Een team van onderzoekers van Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) en European Spallation Source (ESS) heeft nu een uitgebreid overzicht van op neutronen gebaseerde beeldvormingsprocessen gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Materialen vandaag . De auteurs rapporteren over de laatste ontwikkelingen op het gebied van neutronentomografie, de mogelijke toepassingen illustreren aan de hand van voorbeelden van deze niet-destructieve methode. Neutronentomografie heeft doorbraken mogelijk gemaakt op diverse gebieden, zoals kunstgeschiedenis, batterij onderzoek, tandheelkunde, energie materialen, industrieel onderzoek, magnetisme, paleobiologie en plantenfysiologie.

Neutronen kunnen diep in een monster doordringen zonder het te vernietigen. In aanvulling, neutronen kunnen ook onderscheid maken tussen lichte elementen zoals waterstof, lithium en stoffen die waterstof bevatten. Omdat neutronen zelf een magnetisch moment hebben, ze reageren op de kleinste magnetische eigenschappen in het materiaal. Dit maakt ze een veelzijdig en krachtig hulpmiddel voor materiaalonderzoek. Neutronen tomografen, 2D- of 3D-beelden, kan worden berekend uit de absorptie van de neutronen in het monster. Een wereldberoemd team onder leiding van Dr. Nikolay Kardjilov en Dr. Ingo Manke werkt samen met BER II, de neutronenbron bij HZB, om neutronentomografiemethoden uit te breiden en te verbeteren.

In hun review paper, de auteurs beschrijven de nieuwste verbeteringen in neutronenbeeldvorming en presenteren uitstekende toepassingen. Verbeteringen in de afgelopen jaren hebben de ruimtelijke resolutie uitgebreid tot in het micrometerbereik. Dit is meer dan 10 keer beter dan bij typische medische röntgentomografie. Snellere beelden zijn nu ook mogelijk, die waarnemingsprocessen in materialen mogelijk maakt, zoals de metingen van een brandstofcel tijdens de daadwerkelijke werking die precies laat zien hoe het water erin wordt verdeeld. Dit levert belangrijke informatie op voor het optimaliseren van het ontwerp van de cel.

Toepassingen variëren van het observeren van het transport van lithiumionen in batterijen en sterkteanalyses van industriële componenten, naar tandonderzoek, botten, en de wortels van planten, tot niet-destructieve analyses van historische objecten zoals oude zwaarden en ridderharnassen om informatie te verkrijgen over historische fabricagemethoden.

"Neutronentomografie is enorm veelzijdig. We werken aan verdere verbeteringen en hopen dat deze methode, waar veel vraag naar is, zal in de toekomst ook beschikbaar zijn in moderne spallatiebronnen, ", zegt Nikolaj Kardjilov.