Zeitaufgelöste CT-Anlage für Strömungsexperimente an Chromatographiesäulen

Klassische 2D- oder 3D-Computertomographie (CT) gibt Aufschluss über die Geometrien von im Prüfobjekt versteckten Strukturen in einem statischen Zustand. Unterliegt der Prüfling jedoch einer dynamischen Veränderung, wie der Bewegung aufgrund physikalischer oder chemischer Prozesse, bedarf es einer Messung aller für den Erkenntnisgewinn relevanten Zustände. Dafür muss die Aufnahmegeschwindigkeit höher sein als der zu beobachtende Prozess. In der herkömmlichen CT ist dies allerdings nur vereinzelt der Fall.

Die zeitaufgelöste Computertomographie, kurz 4D-CT, macht es möglich, Wirkungen von Zeit sowie weiteren physikalischen Einflussgrößen festzuhalten, zu analysieren und zu visualisieren.

 

Das am Institut für Thermische Verfahrenstechnik in Betrieb genommene System für zeitaufgelöste Computertomographie erzeugt schichtweise Bildinformation der fest montierten Chromatographiesäulen und von ihrem Inneren. Die Bildinformation wird dabei mit 1 Hz, also einer rekonstruierten Schicht in der Sekunde erzeugt. Da die Säulen unbeweglich sind, ist das System als sogenanntes Gantry-System konstruiert, d.h. Röntgenquelle und –detektor rotieren auf einer stabilen Halterung um das Untersuchungsobjekt. Bei diesem Aufnahmeverfahren erfolgt keine Beeinflussung der Prozesse durch die CT, so dass eine Betrachtung bewegungsempfindlicher Prozesse in-situ möglich ist.

  • Entstehungs- u. Zerfallsprozesse von Schäumen (z. B. Proteinschäume in der Lebensmittelproduktion)
  • Materialtransportprozesse in chemischen Reaktorgefäßen bei Temperaturen über 2000 Grad Celsius
  • Flusskinematik im Granulat in der Chemie und Biologie
  • Phänotypisierung von Pflanzen

Vorteile und Nutzen

  • Zeitaufgelöste Visualisierung und Analyse dynamischer Prozesse möglich
  • Anwendbar bei unbeweglichen Experimenten
  • Livebeobachtung der Prozesse durch eine Vorschau der rekonstruierten Bilddaten
  • Keine Beeinflussung des Prozesses oder des Experiments durch den Messvorgang