DE102005033533A1 - Method and device for examining a test object by means of invasive radiation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Untersuchen eines Messobjekts (1), das industriell und/oder handwerklich hergestellt wurde. Das Messobjekt (1) weist eine Mehrzahl von verschiedenen Materialien auf, zumindest zwei verschiedene Materialien. Es werden erwartete Materialeigenschaften von zumindest zwei verschiedenen Materialien des Messobjekts (1) festgestellt. Die erwarteten Materialeigenschaften werden bei einer Auslegung und/oder Einstellung einer Messanordnung verwendet, wobei die Messanordnung zumindest eine Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung invasiver Strahlung und eine strahlungsempfindliche Sensoreinrichtung (3) zur Detektion von Strahlung nach einer Wechselwirkung der invasiven Strahlung mit dem Messobjekt aufweist und wobei die Messanordnung unter Berücksichtigung der erwarteten Eigenschaften so ausgelegt und/oder eingestellt wird, dass unterschiedliche Wechselwirkungen der invasiven Strahlung mit zumindest zwei verschiedenen Materialien des Messobjekts (1) von den Sensoreinrichtungen (3) detektiert werden können. Die unterschiedlichen Wechselwirkungen bestehen auf Grund spektral unterschiedlicher Materialeigenschaften der verschiedenen Materialien. Ein Ergebnis der unterschiedlichen Wechselwirkungen der invasiven Strahlung wird mittels der Sensoreinrichtung (3) detektiert.The invention relates to a method and an arrangement for examining a measurement object (1) that has been manufactured industrially and / or by hand. The measurement object (1) has a plurality of different materials, at least two different materials. Expected material properties of at least two different materials of the measurement object (1) are determined. The expected material properties are used when designing and / or setting a measuring arrangement, the measuring arrangement having at least one radiation source (2) for generating invasive radiation and a radiation-sensitive sensor device (3) for detecting radiation after an interaction of the invasive radiation with the measuring object and wherein the measuring arrangement is designed and / or adjusted, taking into account the expected properties, so that different interactions of the invasive radiation with at least two different materials of the measuring object (1) can be detected by the sensor devices (3). The different interactions exist due to the spectrally different material properties of the different materials. A result of the different interactions of the invasive radiation is detected by means of the sensor device (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Untersuchen eines Messobjekts, wobei das Messobjekt invasiver Strahlung ausgesetzt wird, insbesondere Röntgenstrahlung.The The invention relates to a method and an arrangement for examination of a measurement object, the measurement object being exposed to invasive radiation is, in particular X-radiation.
Die
Verwendung invasiver Strahlung für
die Untersuchung von Werkstücken
ist bekannt. Bei der Computertomografie (CT) wird das Werkstück beispielsweise
auf einem Drehtisch angeordnet und durch Drehung des Drehtisches
in verschiedene Drehstellungen aus verschiedenen Richtungen von Röntgenstrahlung
durchstrahlt. Die durch Extinktion in dem Material des Werkstücks geschwächte Strahlung
wird orts- und zeitaufgelöst
von einer Sensoreinrichtung detektiert. Durch die tomografische
Rückprojektion
wird daraus ein örtlich
dreidimensionales Modell des Werkstücks berechnet. Das Modell enthält jeweils
für einzelne
Volumenbereiche die Materialeigenschaften für die Extinktion der Röntgenstrahlung.
Ein Beispiel für
die CT wird in
CT wird auch im Bereich der Medizintechnik angewendet, zur Feststellung und Behandlung pathologischer Zustände. CT-Apparate für die Medizintechnik sind jedoch nicht oder nur bedingt für die Untersuchung von industriell oder handwerklich hergestellten Gegenständen geeignet. Insbesondere sind die in der Medizin durchgeführten Untersuchungen sehr zeitaufwändig.CT is also used in the field of medical technology, for detection and treatment of pathological conditions. CT apparatus for medical technology However, they are not or only conditionally for the investigation of industrial or crafted items. Especially are those done in medicine Investigations very time consuming.
Vergleichbarer Aufwand kann unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht bei einer routinemäßigen Untersuchung von Fertigungsprodukten betrieben werden.comparable Effort can not in economic terms at a routine examination operated by manufacturing products.
Aus
Zwar erscheint es mit einem solchen System möglich zu sein, die Genauigkeit zu steigern und zusätzliche Informationen zu gewinnen. Jedoch überwindet dies nicht das Problem, dass der Aufwand der Messung, insbesondere der Zeitaufwand, für eine routinemäßige Untersuchung von Fertigungsprodukten zu hoch ist.Though It seems possible with such a system to be accurate increase and additional Gain information. However, this does not overcome the problem that the effort of the measurement, especially the time required, for a routine examination of manufacturing products is too high.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Untersuchen eines Messobjekts mittels invasiver Strahlung anzugeben, sodass eine routinemäßige Untersuchung von Fertigungsprodukten mit vertretbarem Aufwand möglich ist.It is an object of the present invention, a method and a Arrangement for examining a test object by means of invasive radiation specify, so a routine examination of manufacturing products with reasonable effort is possible.
