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Microtomographie in situ

La micro-tomographie in situ combine l’imagerie 3D non destructive (micro-CT) et l’application contrôlée d’une sollicitation (mécanique, thermique, chimique, électrochimique, hydrique, etc.), permettant d’observer en temps réel l’évolution interne d’un matériau ou d’un composant. On passe ainsi de la simple imagerie 3D à une séquence 3D temporelle, sous contraintes contrôlées — d’où l’appellation “4D” ou « in situ ».

L’intensité et la cohérence du rayonnement synchrotron boostent les capacités de la tomoraphie in situ et permettent de suivre les évolutions ou déformations des matériaux avec une rapidité et une précision inégalées.

Atouts de la tomographie in situ

  • Suivi temporel et imagerie 3D non-destructive en environnement contrôlé
  • Large gamme d’équipements compatibles avec la tomographie : machines de traction / compression, fours, enceinte climatiques, refroidissement
  • Mode d’acquisition rapide pour étudier des événements rapides en temps réel : fissuration, dendrites, granulation humide, délaminages
  • Résolution d’image adaptable : taille de pixel de 0.5 µm à  50 µm environ
  • Technologie unique de numérisation des procédés
  •  Expérimentations multi-champs possibles en combinant chauffage, charge mécanique, atmosphère contrôlée, alimentation électrique/électrochimique (in operando) pour se rapprocher des conditions réelles à reproduire.
  • Technique adaptée à tout type de matériaux
 
 

Mesures et analyses en microtomographie in situ

  • Essais mécaniques de traction/compression sur éprouvettes 
  • Suivi de frittage & de densification
  • Essais thermiques in situ : cycles de température, chocs
  • Expériences in operando électrochimiques sur batteries, piles à combustible
  • Corrosion / réactions chimique in situ  : croissance de dépôts, attaques chimiques
  • Suivi de dissolution de comprimés ou de procédés pharmaceutiques humides 
  • Numérisation de procédés alimentaires : cuisson, lyophylisation, hydratation, émulsions 
  • Conception d’expérience ou d’équipement de sollicitation sur-mesure

L’expertise Novitom en tomographie in situ

  • Conception d’équipements de sollicitations sur-mesure
  • Préparation adaptée des essais et des  échantillons pour une utilisaton efficace du temps de faisceau X
  • Protocoles optimisés d’imagerie, choisis selon votre problématique :  suivi quasi-statique ou dynamique, haute résolution, fort contraste
  • Traitement avancé des données 3D : segmentation, réseau IA pré-entraîné, DVC, mesures quantitatives, interprétation
  • Résultats directement exploitables : sous forme de rapports ou de données numériques intégrables dans vos logiciels 
  • Accompagnement complet : de la définition du besoin jusqu’à la restitution finale, plus de 20 ans d’expérience à votre service
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Tomographie synchrotron vs µCT de laboratoire pour études in situ — quand choisir quoi ?

Tomographie in situ (source de laboratoire)

  • facilité d’accès pour des dynamiques lentes (plusieurs jours ou semaines)
  • cadence de scans limitée par la puissance de la source
  • taille de pixel >~ à 5 µm pour limiter les temps de scans
  • contraste d’absorption 
  • encombrement contraint par les dimensions de la cabine
 
Idéal pour les phénomènes lents, les suivis quasi-statiques, les résolutions intermédiaires et pour préparer des mesures synchrotron. 

Tomographie synchrotron in situ

  • cadences très élevées (<1s par scan 3D)
  • haute résolution accessible (< 1 µm)
  • contraste de phase, faible bruit
  • peu de limites d’encombrement pour l’installation des dispositifs in situ
  • difficulté d’accès pour dynamiques lentes
  •  

Idéal pour les phénomènes rapides, les suivis en temps réel, les faibles contrastes et la haute résolution. 

Types d’échantillons

Métaux et alliages : éprouvettes, coupons, structure lattice, poudres, revêtements

Polymères et composites : carbone/carbone, SMC, tissés 3D, CMC, polymère-métal, mousses

Céramiques et verres : échantillons denses ou poreux, poudres

Produits pharmaceutiques et cosmétiques : comprimés, gels, émulsions

Batteries, électrodes, membranes : suivi in operando

Tissus biologiques : os, dents, tissus mous, échantillons végétaux, alimentaires

Exemples d'analyses et tests exploitant la tomographie in situ

Tracking the evolution of materials microstructure : in situ mechanical testing with Novi CT rig

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Why perform microtomography during tensile/compression tests with NOVI CT Rig? The use of microtomography during tensile/compression tests enables the impact…

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The dissolution of coated tablets highlighted by X-ray microtomography

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Which phenomena are decisive in oral drug release from coated tablets? Key findings from a research work by Univ. Lille,…

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Tracking the evolution of materials microstructure : in situ mechanical testing with Novi CT rig

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The dissolution of coated tablets highlighted by X-ray microtomography

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Caractéristiques techniques des dispositifs d'essais in situ

Pour solliciter matériaux et produits tout en les imageant par tomographie X ou par microtomographie synchrotron, nous concevons des dispositifs miniaturisés respectant les exigences des essais et de l’imagerie 3D :

  • Machines de traction/compression  de 500 N à 20 kN
  • Bancs chauffants/laser heating, de l’ambiante à >1000–2000 °C pour essais à haute température
  • Chambres climatiques avec humidité contrôlée 10%HR – 90%HR ; température -40°C / +60°C
  • Cryogénie 
  • Passeurs d’échantillons pour les tests de cellules électrochimiques in operando
  • Chambres pour l’injection de fluides : liquides, atmosphères corrosives

Complémentarité avec d'autres techniques

Microtomographie rayons-X in situ 

Microtomographie rayons-X (µCT)

Microscopie électronique à balayage basse tension (SEM-FEG)

Microscopie à force atomique (AFM)

Nanotomographie synchrotron

Fluorescence rayons-X en microfaisceaux (µXRF)

Micro-diffraction à rayons X

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NOVITOM : votre partenaire en R&D, imagerie et analyses avancées

Expertise

Une équipe pluridisciplinaire experte des techniques analytiques utilisées par les scientifiques.

Innovation

Des approches analytiques originales pour vos développements de produits, de procédés, en contrôle ou marketing.

Accompagnement

Connaissances et savoir-faire uniques en sciences analytiques et imagerie 2D-3D-4D.