Röntgentomographiescanner mit Submikrometerauflösung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Röntgentomographiescanner wird hauptsächlich zur Untersuchung von feuchten Granulaten und zur Untersuchung von getriebenen Flüssigkeitsfronten durch poröse Medien eingesetzt. Das Granulat besteht typischerweise aus kleinen Kugeln oder Sandkörner mit einer charakteristischen Größenverteilung deutlich unterhalb der Kapillarlänge. Die auftretenden (Gleichgewichts-) Flüssigkeitsstrukturen werden in Abhängigkeit der Benetzbarkeit der Granulatkörner untersucht. Anhand der Flüssigkeitsverteilung wird der spezifische Einfluss der Flüssigkeit, insbesondere der Kapillarkräfte aber auch feuchte Reibung, auf die mechanischen Eigenschaften feuchter Granulate untersucht. Die statischen Untersuchungen werden durch dynamische Untersuchungen an gescherten Granulaten und den Austausch von Flüssigkeiten innerhalb des Granulates ergänzt. Die Untersuchung von getriebenen Fronten konzentrierte sich bisher weitgehend auf das benetzungs- und geschwindigkeitsabhängige Eindringen und Verdrängungsverhalten von wässrigen Lösungen in ein ursprünglich ölgesättigtes poröses Medium. Diese Untersuchungen werden mit fortgeschrittenem Verständnis ausgeweitet und es werden auch komplexere Situationen betrachtet, wie beispielsweise inhomogene Granulatformen, inhomogene Benetzbarkeit, variable viskose Eigenschaften der beteiligten Fluiden Phasen, und inhomogene initiale Öl-Wasser-Befüllung. Aufgrund der bauartbedingten Aufnahmezeiten bei inhouse CT-Scannern liegt die Nutzung des Röntgentomographiescanners überwiegend auf statischen Abbildungen, die mit hoher lateraler Auflösung aufgenommen werden. Bei Verwendung von einfachen rheologischen Flüssigkeiten wissen wir zwischenzeitlich, dass die Ergebnisse in dem von uns betrachteten Parameterbereich nicht von der Frontgeschwindigkeit abhängen und wir zwischenzeitlich sehr viele Messungen zu getriebenen Fronten vollständig an dem inhouse CT-Scanner durchführen können. Dynamische Aspekte werden, soweit erforderlich, ergänzend mit hoher Zeitauflösung an Synchrotron-Quellen durchgeführt. Zur Erhöhung der Effizienz der Synchrotron-Messzeiten werden die Proben vorab mit dem inhouse CT-Scanner charakterisiert und optimiert. Dies schließt auch vorläufige dynamische Experimente ein, die nur als Radiographien (2d Projektionen) betrachtet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„High-speed measurement of axial grain transport in a rotating drum“ New J. Phys. 13 (2011) 105005
Z. S. Khan, F. Van Bussel, M. Schaber, R. Seemann, M. Scheel, M. Di Michiel
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“Reconstruction of fluid flows in porous media using geometric a priori information” Rev. Sci. Instrum. 87 (2016) 126105
M. Maisl, H. Scholl, C. Schorr, R. Seemann
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Energy dissipation in sheared wet granular assemblies
S. Karmakar, M. Schaber, A.-L. Schuhmacher, M. Scheel, M. DiMichiel, M. Brinkmann, R. Seemann, L. Kovalcinova, L. Kondic
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„The Role of Local Instabilities in Fluid Invasion into Permeable Media“ Scientific Reports 7 (2017) 444
K. Singh, H. Scholl, M. Brinkmann, M. Di Michiel, M. Scheel, S. Herminghaus, R. Seemann