Gemäß einem Gedanken der vorliegenden Erfindung bestehen industriell und/oder handwerklich hergestellte Gegenstände häufig aus mehreren verschiedenen Materialien, die sich jeweils in separaten Volumenbereichen des Gegenstandes befinden. Es ist nun möglich, durch Anwendung von Vorkenntnissen und/oder Erwartungen die Vermessung und/oder Auswertung der Messungen so zu gestalten, dass der Aufwand für die Untersuchung deutlich reduziert ist. Dabei kommt es dem Konzept zugute, dass üblicherweise eine Vielzahl von Gegenständen produziert wird, wobei jeder einzelne der Gegenstände einer Spezifikation (insbesondere CAD-Konstruktions- bzw. Planungsdaten) entsprechen soll. Die Vermessung und/oder Auswertung kann daher immer wieder in der gleichen Weise durchgeführt werden.According to one Thought of the present invention exist industrially and / or crafted items often consist of several different ones Materials, each in separate volume areas of the Object are located. It is now possible by application of Previous knowledge and / or expectations the measurement and / or evaluation of the Make measurements so that the effort for the investigation is clear is reduced. It benefits the concept that usually a variety of items is produced, with each one of the objects one Specification (in particular CAD design or planning data) should correspond. The measurement and / or evaluation can therefore be carried out again and again in the same way.
Es wird ein Verfahren zum Untersuchen eines industriell und/oder handwerklich hergestellten Messobjekts vorgeschlagen, wobei das Messobjekt eine Mehrzahl von verschiedenen Materialien aufweist, zumindest zwei verschiedene Materialien. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- – es werden erwartete Materialeigenschaften von zumindest zwei verschiedenen Materialien des Messobjekts festgestellt,
- – die erwarteten Materialeigenschaften werden bei einer Auslegung und/oder Einstellung einer Messanordnung verwendet, wobei die Messanordnung zumindest eine Strahlungsquelle zur Erzeugung invasiver Strahlung und eine strahlungsempfindliche Sensoreinrichtung zur Detektion von Strahlung nach einer Wechselwirkung der invasiven Strahlung mit dem Messobjekt aufweist und wobei die Messanordnung unter Berücksichtigung der erwarteten Eigenschaften so ausgelegt und/oder eingestellt wird, dass unterschiedliche Wechselwirkungen der invasiven Strahlung mit zumindest zwei verschiedenen Materialien des Messobjekts von den Sensoreinrichtungen detektiert werden können, wobei die unterschiedlichen Wechselwirkungen aufgrund spektral unterschiedlicher Materialeigenschaften der verschiedenen Materialien bestehen,
- – das Messobjekt wird der invasiven Strahlung ausgesetzt und
- – ein Ergebnis der unterschiedlichen Wechselwirkungen der invasiven Strahlung wird mittels der Sensoreinrichtung detektiert.
- Expected material properties of at least two different materials of the test object are determined,
- The expected material properties are used in a design and / or setting of a measuring arrangement, wherein the measuring arrangement has at least one radiation source for generating invasive radiation and a radiation-sensitive sensor device for detecting radiation after an interaction of the invasive radiation with the measurement object and wherein the measuring arrangement takes into account the expected properties are designed and / or adjusted such that different interactions of the invasive radiation with at least two different materials of the measurement object can be detected by the sensor devices, the different interactions being due to spectrally different material properties of the different materials,
- - The test object is exposed to invasive radiation and
- A result of the different interactions of the invasive radiation is detected by means of the sensor device.
Allgemeiner formuliert kann das Verfahren auch für jegliche nicht medizinischen Untersuchungen eingesetzt werden. Z.B. können natürlich entstandene, aber nicht lebende Messobjekte untersucht werden.general The procedure can also be formulated for any non-medical Investigations are used. For example, can be natural, but not live measurement objects are examined.
Je nach Art und/oder Anordnung der Sensoreinrichtung können unterschiedliche Ergebnisse der Wechselwirkungen detektiert werden. Beispielsweise kann bei der Verwendung von Röntgenstrahlung als invasive Strahlung lediglich die Schwächung der Röntgenstrahlen beim Hindurchtreten durch die Materialien des Messobjekts detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich können die Streuung der Röntgenstrahlungsquanten (Compton-Effekt) und/oder Sekundäreffekte (z. B. Lumineszenz und/oder der fotoelektrische Effekt) detektiert werden. Folglich können je nach Art der dem Detektionsergebnis zu Grunde liegenden Wechselwirkungen die jeweils erforderlichen Materialeigenschaften festgestellt (z. B. aus Nachschlagewerken und/oder durch Versuche ermittelt) werden, beispielsweise der Absorptionskoeffizient, der Extinktionskoeffizient und/oder der differentielle Wirkungsquerschnitt, und zwar alle Materialeigenschaften vorzugsweise in Abhängigkeit der Wellenlänge der invasiven Strahlung.ever Depending on the type and / or arrangement of the sensor device may have different Results of the interactions are detected. For example, can when using X-rays invasive radiation merely attenuates the X-rays as they pass through be detected by the materials of the test object. alternative or additionally can the scattering of the X-ray quanta (Compton effect) and / or secondary effects (eg, luminescence and / or the photoelectric effect) become. Consequently, ever according to the type of interactions underlying the detection result the respectively required material properties determined (z. B. from reference works and / or determined by experiments), for example, the absorption coefficient, the extinction coefficient and / or the differential cross section, and indeed all material properties preferably in dependence the wavelength invasive radiation.
Alternativen zu Röntgenstrahlung als invasive Strahlung sind insbesondere elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängen (z. B. im sichtbaren oder infraroten oder ultravioletten Wellenlängenbereich) oder Partikelstrahlung.alternatives to X-rays As invasive radiation are in particular electromagnetic radiation other wavelengths (eg in the visible or infrared or ultraviolet wavelength range) or particle radiation.
