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Słowa kluczowe
Program(-y)
Zaproszenie do składania wniosków
HORIZON-EIC-2021-PATHFINDEROPEN-01
Zobacz inne projekty w ramach tego zaproszeniaSystem finansowania
HORIZON-EIC - HORIZON EIC GrantsKoordynator
22607 Hamburg
Niemcy