Caracterización de materiales mediante imágenes con neutrones

La técnica de imágenes con neutrones o NI (del inglés, neutron imaging) se basa en la atenuación que sufre un haz de neutrones al atravesar una muestra bajo estudio. La relación entre la intensidad del haz incidente sobre la muestra y el haz transmitido está relacionada por la ley de Beer-Lambert. Por ello, la atenuación que sufre el haz esta relacionada principalmente con el coeficiente de atenuación (o sección eficaz macroscópica) Σ de los elementos que componen la muestra y el espesor local de la misma. Esto permite estudiar la estructura interna de una muestra o una pieza así como cambios composicionales dentro de la misma. Debido a que los neutrones interactúan con los núcleos de los átomos, la atenuación que sufre un haz de neutrones es muy diferente de la que experimentan los rayos X (que interactúan con la nube de electrones del átomo). Por ello y debido a su mayor poder de penetración, la información obtenida por NI es diferente y complementaria a la obtenida al utilizar imágenes con rayos X.

Evolución de las curvas de curvas de contenido hidrogeno (ppm en peso) en una muestra de Zr-2.5%Nb (% peso) durante tratamiento térmico in-situ a 300°C. Facilidad: ANTARES – FRM II.

Debidos a que los elementos livianos como el H, el C y el O presentan atenuaciones mayores que la mayoría de los metales, NI es adecuada para estudiar la redistribución de estos elementos en aleaciones metálicas. Esto hace que esta técnica se ideal para estudiar, por ejemplo, la degradación en las propiedades mecánicas de aleaciones nucleares de base Zr por la incorporación de H, proceso que produce durante su servicio en un reactor de potencia o el estudio de materiales compuestos que presenten diferente materiales, como la deformación de paneles sándwich hechos de honeycomb de Al e insertos de Ti adheridos con un material epoxy.

Esta línea de investigación se enfoca en el uso de las técnicas de NI aplicada al estudio de la redistribución de H en aleaciones de interés nuclear y la caracterización de la meso estructura de materiales avanzados como ser materiales fabricados por manufactura aditiva o materiales compuestos.

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