Unter der Auslegung der Messanordnung werden insbesondere eine oder mehrere der folgenden Aktionen verstanden: Die Geometrie der Messanordnung wird angepasst (z. B. der Ort und/oder die Ausrichtung der Sensoreinrichtung wird verändert); Komponenten der Messanordnung (wie beispielsweise eine Sensoreinrichtung oder eine Strahlungsquelle) werden ausgewechselt, hinzugefügt, entfernt oder bautechnisch verändert.Under In particular, one or more of the design of the measuring arrangement understood the following actions: The geometry of the measuring arrangement is adjusted (eg, the location and / or orientation of the sensor device is changed); components the measuring arrangement (such as a sensor device or a radiation source) are replaced, added, removed or structurally altered.
Unter Einstellung der Messanordnung wird insbesondere verstanden, dass eine Betriebsart von Komponenten der Messanordnung eingestellt wird. Z. B. wird die elektrische Spannung einer Elektronenoptik einer Röntgenröhre und/oder die Richtung eines Elektronenstrahls eingestellt und/oder werden Empfindlichkeiten der Sensoreinrichtung für die Detektion des Ergebnisses der Wechselwirkung eingestellt.Under Setting the measuring arrangement is understood in particular that an operating mode of components of the measuring arrangement is set. Z. B. is the electrical voltage of an electron optics of an X-ray tube and / or set the direction of an electron beam and / or become sensitivities the sensor device for set the detection of the result of the interaction.
Auch eine Auswertungseinrichtung kann Teil der Messanordnung sein. In diesem Fall kann die Auslegung und/oder Einstellung der Messanordnung zusätzlich oder ausschließlich dadurch erfolgen, dass die Auswertungseinrichtung vorbereitet wird. Auf ein Beispiel hierfür wird noch später eingegangen. Besonders bevorzugt wird, dass zumindest ein Schwellwert oder Grenzwert für die Auswertung eines Messsignals der Sensoreinrichtung eingestellt wird.Also An evaluation device may be part of the measuring arrangement. In In this case, the design and / or adjustment of the measuring arrangement additionally or exclusively be done by that the evaluation device is prepared. On an example of this will be even later received. It is particularly preferred that at least one threshold or limit for the evaluation of a measurement signal of the sensor device is set.
Die Einstellung und/oder Auslegung der Messanordnung erfolgt vorzugsweise automatisch unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften.The Adjustment and / or interpretation of the measuring arrangement is preferably carried out automatically taking into account the material properties.
In der Regel sind die Wechselwirkungen der invasiven Strahlung mit verschiedenen Materialien des Messobjekts unterschiedlich. In der Praxis kommt es jedoch häufig vor, dass die invasive Strahlung, die für die Untersuchung verwendet wird, ein mehr oder weniger kontinuierliches Strahlungsspektrum bildet. Die invasive Strahlung ist folglich eine Mischung aus Strahlung verschiedener Wellenlängen. Dies gilt für verschiedene Arten von invasiver Strahlung, die bei der Erfindung verwendet werden können, z. B. für elektromagnetische Strahlung, Longitudinalwellen (zum Beispiel Druckwellen wie Ultraschall) und Partikelstrahlung (z. B. Positronen- oder Elektronenstrahlung). Wird lediglich die Summe der Wechselwirkungseffekte für das gesamte Spektrum detektiert, gibt es zahlreiche verschiedene Materialien, die in der Summe eine ähnliche Wirkung haben und daher durch die Detektion nicht oder nicht sicher unterschieden werden können.In As a rule, the interactions of invasive radiation with different materials of the test object differently. In the However, practice often happens before that the invasive radiation used for the investigation becomes, a more or less continuous radiation spectrum forms. The invasive radiation is thus a mixture of radiation different wavelengths. This applies to different types of invasive radiation used in the invention can be used z. For example electromagnetic radiation, longitudinal waves (for example pressure waves like ultrasound) and particle radiation (eg positron or electron radiation). Will only be the sum of the interaction effects for the entire Spectrum detected, there are many different materials, in sum, a similar one Have effect and therefore not or not sure distinguished by the detection can be.
Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, die Messanlage so auszulegen und/oder einzustellen, dass die bei allen Materialien vorhandenen Unterschiede der Wechselwirkungen mit der invasiven Strahlung sicher detektiert werden können. Hierzu werden die spektralen (d. h. die auf die invasive Strahlung bezogenen wellenlängen- bzw. energieabhängigen) Materialeigenschaften der beteiligten Materialien mit der invasiven Strahlung berücksichtigt. Das spektral unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Materialien kann auf unterschiedliche Weise für eine sichere Detektion zur Unterscheidung der Materialien genutzt werden. Grundsätzlich ist es möglich, unterschiedliche Spektren der invasiven Strahlung gleichzeitig (z. B. aus verschiedenen Richtungen) oder nacheinander auf das Messobjekt einzustrahlen, invasive Strahlung unterschiedlicher einzelner Wellenlängen (bzw. schmaler Energiebereiche von z. B. weniger als 1 keV Breite) einzustrahlen und/oder invasive Strahlung unterschiedlicher Art einzustrahlen. In jedem Fall bietet sich die Möglichkeit, die Messanlage so auszulegen und/oder einzustellen, dass die unterschiedlichen Wechselwirkungen mit den verschiedenen Materialien detektiert werden können und daraus ermittelt werden kann, welche Materialien vorhanden sind und insbesondere wo die jeweiligen Materialien in dem Messobjekt angeordnet sind.Of the Invention is now based on the idea to interpret the measuring system so and / or to adjust that the differences between the materials present in all materials Interactions with invasive radiation can be reliably detected can. To do this, the spectral (i.e., the invasive radiation related wavelength or energy-dependent) Material properties of the materials involved with the invasive Radiation taken into account. The spectrally different behavior of different materials can be used in different ways for safe detection Differentiation of materials can be used. Basically it is possible different spectra of invasive radiation simultaneously (z. B. from different directions) or successively on the measurement object radiation, invasive radiation of different individual wavelengths (resp. narrow energy ranges of z. B. less than 1 keV width) and / or irradiate invasive radiation of different kinds. In each Case offers the possibility to design and / or adjust the measuring system so that the different Interactions with the different materials are detected can and from this it can be determined which materials are present and in particular where the respective materials are arranged in the measurement object are.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Messaufwand durch die geeignete Auslegung und/oder durch Einstellung der Messanordnung sowohl in zeitlicher als auch in gerätetechnischer Hinsicht reduziert werden kann. Dies ist ein entscheidender Vorteil für eine kostengünstige und zeiteffektive Untersuchung von industriell oder handwerklich hergestellten Gegenständen. Beispielsweise kann ein verhältnismäßig großer Anteil der hergestellten Stücke einer Serienfertigung oder können sogar alle Stücke der Serienfertigung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Produktionsfehler untersucht werden. Z. B. ist die Messanordnung, die die Messobjekte mittels invasiver Strahlung untersucht, hierzu in die Fertigungslinie integriert oder können die zu untersuchenden Stücke aus der Fertigungslinie ausgesondert werden und der Messanordnung zugeführt werden.One An essential advantage of the invention is that the measurement effort by the appropriate design and / or by adjustment of the measuring arrangement reduced both in terms of time and in terms of equipment can be. This is a crucial advantage for a cost effective and time effective Examination of industrially or artificially manufactured objects. For example can be a relatively large proportion of the produced pieces a series production or can even all the pieces the series production with the inventive method on production errors to be examined. For example, the measurement setup is the measurement objects examined by invasive radiation, for this purpose in the production line integrated or can the to be examined pieces are separated from the production line and fed to the measuring arrangement.
Von dem Begriff invasive Strahlung ist Strahlung jeglicher Art umfasst, die in das Messobjekt eindringt und/oder das Messobjekt durchdringt. Außer elektromagnetischer Strahlung – wie z. B. Röntgenstrahlung – kann auch Partikelstrahlung (etwa Elektronenstrahlung oder Positronenstrahlung) eingesetzt werden. Auch kann elektromagnetische Strahlung in anderen Wellenlängenbereichen (etwa im sichtbaren oder Infrarotwellenlängenbereich) verwendet werden. Auch können wie z. B. bei der Magnetresonanz (MR)-Technologie oder bei der Anregung von Energiezuständen durch elektromagnetische Strahlung (z. B. Lumineszenz) Sekundäreffekte für die Untersuchung genutzt werden. Auch bei der Röntgenstrahlung kann Sekundär- oder Streustrahlung detektiert werden.From the term invasive radiation includes radiation of any kind, which penetrates into the test object and / or penetrates the test object. Except electromagnetic Radiation - like z. B. X-rays - can also Particle radiation (eg electron radiation or positron radiation) be used. Also can electromagnetic radiation in others Wavelength ranges (in the visible or infrared wavelength range) may be used. Also can such as B. in magnetic resonance (MR) technology or in the excitation of energy states by electromagnetic radiation (eg luminescence) Secondary effects for the investigation be used. Even with the X-ray can secondary or scattered radiation be detected.
Außer den Materialeigenschaften kann auch eine Sollgeometrie des Messobjekts bei der Auslegung und/oder Einstellung der Messanordnung berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann man aus der Lage der Materialbereiche aus den verschiedenen Materialien Rückschlüsse über den optimalen Ort einer Sensoreinrichtung oder eine Mehrzahl von Sensoreinrichtungen ziehen. Die Sollgeometrie wird beispielsweise aus CAD (Computer Aided Design)-Planungsdaten des Messobjekts erhalten. Die Sollgeometrie umfasst vorzugsweise auch die Spezifikation, welche Teile des Messobjekts aus welchem Material gefertigt sind. Insbesondere weisen moderne CAD-Systeme eine Daten-Schnittstelle auf, die der Weiterverarbeitung eines dreidimensionalen Modells des jeweiligen Werkstücks oder Messobjekts durch digitale Datenverarbeitung dient (CAM, Computer Aided Modelling). In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die Anordnung mit einer solchen Schnittstelle verbunden oder zumindest ausgestaltet, mit einer solchen Schnittstelle verbunden zu werden. Alternativ oder zusätzlich ist das CAD-System Teil der Anordnung, d.h. zumindest die für die Berechnung der erwarteten Detektionsergebnisse erforderlichen Einrichtungen sind Teil des CAD-Systems. Das CAD-System kann darüber hinaus weitere Aufgaben erfüllen, etwa die gemessenen Detektionsergebnisse auswerten.Except the Material properties can also be a target geometry of the DUT taken into account in the design and / or adjustment of the measuring arrangement become. For example, you can choose from the location of the material areas From the different materials conclusions about the optimal location of a Pull sensor device or a plurality of sensor devices. The desired geometry, for example, from CAD (Computer Aided Design) planning data of the measurement object. The desired geometry preferably comprises also the specification, which parts of the DUT from which Material are made. In particular, have modern CAD systems a data interface, which is the further processing of a three-dimensional Model of the respective workpiece or DUT by digital data processing (CAM, Computer Aided Modeling). In a preferred embodiment of an arrangement according to the invention the arrangement is connected to such an interface or at least designed, connected to such an interface to become. Alternatively or in addition the CAD system is part of the arrangement, i. at least the ones for the calculation the expected detection results are required facilities Part of the CAD system. The CAD system can also perform other tasks fulfill, evaluate the measured detection results.
