Die Mikrotomographie-Beamline ID19 an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) bietet einen nutzbaren Energiebereich bis zu 120 keV für schnelle Radiographie und die Möglichkeit zur Verwendung eines polychromatischen Strahls großer Energie-Bandbreite bei gleichzeitiger Realisierung großer Strahlquerschnitte von bis zu 50x15mm2. Durch die Strahleigenschaften und die idealen örtlichen Gegebenheiten bietet die Beamline ID19 insbesondere für die in situ Hochgeschwindigkeits-Radiographie von Laserstrahlprozessen die Möglichkeit zur Erreichung sehr hoher örtlicher und zeitlicher Auflösungen bei exzellentem Signal-Rausch-Verhältnis. Durch die Nutzung des Röntgen-Phasenkontrastes können Vorgänge in der Dampfkapillare und dem Schmelzbad bei sehr hohen Bildraten von 100.000 Bildern/Sekunde oder mehr für Stahl- oder Aluminiumwerkstoffe erreicht werden. Die folgenden Bilder stellen einen Versuchsaufbau für die in situ Radiographie beim Laserstrahlschweißen dar sowie beispielhafte Ergebnisse nach der Bildverarbeitung.
Abbildung 1: Aufbau für in situ Synchrotron-Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und beispielhafte Ergebnisse
Die Kommunikation zwischen maßgeschneiderter Anlagentechnik und Beamline ermöglicht neben dem sicheren Laserbetrieb auch die zeitsynchrone Erfassung weiterer Prozessdaten und Messsignale bei voller Flexibilität zur Verwendung unterschiedlichster Laserstrahlquellen und Prozesse.
Die nachfolgenden Hochgeschwindigkeitsvideos verdeutlichen die Möglichkeiten der Beamline anhand von zwei Beispielen:
Laserstrahl-Tiefschweißen von hochlegiertem Stahl (100,000 Bilder/Sekunde, 1 mm Probendicke)
DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-023-01581-9 
Laserstrahl-Tiefschweißen von Kupfer (20,000 Bilder/Sekunde, 2 mm Probendicke)
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2024.104224
Video veröffentlicht in https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2024.104224 (CC 4.0)