Dual Energy-Verfahren

Dual Energy-Verfahren sind in der Medizin seit langer Zeit etabliert. Mit den neuesten Entwicklungen des Fraunhofer EZRT ergibt sich neben völlig neuen Anwendungsgebieten auch die Weiterentwicklung bereits etablierter Applikationen. So können im Gegensatz zu herkömmlichen Röntgenverfahren quantitative Aussagen über Dichten, Gewichtsanteile oder andere physikalische Materialmerkmale getroffen werden.

Bei der Anwendung der Dual Energy-Verfahren wird ausgenutzt, dass die Energieabhängigkeit des sogenannten Schwächungskoeffizienten eines Materials für jedes Material unterschiedlich ist. Das heißt, aus energieaufgelösten (»spektralen«) Messungen können die Eingangsdaten zur quantitativen Berechnung der Materialeigenschaften gewonnen werden.

In der Praxis geschieht diese energieaufgelöste Messung üblicherweise durch Aufnahme zweier Röntgenbilder bei unterschiedlichen Röntgenspektren. Alternativ kann ein spezieller Dual Energy-Detektor verwendet werden. Durch dessen speziellen Aufbau mit zwei Energiekanälen ist hierbei nur eine Messung nötig.

Systemlösung 2XCT

Um den Anforderungen von Dual Energy Messungen gerecht zu werden, bietet die 2XCT Anlage am Fraunhofer EZRT im Vergleich zu standardisierten Computer Tomographie Anlagen einige bauliche Besonderheiten. Erstens verfügt Sie über einen Revolver-Filterwechsler, welcher es erlaubt Vorfilter für Dual Energy Messungen zu wechseln und somit eine Manipulation der spektralen Parameter, ohne händische Umbaumaßnahmen, ermöglicht. Die Wechselvorrichtung verfügt dabei über sechs verschiedene Filterkammern, welche individuell mit verschiedensten Filtermaterialien bestückt werden können. Zweitens verfügt die Anlage über eine Kollimatoreinheit. Diese erlaubt es die auftretende Streustrahlung zu reduzieren und somit die die Analyseergebnisse der EZRT Dual Energy-Verfahren weiter zu verbessern. Grundsätzlich können die Fraunhofer Dual-Energy Verfahren jedoch auch ohne bauliche Besonderheiten auf bestehende CT-Systeme angewendet und portiert werden.

  • Sicherheitstechnik: Prüfung von Gepäckstücken auf Gefahrstoffe oder -güter
  • Recycling: Trennung von Materialien zur Rohstoffrückgewinnung
  • Mining: Verbesserte Detektion von Diamanten im Umgebungsgestein

Röntgenröhre geschlossenes System
Röhrenspannung max. 225 kV
Röhrenstrom max. 3,5 mA bzw. 8 mA
0,4 bzw. 1,0 mm
umschaltbarer Brennfleck
(EN 12543)
Detektor
Flächendetektor
(GOS-Szintillator auf
amorphen Silizium)
16 Bit Digitalisierungstiefe
1024 x 1024 Pixel
200 μm Pixelabstand
Probengewicht max. 15 kg
Probengröße max. Ø 130 mm

Vorteile und Nutzen

  • Darstellung und Quantifizierung der Verteilung unterschiedlicher Materialien innerhalb des Prüfobjekts
  • Anwendbar sowohl für Durchstrahlungsaufnahmen (2D) als auch Röntgen-Computertomographie (3D)
  • Höherer Kontrast bei Materialien mit ähnlichen oder stark unterschiedlichen Abschwächungskoeffizienten
  • Korrektur von Strahlaufhärtungsartefakten möglich