Ferner können in einem von dem CAD-System über die Schnittstelle bereitgestellten Modell des Werkstücks die Materialeigenschaften enthalten sein und z. B. für jeden spektralen Wert jeweils durch eine einem bestimmten Material zugeordnete Farbe bzw. den entsprechenden Farbwert codiert sein. Derartige Modelle können auf einer Bilddarstellungseinrichtung dargestellt werden.Further can in one of the CAD system over the interface provided model of the workpiece the Material properties may be included and z. For each spectral value, respectively by a color associated with a particular material or the corresponding color value to be coded. Such models can an image display device are shown.
Gemäß einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung wird die nach der Energie bzw. Wellenlänge aufgelöst detektierte Strahlung, die auf die Sensoreinrichtung auftrifft, für einen Vergleich mit einem erwarteten Detektionsergebnis verwendet. Insbesondere können jeweils einzeln, für verschiedene Materialien des Messobjekts und/oder für ausgewählte Energiebereiche des Strahlungsspektrums, erwartete Detektionsergebnisse und Messergebnisse verglichen werden. Dabei besteht die Möglichkeit, den Vergleich vor und/oder nach einer Rekonstruktion (von räumlichen, dreidimensionalen Bilddaten aus den Detektionssignalen) durchzuführen.According to one Another idea of the present invention is the energy or wavelength disbanded detected radiation impinging on the sensor device, for one Comparison with an expected detection result used. Especially can each individually, for different materials of the DUT and / or selected energy ranges of the radiation spectrum, expected detection results and measurement results be compared. It is possible to make the comparison and / or after a reconstruction (of spatial, three-dimensional Image data from the detection signals).
Die Ausgestaltung wird hiermit für sich genommen, ohne einzelne oder alle der im Folgenden oder zuvor beschriebenen Merkmale der Erfindung offenbart, d. h. kann für sich genommen, ohne einzelne oder mehrere der Merkmale Bestandteil eines Verfahrens sein oder der Funktion einer Anordnung entsprechen.The Design is hereby for taken, without single or all of the following or before described features of the invention disclosed, d. H. can take care of itself, without one or more of the features being part of a process be or correspond to the function of an arrangement.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Untersuchen eines Messobjekts vorgeschlagen, wobei
- – das Messobjekt invasiver Strahlung ausgesetzt wird,
- – eine Wechselwirkung der invasiven Strahlung mit dem Messobjekt mittels einer strahlungsempfindlichen, spektral auflösenden Sensoreinrichtung (und vorzugsweise auch örtlich auflösenden Sensoreinrichtung) detektiert wird,
- – ein erwartetes Detektionsergebnis der Sensoreinrichtung unter Verwendung einer Sollgeometrie des Messobjekts und unter Verwendung von Materialeigenschaften berechnet wird und/oder ein erwartetes Detektionsergebnis durch Vermessung zumindest eines Meisterteils ermittelt wird und
- – das erwartete Detektionsergebnis mit einem tatsächlichen Detektionsergebnis der Sensoreinrichtung verglichen wird.
- The subject is exposed to invasive radiation,
- An interaction of the invasive radiation with the measurement object is detected by means of a radiation-sensitive, spectrally resolving sensor device (and preferably also locally resolving sensor device),
- An expected detection result of the sensor device is calculated using a desired geometry of the measurement object and using material properties and / or an expected detection result is determined by measuring at least one master part, and
- - The expected detection result is compared with an actual detection result of the sensor device.
Für weitere Ausgestaltungen wird unmittelbar und analog auf eine weitere Patentanmeldung vollinhaltlich Bezug genommen, die auf eine Erfindung desselben Erfinders wie bei dieser Patentanmeldung zurückgeht. Diese Patentanmeldung wurde am 6. Juli 2005 beim Deutschen Patent- und Markenamt von derselben Anmelderin eingereicht und trägt den Titel „Verfahren und Anordnung zum Untersuchen eines Messobjekts mittels invasiver Strahlung".For further embodiments, reference is made directly and analogously to a further patent application, which relates to an invention of the same inventor as in this patent message goes back. This patent application was filed on 6 July 2005 at the German Patent and Trademark Office by the same Applicant and is entitled "Method and Arrangement for Examination of a Test Object by Invasive Radiation".
