Computertomographie-System zur Analyse von Eisbohrkernen

Durch die Analyse von Eisbohrkernen können Experten Erkenntnisse über die klimatischen Verhältnisse längst vergangener Zeiten erhalten und auch die derzeitigen Eisschichtdicken in den Polargebieten zuverlässig vermessen. Die Informationen lassen sich allerdings nicht an der Oberfläche der zylinderförmigen Bohrkerne ablesen, sondern liegen im Inneren verborgen. An dieser Stelle kommt die Helix-CT des Fraunhofer EZRT zum Einsatz, mit der sich mikroskopisch kleine Strukturen visualisieren lassen. Dabei muss allerdings zwischen verschiedenen Eisarten unterschieden werden: Firn befindet sich in einer Tiefe von bis zu 100 Metern. Ab einer Tiefe von 100 Metern spricht man von Blaseneis, das sich durch segmentierbare Lufteinschlüsse unterschiedlicher Form und Größe kennzeichnet. Um das Blaseneis zuverlässig untersuchen zu können, ist die Auflösungsanforderung erheblich höher, als es beim Firn der Fall ist.

Im Vergleich zur herkömmlichen 3D-Computertomographie  werden bei der Helix-CT-Methode schraubenförmige statt der sonst üblichen Kreisbahnen gefahren. Hierfür wird der Eisbohrkern kontinuierlich gedreht und in vertikaler Richtung verschoben. Da die Eisbohrkerne in unverändertem Zustand gescannt und analysiert werden müssen, ist es erforderlich, das Computertomographiesystem innerhalb eines Kühlraums zu betreiben, in dem eine Temperatur von -15°C herrscht. 

FXE 225.48/51 Wechselkopf-Röntgenröhre

  • Strahlungsenergie max. 225 keV
  • Optische Brennfleckgröße > 6 µm / 2 µm

Röntgenkamera Fraunhofer XEye 4020

  • Aktive Fläche 400 mm x 200 mm
  • Pixelabstand 50 µm
  • Bildgröße ca. 8000 x 4000 Pixel
  • Nachleuchten < 0,1%
  • Digitalisierungsstufe 16 bit
  • Strahlenharte Abschirmung der Elektronik ermöglicht Langzeitmessungen und den Einsatz der Kamera im Dauerbetrieb

Achssystem

  • Vertikale Verfahrwege > 1000 mm für Quelle und Detektor
  • Endlosrotation des Drehtellers
  • FDA

Sonstige Merkmale

  • I0-Monitor zur Beobachtung von Intensitätsschwankungen während des Scans zur Stabilisierung von Region-of-Interest-CT-Messungen
  • Betriebstemperatur -12°C bis -15°C
  • Rekonstruiertes Volumen bis zu 80.000 Schichten à 64 Megapixel    

Vorteile und Nutzen

  • Kontinuierlicher Scan eines vollen Bohrkerns von 1 m Länge und 10 cm Durchmesser 
  • Reduzierte Fehleranfälligkeit des Gesamtsystems durch Wiederaufsetzbarkeit von Mess- und Rekonstruktionsprozedur
  • Schichtweise oder globale Analyse quantitativer Merkmale im Bohrkern.