RESEARCH GROUP COMPUTED TOMOGRAPHY

UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES UPPER AUSTRIA - RESEARCH & DEVELOPMENT LTD.

Die CT-Methodik

Im Prinzip besteht ein 3D-Röntgencomputertomograf aus drei Komponenten, der Strahlenquelle (Röntgenröhre), einem Drehtisch auf dem die zu prüfende Probe befestigt ist und einem digitalen Detektor. Dargestellt ist der prinzipielle Aufbau in Abbildung 1. Die Strahlenquelle erzeugt einen kegelförmigen Röntgenstrahl, welcher das Prüfobjekt am Probentisch durchstrahlt. Beim Durchstrahlen eines Objektes wird die Röntgenstrahlung unterschiedlich abgeschwächt. Die Stärke der Abschwächung wird unter anderem durch die Probendicke (Durchstrahlungslänge), die Dichte der Bauteile und der Ordnungszahlen der zu durchstrahlenden Materialien bestimmt. Der digitale Detektor wandelt schlussendlich die Strahlungsintensität in ein digitales Projektionsbild um. Pro CT-Messung wird eine volle Umdrehung des Messobjektes im Strahlenkegel durchgeführt, wobei (in Abhängigkeit der Projektionsanzahl) in <1° Winkelschritten die Rotation angehalten und ein neues Projektionsbild aufgenommen wird. In Abhängigkeit des zu prüfenden Bauteils und der geforderter Qualität des 3D-Datensatze werden 1000 – 2000 Projektionsbilder aufgenommen um daraus einen 3D-Datensatz zu erstellen.

 

CT-Methodik Prinzip-CT(de) 300px

Abbildung 1: Prinzip 3D-CT

Um einen 3D-Datensatz (Voxel-Datensatz) entsprechend auswerten zu können, ist spezielle Software nötig. Ähnlich wie bei einer materialografischen Probenpräparation teilt die Software das 3D-Volumen in Schichten. Diese virtuellen Schnitte können in drei orthogonalen Ebenen durchgeführt werden. (Axiale-, Frontale und Sagittale Ebene). Diese drei Schnittebenen orientieren sich anhand des globalen Koordinatensystems des 3D-Datensatzes. Axial bedeutet einen Schnitt in horizontaler Richtung (X-Y), Frontal in Y-Z und Sagittal in X-Z Richtung. Weiters kann mit Hilfe der Software und unterschiedlichen 3D-Renderparameter ein 3D-Bild der gemessenen Probe erzeugt werden. Die unterschiedlichen Grauwerte in den Schnittbildern korrespondieren mit der Materialdichte, wobei Regionen mit höherer Dichte hell dargestellt und Bereiche mit geringerer Dichte dunkel dargestellt werden. Um mit CT eine möglichst hohe örtliche Auflösung zu erreichen, muss das Messobjekt so nahe wie möglich an der Röntgenröhre platziert werden. Eine weitere Forderung ist, dass das Messobjekt in horizontaler Richtung vollständig auf dem Detektor abgebildet werden muss. Dies bedeutet, dass der maximale Probendurchmesser die Voxelgröße einer CT-Messung bestimmt (~örtliche Auflösung = max. Durchmesser / 2300). In Abbildung 2 ist die maximale Auflösung in Abhängigkeit des Objektdurchmessers aufgetragen.

 

CT-Methodik CTAuflösung-Objektgrösse (neu) 300px

Abbildung 2: Abhängigkeit der maximalen Auflösung zum Objektdurchmesser für verschiedene CT-Systeme

 

 

 

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