激光驱动的贝塔特朗X射线用于增材制造材料的高通量成像
V Senthilkumaran1, N F Beier1, S Fourmaux2
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta T6G 1H9, Canada.
The Review of scientific instruments
|December 11, 2024
概括
来自激光唤醒场加速器的优化贝塔特朗X射线使增材制造合金中缺陷的高分辨率,高通量3D成像成为可能. 一个混合He-N2气体目标实现了卓越的X射线亮度和稳定性,用于快速材料表征.
科学领域:
- 激光驱动的粒子加速器
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 先进的成像技术可以提供先进的成像技术.
背景情况:
- 贝塔特朗X射线为高分辨率放射学提供了一个新的来源.
- 在增材制造 (AM) 合金中表征缺陷对于材料性能至关重要.
- 目前对成像速度和分辨率的限制阻碍了AM材料的快速缺陷分析.
研究的目的:
- 优化贝塔特朗X射线源,用于AM合金中缺陷的高分辨率,高通量3D断层扫描.
- 为了研究不同气体对象对X射线属性的影响,用于成像.
- 为了实现微米尺度缺陷的快速表征.
主要方法:
- 利用先进的激光光源用于贝塔特朗X射线生成.
- 用 (He), (N2) 和混合He-N2气体目标进行了实验.
- 具有X射线能量频谱,空间分辨率,光束稳定性和发射长度的特征.
- 在AM合金中的缺陷以2.5Hz的重复率进行3D断层扫描.
主要成果:
- 混合He-N2气体目标产生了最高的X射线临界能量 (19±5keV) 和亮度 (∼3.3×10^10光子/秒/mm^2/mrad^2/0.1%BW).
- 纯N2气体产生了较低的能量 (12±4keV) 和亮度 (∼1.6×10^10光子/秒/mm^2/mrad^2/0.1%BW) 的X射线.
- 与纯热气相比,混合气体也表现出优越的光束稳定性和指向性.
结论:
- 使用混合He-N2气体目标的优化贝塔特朗X射线源显著提高了AM合金的成像分辨率和吞吐量.
- 这一进步使得快速,高分辨率的3D缺陷表征成为可能,加速了材料的开发.
- 开发的技术对于理解复杂的AM材料中的机械变形过程至关重要.
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