Bei den Materialeigenschaften handelt es sich insbesondere um die spektralen Absorptionskoeffizienten der Materialien des Messobjekts. Außerdem können die Materialeigenschaften auch enthalten, wie die Strahlung in dem Material gestreut wird und/oder wie sich Sekundäreffekte (siehe oben) auswirken. Die Materialeigenschaften können beispielsweise in einer separaten Messung an einem Block aus dem jeweiligen Material bestimmt werden und/oder aus der Literatur entnommen werden. Die so gesammelten Daten zu den spektralen Charakteristiken der unterschiedlichen Materialien können auch in einer Datenbank in Verbindung mit dem Messsystem und/oder dem CAD-System gespeichert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Daten in einem Planungssystem zur Vorrausberechnung der zu erwartenden Messsignale zur Verfügung stehen und günstiger Weise zur a priori Planung der für die jeweilige Messung geeignetsten Messeinstellung herangezogen werden. Die geeignetste Messeinstellung kann dann durch Optimierung der relevanten Messparameter, wie z.B. Messzeit, Energieauflösung, Energie der invasiven Strahlung, Signalqualität im Bild usw. bestimmt werden.at The material properties are in particular the spectral Absorption coefficients of the materials of the test object. In addition, the Material properties also include how the radiation in the material scattered and / or how secondary effects (see above) have an effect. The material properties can for example, in a separate measurement on a block from the relevant material and / or taken from the literature become. The collected data on the spectral characteristics The different materials can also be stored in a database stored in conjunction with the measuring system and / or the CAD system. It is particularly advantageous if the data in a planning system are available for Vorrausberechnung the expected measurement signals and cheaper Way to a priori planning the for the respective measurement most appropriate measurement setting are used. The most suitable measurement setting can then be achieved by optimizing the relevant measurement parameters, such as Measuring time, energy resolution, energy of invasive radiation, signal quality in the image, etc.
Vorzugsweise wird das aus der Vermessung des Messobjekts erhaltene Detektionsergebnis durch Vergleich mit einem erwarteten Detektionsergebnis auf Fehler überprüft. Bei der Fehlerprüfung wird insbesondere festgestellt, ob das gemessene Detektionsergebnis innerhalb von durch die erwarteten Detektionsergebnisse gegebenen Toleranzen liegt. Dabei kann die Fehlerauswertung örtlich aufgelöst bezogen auf ein Koordinatensystem des Messobjekts und/oder bezogen auf ein Koordinatensystem der Sensoreinrichtung durchgeführt werden. Z. B. werden eine oder mehrere Abmessungen (z. B. Dicke, Breite und/oder Durchmesser zumindest von Teilen des Werkstücks) bestimmt und festgestellt, ob die jeweilige Toleranz eingehalten ist.Preferably becomes the detection result obtained from the measurement of the measurement object checked for errors by comparison with an expected detection result. at the error check In particular, it is determined whether the measured detection result within given by the expected detection results Tolerances is. The error evaluation can be localized to a coordinate system of the DUT and / or related to a Coordinate system of the sensor device are performed. For example, become one or several dimensions (eg thickness, width and / or diameter at least parts of the workpiece) determined and determined whether the respective tolerance is respected is.
Bei der Sensoreinrichtung kann es sich auch um eine Sensoreinrichtung mit mehreren voneinander beabstandeten Teilsensoren handeln, wobei die Teilsensoren jeweils wieder eine örtlich aufgelöste Messung der auftreffenden Strahlung ermöglichen.at The sensor device can also be a sensor device act with a plurality of spaced apart part sensors, wherein the part sensors each again a spatially resolved measurement allow the incident radiation.
Bei einer bevorzugten Art der Untersuchung des Messobjekts wird (wie bei der CT) elektromagnetische Strahlung verwendet, die das Messobjekt durchdringt und auf der gegenüberliegenden Seite der Strahlungsquelle von einer örtlich auflösenden Sensoreinrichtung detektiert wird. Vorteil dieser Anordnung ist ihre Einfachheit gegenüber Anordnungen, die reflektierte Strahlung oder Sekundäreffekte auswerten.at A preferred type of examination of the measurement object is (like in CT) uses electromagnetic radiation that penetrates the object under test and on the opposite Side of the radiation source detected by a spatially resolving sensor device becomes. Advantage of this arrangement is its simplicity over arrangements, evaluate the reflected radiation or secondary effects.
Z. B. weist zumindest einer der Teilsensoren oder die nicht örtlich verteilt angeordnete Sensoreinrichtung eine Vielzahl von örtlichen Bereichen auf, wobei die in den einzelnen örtlichen Bereichen auftreffende Strahlung in ein eigenständiges Messsignal umgewandelt werden kann. Bei den Teilsensoren oder bei einer nicht örtlich verteilt angeordneten Sensoreinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Matrix aus strahlungsempfindlichen Halbleiterelementen handeln. Dabei kommen sowohl Zeilenmatrizen mit nur einer Zeile Halbleiterelemente als auch Halbleitermatrizen mit Sensorelementen in mehreren Zeilen und Spalten in Frage.Z. B. has at least one of the part sensors or not distributed locally arranged sensor device on a plurality of local areas, wherein in the individual local Fields incident radiation converted into an independent measurement signal can be. In the part sensors or in a non-spatially distributed arranged sensor device may be, for example, a matrix from radiation-sensitive semiconductor elements. Come here both row matrices with only one row semiconductor elements as also semiconductor matrices with sensor elements in several lines and Columns in question.
Insbesondere können die Sensorsignale der Sensoreinrichtung automatisch digitalisiert werden, sodass das tatsächliche Detektionsergebnis in digitalisierter Form zur Verfügung steht. Aufgrund der Digitalisierung ist der Aufwand für eine Auswertung besonders gering, insbesondere wenn die von der Sensoreinrichtung erzeugten Messsignale eine unterschiedliche Amplitude aufweisen, je nach Wellenlänge bzw. Energie der auf ein Sensorelement auftreffenden Teilchen oder Strahlungsquanten.Especially can automatically digitizes the sensor signals of the sensor device be, so the actual Detection result is available in digitized form. Due to digitization, the cost of an evaluation is special low, especially when generated by the sensor device Measuring signals have a different amplitude, depending on the wavelength or Energy of the particles or radiation quanta impinging on a sensor element.
