Neutronentomografie

Neutronentomografie ist ein bildgebendes Verfahren, das die räumliche Verteilung der Neutronenabsorption in einem Objekt nutzt, um dessen innere Struktur dreidimensional abzubilden. Ähnlich wie bei der Röntgentomografie werden dazu mehrere zweidimensionale Projektionen aufgenommen, während das Objekt um seine Achse rotiert. Die gewonnenen Daten werden durch Rekonstruktionsverfahren zu einem 3D-Volumen des linearen Neutronenabsorptionskoeffizienten rekonstruiert.

Prinzip und Ablauf beruhen darauf, dass Neutronen durch ein Material mit unterschiedlicher Absorption oder Streuung wechselwirken. Je nach Energie der Neutronen und Materialzusammensetzung ergeben sich charakteristische Kontraste. Zur Datenerhebung werden Neutronen aus Kernreaktoren oder Spallationsquellen verwendet (Thermal-, epithermale oder kalte Neutronen). Detektoren erfassen die durchlassenden Neutronen, aus den Projektionen wird das 3D-Bild rekonstruiert. Die Methode ist nicht destruktiv und erlaubt fallweise quantitative Aussagen über den Absorptionskoeffizienten eines Materials.

Kontrast entsteht besonders stark durch leichte Elemente wie Wasserstoff, Bor oder Lithium. Dadurch ist Neutronentomografie gut geeignet, um wasserstoffreiche Substanzen, organische Materialien, Hydriddichten oder Geometrien in komplexen Verbundstoffen sichtbar zu machen. Typische Anwendungsfelder sind Materialwissenschaft (Legierungen, Verbundwerkstoffe), Energiespeicherforschung (Wasserstoffspeicherung, Batteriematerialien), Kultur- und Denkmalpflege (Holz, Keramik, organische Bestandteile) sowie die Untersuchung von Komponenten in der Kerntechnik.

Vorteile gegenüber rein Röntgentomografie liegen im anderenMaterialkontrast und der guten Penetration bestimmter Substanzen; Limitierungen sind die Verfügbarkeit von Neutronquellen, längere Messzeiten, oft geringere räumliche Auflösung und höhere Kosten.