Ein Teil der Röntgenstrahlen wird beim Durchdringen eines Objektes absorbiert. Je dichter oder je dicker der durchquerte Objektbereich ist, desto mehr wird absorbiert. Wird die durchgehende Strahlung von einem geeigneten Detektor aufgenommen und je nach Intensität in verschiedenen Grautönen dargestellt, so entsteht ein Röntgenbild des Objektes: Dicke Objektbereiche erscheinen dunkler als dünnere und ebenso erscheinen dichte Materialien wie z.B. Eisen, Kupfer oder Blei dunkler als weniger dichte wie etwa Kunststoffe, Papier Luft.
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen wie Licht, jedoch ist ihre Wellenlänge etwa 1000x bis 1.000.000x kleiner und liegt im Bereich 1nm bis 1pm. Sie sind daher sehr energiereich und in der Lage, Materie zu durchdringen.
Die Tomographie liefert ein dreidimensionales, räumliches Bild des Untersuchungsobjektes. Unterschiedliche Materialien und Materialdichten werden in unterschiedlichen Grautönen oder Farben dargestellt. Zur Erstellung eines Röntgentomogramms wird eine Reihe von zweidimensionalen Röntgenbildern aufgenommen, während das Objekt im Strahlengang gedreht wird. Aus diesen Bildern wird die dreidimensionale Darstellung mittels eines komplexen Rekonstruktionsalgorithmus berechnet.
Prinzipiell bestehen Röntgeninspektionssysteme aus einem Strahlenschutzgehäuse in dem eine Röntgenröhre gegenüber einem Röntgenbilddetektor angeordnet ist. Mit einem von außen steuerbaren Manipulator wird die Probe im Strahlengang positioniert. Das Röntgenbild wird auf einem Monitor dargestellt und kann computerisiert weiterverarbeitet werden. Weiter kann das System mit einer Programmsteuerung ausgerüstet sein, so dass Röntgeninspektionen automatisch ausgeführt werden können.
Im Röntgenbild können Objektmerkmale (Details), die einem Dicken- oder Materialunterschied entsprechen, dargestellt oder ausgewertet werden. Typische Anwendungen sind: Lötstellen, Leiterplatten, Schweißstellen, Gussteile, mechanische oder elektronische Geräte, Sensoren, Spritzgussteile, technische Gewebe und vieles mehr.
Bei der Computertomographie (CT) werden unter Drehung des Objektes um 360° zwischen 200 und 2000 Projektionsbilder aufgenommen. Dabei wird das Objekt senkrecht zur Drehachse durchstrahlt. Die anschließende Rekonstruktion der Projektionsbilder liefert ein dreidimensionales Volumen.
Dieses Volumen kann aus allen Richtungen betrachtet und beliebige virtuelle Schnitte können gelegt werden.
Bei der digitalen Laminographie bewegen sich Röntgenquelle und Detektor derart um 180° phasenverschoben auf Kreisbahnen um dieselbe Achse, dass auf dem Detektor stets ein Schrägbild (z.B unter 45°) desselben Objektauschnittes zu sehen ist. In dieser Weise werden z.B. 8 bis 30 Bilder in gleichmäßigen Winkelabständen aufgenommen; es entstehen also Schrägprojektionen unter dem gleichen Winkel aber unter verschiedenen Blickrichtungen. Werden diese Bilder geeignet überlagert, so erhält man Scheibenbilder des Objektes senkrecht zur Drehachse. Ein übliches Rechenverfahren dafür heißt Tomosynthese. Aus diesen Scheiben können auch dreidimensionale Bilder zusammengesetzt werden, die aber in vertikaler Richtung sehr starke Artefakte (Verfälschungen/fälschliche Pseudostrukturen) aufweisen. Dadurch erscheinen z.B. Kugeln als eine Art Doppelkegel und es werden oftmals Details (z.B. gesuchte Defekte) der untersuchten Probe über- bzw. ausgeblendet.
Im direkten Vergleich liefert die Computertomographie deutlich bessere Ergebnisse als die Laminographie. Dies ist ursächlich auf die Tatsache zurück zu führen, dass die komplexen mathematischen Verfahren der Computertomographie das Ziel haben, eine exakte Rekonstruktion des Objekts zu liefern, wo hingegen die Laminographie auf dem Verfahren der Verwischungstomographie basiert.
Zur produktionsnahen Prüfung von größeren Losen oder für einfachere Prüfaufgaben sind 2D-Lösungen ggf. anzustreben, da diese mit kurzer Taktzeit durchgeführt und oft gut automatisiert werden können. Für die Fehler- oder Qualitätsanalyse ist die Computertomographie – eventuell in Kombination mit der hochauflösenden Durchstrahlungsprüfung vorzuziehen – da so die optimale räumliche Information bei bestmöglicher Auflösung und höchstem Kontrast gewonnen werden kann.
Aber auch die Gestalt des Prüflings ist wichtig: Kompakte Proben (Sensoren, Gussteile) sind z.B. ideal für die Computertomographie geeignet.
Die Grenzen sind natürlich fließend und hängen auch sehr von der jeweiligen Inspektionsaufgabe ab, doch kann hier ein praktischer Versuch, den wir gerne für sie durchführen, schnell Klarheit schaffen.
Hochwertige Tomographiesysteme liefern verzerrungsfreie dreidimensionale Bilder mit kalibrierbarem Maßstab. Zum einen können aus diesen Volumendatensätzen mit einer speziellen Software die Objektoberflächen extrahiert und in einem standardisierten Dateiformat abgelegt werden. Diese Oberflächendaten sind die Schnittstelle zum Soll-Ist-Vergleich mit CAD-Daten mittels handelsüblicher Programme (z.B. Polyworks). Darüber hinaus sind Messungen am und im Objekt möglich. In Konkurrenz zu konventionellen und mechanischen Messgeräten lassen sich auch Messaufgaben an komplexen innenliegenden Flächen durchführen. Beispielsweise lassen sich über das Anfitten von Regelgeometrien die Messung von Parametern wie z.B. Radien, Ebenenabstände oder andere Merkmale des Objekts realisieren.
Reduzierte Strahlendosis: Halbleiter-Bauelemente z.B. könnten durch hohe Strahlendosen geschädigt werden. Die Strahlendosis bei einer typischen Röntgeninspektion liegt jedoch etwa nur bei einem tausendstel des Wertes, bei dem erste Schädigungen beobachtet werden.
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