Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für...
-
Upload
truongtuong -
Category
Documents
-
view
221 -
download
0
Transcript of Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für...
![Page 1: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/1.jpg)
Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin
Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München
Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor
![Page 2: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/2.jpg)
neutral
mNeutron= 1836 mElektron
Als freies Neutron endliche Lebensdauer
n = 886 + 2 sec n p + e- + e
Magnetisches Moment n ~ 1/1836 Elektron
Neutronen haben Wellencharakter.
Neutronen werden total reflektiert.
Für ideale Ni-Oberflächen gilt: total Reflexion = 1,0 x (nm)
Neutronen wechselwirken nur schwach mit Materie. Wechselwirkung ändert sich beachtlich von Isotop zu Isotop.
)meV(E045.9
Neutronen sind Licht
![Page 3: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/3.jpg)
Detektor
Bragg equation
n = 2d sin
Internal stresses
ddE
Detector
Neutronen haben Wellenlänge
![Page 4: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/4.jpg)
Atomic egg Neutron guide hall Experimental hall
New experimental Hall - under construction
![Page 5: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/5.jpg)
Forschung mit Neutronen - gibt Antworten auf die großen (technischen) Herausforderungen unserer Gesellschaft
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation) – Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Industrie – Neugier
![Page 6: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/6.jpg)
A. Senyshyn (FRM II), H. Ehrenberg (IFW, FZK), K. Nikolowski (IFW)
20
40
60
80
100
20 40 60 80 100 120 140-12
012
observed calculated difference Bragg position
6)5)4) 3)2)
2 (degs.)
Nor
mal
ised
inte
nsity
(%)
1)
"fresh" Li-ion battery(charged to 4.10V)=1.5482(1) Е
LiCoO2 (1) Cu (2) Fe (3)
LiC12 (4) LiC6 (5)
Al (6)
• Neutronendiffraktion klärt atomare Vorgänge während Ladungs/Entladungsvorgang • Völlig zerstörungsfrei • Einbau von Li in Kohlstoffanode verantwortlich für Ermüdung
Strukturänderung während Ladung/Entladung in Li-Ionen-Batterien
Kathode
3.4 V
4.2 V
(time)
Anode
![Page 7: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/7.jpg)
Chemische Wassserstoffspeicher, Reaktionswege
45 50 55 60 65 70
LiD
Mg(ND)2
73 bar
70 bar30 bar15 bar
2
0 bar
Mg(ND)2
Magnesium Amide / Lithium Hydride Mischung: 3 Mg(NH2)2 + 8LiH ↔ 4Li2NH + Mg3N2 +8H2 , 200°C
hohe reversible Speicherkapazität: 6.9 Massen % H
Neutronen DiffraKtion während Deuterium Aufnahme/Abgabe Absorption: 220 C, verschiedene Deuterium Drücke bis zu 73 bar Desorption: 220 C
Phase identifiziert: Zwischenphase : -Li2Mg(ND)2, Li2Mg2(ND)3, LiND2
F. Dolci, E. Weidner, R. Campesi, P. Moretto (EC, JRC, Petten); J. Hu (FZK); M. Hoelzel (FRM II)
Reaktionsweg während H Aufnahme/Abgabe
-Li2Mg(ND)2
![Page 8: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/8.jpg)
Forschung mit Neutronen - gibt Antworten auf die großen (technischen) Herausforderungen unserer Gesellschaft
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation)
– Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Neugier – Industrie
![Page 9: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/9.jpg)
in Ni-base superalloys:
• substrate temperature limit: 1100 C
• superalloys operate close to their melting range (1300 C – 1400 C)
• improvement in temperature capability: limited by melting point of Ni (TM = 1453°C)
Alloy Development: Beyond Ni-Base Superalloys
Ralph Gilles
KWU Siemens
![Page 10: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/10.jpg)
Aufbau für in situ Zugversuche bei hohen Temperaturen
R. Gilles, TU München
D. Mukherji, P. Strunz, R. Gilles et al.Mat Letters (2010)
![Page 11: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/11.jpg)
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation)
– Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Industrie – Neugier
![Page 12: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/12.jpg)
Skirmionen-Gitter in MnSi neue Form von magnetischer Ordnung auf mesoskopischer Skala
Zukünftige Informationsspeicherung ?
S. Mühlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neugebauer, R. Georgii, P. Böni: Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet, Science 323 (2009), pp. 915-919
![Page 13: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/13.jpg)
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation)
– Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Industrie – Neugier
![Page 14: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/14.jpg)
Schillinger (FRM II), Metzge (MW –TUM), Runck, Stahl (Uni-Klinik Freiburg)
Neutronentomographie einer Rattenlunge 3D
![Page 15: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/15.jpg)
Neutronentomographie einer Rattenlunge 2D
Schillinger (FRM II), Metzge (MW – TUM), Runck, Stahl (Uni-Klinik Freiburg)
![Page 16: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/16.jpg)
Überlebensrate bei künstlicher Beatmung
Marcello B.P. Amato, The New England Journal of Medicine, 338, 6, 347-54, 1998
![Page 17: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/17.jpg)
Szintigraphie von Tumoren
Meist benutzte Isotop für Diagnose Mo-99/Tc-99m
![Page 18: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/18.jpg)
Produktion von Mo-99 am FRM II
• Produktion von Molybdän-99 am FRM II technisch möglich • FRM II kann Hälfte des europäischen Bedarfs decken • Finanzieller Rahmen für den Aufbau: 5,4 Millionen Euro in 5 Jahren • Start der Produktion: Anfang 2014
![Page 19: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/19.jpg)
Molls, Kneschaurek, Loeper, Klilnikum rechts der Isar, FRM II
Neutronentherapie
![Page 20: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/20.jpg)
Molls, Kneschaurek
26% Mamma Karzinome (Rezidive)
34% Ohr, Nase, Rachen (Rezidive)
Neutronentherapie am FRM II
![Page 21: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/21.jpg)
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation)
– Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Industrie – Neugier
![Page 22: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/22.jpg)
Vergleich einer Radiographie mit Neutronen- und Röntgenstrahlung
Röntgenstrahlung Neutronenstrahlung
Neutronen dringen tiefer in Metalle ein und liefern einen besseren Kontrast.
B. Schillinger
![Page 23: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/23.jpg)
Ein-Zylinder-Motor
Hochaufösende Radiographie
Schillinger et al, FRM II
![Page 24: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/24.jpg)
4 Zylinder Motor 600 rpm Zeitauflösung 1 ms
Schillinger, Brunner, Calzada, FRM II
![Page 25: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/25.jpg)
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation)
– Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Industrie – Neugier
![Page 26: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/26.jpg)
Kooperationsprojekt mit FORD
≥ 0 % Klebstoff
100 % Klebstoff 100 % Klebstoff
Versiegelung
1
2
3 4 5 6 7 8
9
Füllgradanforderungen Bördelflansch
präparierte Autotür für Teststudie
I. Wehmeyer (Ford)
![Page 27: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/27.jpg)
Klebstofffronten
Fehlstelle
1 cm
I. Wehmeyer (Ford), B. Schillinger, R. Gilles (FRM II)
Validierung Neutronenradiographie -1-
![Page 28: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/28.jpg)
Vergleich Röntgendurchstrahlung & Neutronenradiographie
Röntgendurchstrahlung Neutronenradiographie I. Wehmeyer (Ford), B. Schillinger, R. Gilles (FRM II)
![Page 29: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/29.jpg)
Strain in transv., vert. and long. direction in [mm/m], x- in mm
FWHM from (211) interference line show plastic deformation
Railway rail
Accumulation of residual stresses in rails during service can contribute to crack initiation and fracture and may result in serious accidents.
T.-S. Jun et al, J. Strain Anal. 44 (2009) pp 563
Strain mapping
![Page 30: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/30.jpg)
Silizium
![Page 31: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/31.jpg)
Re-188 Generator
Klinikum Augsburg, Therapie einer Venenkontraktion
Brachytherapie nach Ballondillatation einer Arterie
![Page 32: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/32.jpg)
– Energie (Speicherung, Transport, Transformation)
– Nanotechnologie und innovative Materialien – Informationstechnologie – Gesundheit – Mobilität – ... – Industrie – Neugier
![Page 33: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/33.jpg)
Versiegelte römische Vase/Amphore, vermutlich leer.
![Page 34: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/34.jpg)
Neutronentomographie macht Pflanzensamen sichtbar!
![Page 35: Prof. Dr. Winfried Petry Wissenschaftlicher Direktor · Licht im Dunkeln – Neutronen für Industrie und Medizin Forschungsneutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) – TU München](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052423/5cc564c588c993296f8db8a3/html5/thumbnails/35.jpg)
Atomei (1957) Keim des Forschungscampus Garching FRM II Garant für weitere internationale Spitzenstellung