Smart*Light: Entwicklung eines Tischmodells für die Röntgenanalyse

Smart*Light: Entwicklung eines Tischmodells für die Röntgenanalyse

3 April 2018

VDL ETG arbeitet am Projekt Smart*Light mit. Im Rahmen dieses Projekts entwickeln 12 Organisationen in den Niederlanden und Flandern gemeinsam ein kompaktes Instrument, das intensive, hochwirksame ('kohärente') Röntgenstrahlung erzeugt. Dieses 'Tischmodell Synchrotron' bietet die einzigartige Möglichkeit, fortschrittliche Analyseverfahren vor Ort auszuführen. Die Röntgenanalyse ist von großer Bedeutung für die medizinische Diagnostik, die Entwicklung neuer Werkstoffe (in Forschungslabors) sowie die Untersuchung bedeutender Kunstwerke (in Museen).

Bei diesem Projekt bringt VDL ETG seine Kompetenz auf dem Gebiet der Präzisionsteilefertigung für Beschleuniger ein. Darüber hinaus ist VDL ETG am Engineering-Prozess beteiligt, bei dem es gilt, für einen nahtlosen Übergang von der Prototypherstellung zur Serienfertigung zu sorgen.

Röntgentechnologie

Untersuchung einer Person auf Brustkrebs, Prüfung von Schweißnähten in Rohrleitungen und Begutachtung von Kunstwerken. All dies geschieht gewöhnlich mit der gleichen 'klassischen' Röntgentechnologie, die im 19. Jahrhundert entwickelt wurde. Diese Röntgenstrahlung weist jedoch eine recht geringe Intensität auf, und die Röntgenenergie ist praktisch nicht einstellbar. Dadurch kann nur eine Momentaufnahme mit einer sehr langen Verschlusszeit gemacht werden, und die gewonnenen Informationen sind häufig nicht detailliert genug.

 

Für fortschrittliche Anwendungen wie die Entwicklung von Hightech-Werkstoffen und neuen Medikamenten ist eine intensive kohärente Röntgenstrahlung derzeit unverzichtbar. Diese Strahlung kann momentan nur in einem so genannten Synchrotron erzeugt werden. Dabei handelt es sich um einen großen Teilchenbeschleuniger; Kernstück dieses Beschleunigers ist ein mehrere hundert Meter langer Ringtunnel, in dem Elektronen beinahe auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Mit dieser Synchrotronstrahlung können Material- und Gewebeveränderungen sehr detailliert in Zeit und Raum nachverfolgt werden. Durch die begrenzte Verfügbarkeit von hochenergetischer Synchrotronstrahlung werden den Messbedingungen jedoch starke Beschränkungen auferlegt. Für verschiedene Anwendungen ist die Reise zu einem Synchrotron (alle Anlagen befinden sich außerhalb des Benelux-Raums) sogar undurchführbar.

 

Zusammenstöße zwischen Laserlicht und Elektronen: neue Beschleunigertechnologie

Smart*Light macht von einer neuen Beschleunigertechnologie Gebrauch, um Laserlicht in intensive und kohärente Röntgenstrahlung umzuwandeln; dazu lässt man das Laserlicht mit einem hochenergetischen Elektronenbündel zusammenstoßen (über 'inverse Compton-Streuung’). Mit dieser Strahlung können dann hochmoderne Analysen durchgeführt werden, die für verschiedene gesellschaftliche Sektoren von Wert sind. Smart*Light ist nicht als Ersatz für bestehende Synchrotroneinrichtungen gedacht; vielmehr stellt es dank seiner kompakten Bauweise eine wichtige Ergänzung zu diesen Einrichtungen dar. Benutzer sind dadurch weniger abhängig von der knappen Messzeit in großen Synchrotronanlagen.

 

Mobiler Einsatz

Vor allem die mobilen Nutzungsmöglichkeiten sind ein wichtiger Vorteil: die gesamte Anlage wird nur einige Meter lang und ist daher nach Bedarf in jedem Labor einsetzbar. Sie kann zum Beispiel an einer spezifischen komplexen Messanordnung aufgebaut werden statt umgekehrt. Der Zusammenhang zwischen Prozessbedingungen, Mikrostruktur und Werkstoffeigenschaften kann so effektiver untersucht werden. Dies vereinfacht die Entwicklung neuer Werkstoffe, so dass beispielsweise Materialermüdung und Korrosion an Schiffen besser entgegengewirkt werden kann; außerdem kann damit die Anwendbarkeit von 3D-bedruckten Materialien erweitert werden. Auf längere Sicht eröffnet Smart*Light einzigartige Perspektiven für die medizinische Diagnostik in Krankenhäusern und die Untersuchung von Kunstwerken alter Meister wie z.B. Rubens, Vermeer und Breughel in Museen. So ist die Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung von Kunstwerken Schicht für Schicht zu analysieren, nicht nur für die Konservierung, sondern beispielsweise auch für die Echtheitsprüfung der Werke von Bedeutung.

 Rontgenapparatuur-VDL-ETG-1.jpg

Grenzüberschreitende Zusammenarbeit

Für das Projekt werden verschiedene Spezialdisziplinen zusammengeführt und eine intensive Zusammenarbeit zwischen Universitäten, Unternehmen, Museen und Forschungsinstituten organisiert. Die TU Eindhoven arbeitet am Bau der Röntgenquelle. Die Universitäten von Antwerpen und Gent entwickeln die hierauf abgestimmten Detektionsverfahren wie Röntgendiffraktion, -fluoreszenz und -tomographie. Die TU Delft beschäftigt sich vor allem mit der Anwendung der Technik für die Werkstoffprüfung und Untersuchung von Kunstwerken. Angeschlossen sind ferner: VDL ETG, Agfa Healthcare, Erasmus MC, Stichting tot Beheer Museum Boijmans van Beuningen, TI-COAST, XRE NV, Königliches Museum der Schönen Künste Antwerpen und Stiftung 'Materials Innovation Institute'. Die TU Delft (Abteilung MSE der Fakultät 3ME) übernimmt die Gesamtkoordination von Smart*Light.

 

Interreg Flandern-Niederlande

Zur Umsetzung des Projekts steuert der Europäische Fonds für Regionale Entwicklung (Interreg Flandern-Niederlande) eine Fördersumme von 2,85 Millionen Euro bei. Interreg Flandern-Niederlande subventioniert Gemeinschaftsprojekte für intelligentes, grünes und ganzheitliches Wachstum. Der grenzüberschreitende Charakter eines Interreg-Projekts hat einen essentiellen Stellenwert: Es findet eine intensive Zusammenarbeit zwischen Partnern auf beiden Seiten der Grenze statt, bei der alle Partner einen Finanzierungsbeitrag leisten. Interreg wird über den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRO) finanziert. Näheres hierzu finden Sie auf der Website von Interreg.

 interreg_Vlaanderen-Nederland_NL_Fund_RGB.jpg

Zurück