Unter einer Amplitude eines Signals einer Sensoreinrichtung oder eines Detektors wird jegliche Größe auf einer (insbesondere eindimensionalen) Skala verstanden, gemäß der das Signal quantifizierbar ist. Die Skala kann z. B. eine Skala mit positiven und negativen Wertebereichen sein, kann eine kontinuierliche Skala sein oder eine Skala mit lediglich diskreten Werten sein (z. B. wenn Pulse gezählt werden).Under an amplitude of a signal of a sensor device or a Detector will be any size on one (in particular one-dimensional) scale according to which the Signal is quantifiable. The scale can z. B. a scale with positive and negative value ranges can be a continuous Scale or be a scale with only discrete values (e.g. When counting pulses become).
Die Wellenlänge bzw. Energie der Strahlung, die auf die Sensoreinrichtung auftrifft, ist wiederum abhängig von der Strahlungsquelle und ein Ergebnis der Wechselwirkung mit dem Material oder den Materialien des Messobjekts. Ferner bestimmt auch das Ansprechverhalten des Detektors das Signal maßgeblich mit. Für unterschiedliche Messapplikationen kann es daher vorteilhaft sein, unterschiedliche Arten von Detektoren zu verwenden. Daher können Schwellenwerte für die Auswertung der digitalisierten oder analogen Messsignale definiert werden. Liegt die Amplitude und damit die Energie über (oder unter) einem Schwellenwert oder in einem zwischen zwei Grenzwerten liegenden Bereich, kann zum Beispiel darauf geschlossen werden, dass ein bestimmtes Material an der Wechselwirkung beteiligt war. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Spektrum (bzw. die Wellenlängen) der eingestrahlten invasiven Strahlung so auf ein bestimmtes Material abgestimmt wird, dass die Wechselwirkung mit diesem Material (gegenüber anderen Materialien des Messobjekts) besonders deutlich detektiert werden kann.The wavelength or energy of the radiation impinging on the sensor device, is in turn dependent from the radiation source and a result of the interaction with the material or materials of the test object. Further determined The response of the detector also determines the signal With. For different measuring applications can therefore be advantageous to use different types of detectors. Therefore, thresholds can be for the Evaluation of the digitized or analog measuring signals defined become. Is the amplitude and thus the energy over (or below) a threshold or in one between two limits lying area, can be closed, for example, that a particular material was involved in the interaction. This especially applies if the spectrum (or the wavelengths) of the irradiated invasive radiation so on a particular material It is agreed that the interaction with this material (compared to others Materials of the test object) are detected particularly clearly can.
Es ist also nicht erforderlich, die Energie oder Wellenlänge der auf die Sensoreinrichtung auftreffenden Strahlung exakt zu bestimmen. Dadurch kann erheblicher Aufwand bei der Auswertung der Messergebnisse vermieden werden. Auch können hinsichtlich der Energieauflösung ungenauere oder unempfindlichere Sensorelemente eingesetzt werden. Hierdurch lassen sich die Kosten reduzieren.It is not required, the energy or wavelength of the to determine exactly the radiation incident on the sensor device. As a result, considerable effort in the evaluation of the measurement results be avoided. Also can in terms of energy resolution More inaccurate or less sensitive sensor elements are used. This can reduce costs.
Außerdem kann selbstverständlich eine Zählung oder statistische Auswertung der von dem Sensorelement oder der (insbesondere ortsaufgelöst) von der Sensoreinrichtung in dem jeweiligen Energiebereich detektierten Quanten oder Teilchen erfolgen. Auch kann das Ergebnis der Auswertung letztendlich erst dann festgestellt werden, wenn eine Rekonstruktion (z. B. tomografische Rückprojektion) stattgefunden hat, wobei für die Rekonstruktion eine Mehrzahl von zweidimensionalen Bildern verwendet wird, die unterschiedlichen Bestrahlungsrichtungen des Messobjekts entsprechen. Auf Grund der Verwendung von Schwellenwerten bzw. Grenzwerten kann die Bildinformation der zweidimensionalen Bilder darin bestehen, dass einem Pixel oder Ort in dem Koordinatensystem des zweidimensionalen Bildes die Anzahl und der Energiebereich der an dem Ort (z. B. von dem zugeordneten Sensorelement) empfangenen Quanten oder Teilchen zugeordnet ist. Dies kann als eine gerasterte oder kategorisierte Energieauflösung bei der Detektion der Strahlung bezeichnet werden.In addition, can Of course a count or statistical evaluation of the sensor element or the (especially spatially resolved) of the sensor device detected in the respective energy range Quantum or particle done. Also, the result of the evaluation Ultimately, it will not be determined until a reconstruction (eg tomographic backprojection) has, being for the reconstruction uses a plurality of two-dimensional images, correspond to the different irradiation directions of the measurement object. Due to the use of thresholds or limits can the image information of the two-dimensional images consist in that a pixel or location in the coordinate system of the two-dimensional Picture the number and the energy range of the place in the place (eg from the associated sensor element) received quanta or particles assigned. This can be considered a rasterized or categorized energy resolution be referred to in the detection of radiation.
