Hochauflösende PS-OCT zur Materialanalyse

Optische Kohärenz Tomographie (OCT) ist eine neuartige Methode, um berührungslos hochauflösende Querschnittsbilder von semitransparenten Medien anzufertigen. OCT wurde für medizinische Anwendungen, wie z.B. Erkennung von Netzhautschäden oder Melanomen, entwickelt. Neben der konventionellen OCT-Methode gibt es zahlreiche instrumentelle Weiterentwicklungen, wie z. B. ultra-hochauflösende OCT mit der sogar subzelluläre Strukturen abgebildet werden können oder Polarisations-sensitive OCT (PS-OCT), welche zusätzliche Information über das zu untersuchende Gewebe liefert indem es die Polarisationseigenschaften einer Probe misst. Erstaunlicherweise ist OCT außerhalb des medizinischen Bereichs fast völlig unbekannt, obwohl das Potential dieser Methode speziell im Sektor der Materialwissenschaften und der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung sehr vielversprechend ist. Im Rahmen dieses Projektes sollen erstmalig die Vorteile von ultrahochauflösender OCT und PS-OCT verbunden werden und für Fragestellungen innerhalb des materialwissenschaftlichen Sektors verwendet werden. Ein wesentlicher Punkt wird dabei die Verbesserung der Auflösung sein, um Strukturen in Materialien wie z. B. eingebettete Fasern, Partikel, Poren...mit einer Größe bis 5 m abbilden zu können. Speziell für Leichtverbundwerkstoffe wie glasfaserverstärkte Polymer-Materialien (z. B. für Flugzeugteile oder Rotorblätter von Windkraftwerken) spielt zerstörungsfreie Materialprüfung eine immer wichtigere Rolle. Berührungslose Querschnittsmessungen und die Detektion von Fehlerstellen oder Sprüngen und deren zeitliches Verhalten werden eine Verbesserung der Materialeigenschaften hinsichtlich Langlebigkeit und Verlässlichkeit möglich machen und damit die Sicherheit bei der Verwendung solcher Teile erhöhen. Weitere Anwendungsfelder von PS-OCT betreffen ortsaufgelöste Messungen von inneren Verspannungen, wie sie z. B. in hochpräzisen Spritzgussteilen auftreten oder die Detektion von anisotropen Mikroporen in piezoelektrischen Schaumfolien, die in Zukunft als großflächige Sensoren

Optische Kohärenz Tomographie (OCT) ist eine neuartige Methode, um berührungslos hochauflösende Querschnittsbilder von semitransparenten Medien anzufertigen. OCT wurde für medizinische Anwendungen, wie z.B. Erkennung von Netzhautschäden oder Melanomen, entwickelt. Neben der konventionellen OCT-Methode gibt es zahlreiche instrumentelle Weiterentwicklungen, wie z. B. ultra-hochauflösende OCT mit der sogar subzelluläre Strukturen abgebildet werden können oder Polarisations-sensitive OCT (PS-OCT), welche zusätzliche Information über das zu untersuchende Gewebe liefert, indem es die Polarisationseigenschaften einer Probe misst. Erstaunlicherweise war OCT außerhalb des medizinischen Bereichs fast völlig unbekannt, obwohl das Potential dieser Methode speziell im Sektor der Materialwissenschaften und der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung sehr vielversprechend ist. Im Rahmen dieses Projektes wurden daher erstmalig die Vorteile von ultra-hochauflösender OCT und PS-OCT verbunden und für Fragestellungen innerhalb des materialwissenschaftlichen Sektors verwendet. Wesentliche Punkte waren dabei die Verbesserung der Auflösung, um Strukturen in Materialien wie z. B. eingebettete Fasern, Partikel, Poren, ...mit typischen Größen im Mikrometerbereich abbilden zu können, und die Fähigkeit, simultan den Spannungszustand im Inneren der zu untersuchenden Probe zu messen. Die Stärken des neuartigen OCT-Aufbaus wurden sodann an Leichtverbund-Werkstoffen, wie glasfaserverstärkte Polymer-Materialien (z. B. für Flugzeugteile oder Rotorblätter von Windkraftwerken) erfolgreich ausgetestet. Bei diesen Strukturen spielt zerstörungsfreie Materialprüfung eine immer wichtigere Rolle: berührungslose Querschnittsmessungen und die Detektion von Fehlerstellen oder Sprüngen und deren zeitliches Verhalten liefern die Grundlage für eine weitere Verbesserung der Materialeigenschaften hinsichtlich Langlebigkeit und Verlässlichkeit und damit für die Erhöhung der Sicherheit bei der Verwendung solcher Teile. Weitere Anwendungsfelder der neuen OCT-Technologie betrafen ortsaufgelöste Messungen von inneren Verspannungen, wie sie z. B. in hochpräzisen Kunststoff-Spritzgussteilen oder in Fotolackformen für Miniaturzahnräder auftreten.