Bevorzugtermaßen wird das Messobjekt aus verschiedenen Richtungen und/oder in verschiedenen Drehstellungen (und insbesondere zeitlich nacheinander) der invasiven Strahlung ausgesetzt und wird jeweils ein Detektionsergebnis festgestellt, d.h. werden die Resultate der Wechselwirkung mit dem Messobjekt jeweils detektiert. Insbesondere bei der Durchstrahlung des Messobjekts mit der invasiven Strahlung kann so erreicht werden, dass jeder Volumenbereich des Messobjekts aus unterschiedlichen Richtungen durchstrahlt wird.Preferred dimensions becomes the measurement object from different directions and / or in different Rotational positions (and especially temporal succession) of the invasive Exposed to radiation and in each case a detection result is detected, i.e. become the results of the interaction with the measurement object respectively detected. In particular, when the radiation of the test object With the invasive radiation can be achieved so that everyone Volume range of the DUT from different directions is irradiated.
Grundsätzlich können verschiedene Verfahrensweisen angewendet werden, um die Informationen über das spektrale Verhalten der Wechselwirkung zu erhalten. Diese Verfahrensweisen können auch kombiniert werden.Basically, different Procedures are applied to the information about the to obtain spectral behavior of the interaction. These procedures can also be combined.
Insbesondere ist es möglich,
- a) speziell auf die Kombination der Materialien des jeweiligen Messobjekts ausgelegte Spektren der invasiven Strahlung auf das Messobjekt einzustrahlen,
- b) unterschiedliche Spektren oder Strahlung verschiedener Wellenlängen zeitlich nacheinander auf das Messobjekt einzustrahlen und zeitaufgelöst zu messen
- c) eine Mehrzahl von Sensoreinrichtungen mit spektral unterschiedlichen Empfindlichkeiten gleichzeitig, an verschiedenen Orten und/oder zeitlich nacheinander für die Messung der Wechselwirkung zu verwenden und/oder
- d) einen spektral bzw. Energie auflösenden Detektor zu verwenden.
- a) irradiating spectrums of the invasive radiation specially designed for the combination of the materials of the respective measurement object onto the measurement object,
- b) to irradiate different spectra or radiation of different wavelengths successively in time to the measurement object and to measure them in a time-resolved manner
- c) to use a plurality of sensor devices with spectrally different sensitivities at the same time, at different locations and / or in succession for the measurement of the interaction and / or
- d) to use a spectral or energy dissolving detector.
Die unterschiedlichen Spektren oder die Strahlung verschiedener Wellenlängen (Punkt b) kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine elektrische Beschleunigungsspannung einer Elektronenkanone einer Röntgenröhre verändert wird, ein von einer Strahlungsquelle emittiertes Spektrum und/oder ein Spektrum, das das Ergebnis der Wechselwirkungen ist, spektral gefiltert werden, z. B. mit Blechen, und/oder unterschiedliche Strahlungsquellen verwendet werden. Bei den unterschiedlichen Strahlungsquellen kann es sich um Röntgenstrahlungsquellen mit unterschiedlichem Anodenmaterial und/oder mit unterschiedlichem Material eines Austrittsfensters der Strahlungsquelle (das optional eine zusätzliche Beschichtung aufweisen kann) handeln.The different spectra or the radiation of different wavelengths (point b) can be achieved in particular by an electric Accelerating voltage of an electron gun of an x-ray tube is changed a spectrum emitted by a radiation source and / or a Spectrum, which is the result of interactions, spectrally filtered be, for. B. with sheets, and / or different radiation sources be used. With the different radiation sources can these are X-ray sources with different anode material and / or with different Material of an exit window of the radiation source (optionally a additional Can have coating) act.
Als Sensoreinrichtungen mit spektral unterschiedlichen Empfindlichkeiten (Punkt c) können z. B. verschiedene Szintillator-Materialien mit geeigneten Foto-Detektoren (z. B. Halbleiterdioden oder räumliche Anordnungen mit Halbleiterdioden, etwa CCD-Kameras, CMOS-Halbleiterdioden, Avalanche-Dioden) verwendet werden.When Sensor devices with spectrally different sensitivities (Point c) can z. B. different scintillator materials with suitable photo detectors (For example, semiconductor diodes or spatial Arrangements with semiconductor diodes, such as CCD cameras, CMOS semiconductor diodes, Avalanche diodes) be used.
Bei der Unterscheidung der Wellenlängen bzw. der Energie der auf die Sensoreinrichtung auftreffenden Photonen oder Partikel (Punkt d) kann insbesondere eine Auswertungseinrichtung verwendet werden, die zeitaufgelöst (d. h. wiederholt oder kontinuierlich im Verlauf der Zeit) Amplituden (insbesondere Pulshöhen) der Messsignale (insbesondere Messsignale der einzelnen Sensorelemente, die jeweils einem bestimmten Ort oder Bereich der Sensoreinrichtung zugeordnet sind) auswertet. Dies kann auf unterschiedliche Arten erfolgen.at the distinction of the wavelengths or the energy of the incident on the sensor device photons or particles (point d) can in particular an evaluation device be used, the time-resolved (i.e., repetitive or continuous over time) amplitudes (especially pulse heights) the measuring signals (in particular measuring signals of the individual sensor elements, each a particular location or area of the sensor device are assigned) evaluates. This can be done in different ways respectively.
Insbesondere kann ein Pulshöhendiskriminator verwendet werden, der beispielsweise nur dann das Vorliegen eines gültigen Signals oder Ereignisses feststellt (zum Beispiel nur dann ein Ausgangssignal ausgibt oder das Eingangssignal passieren lässt), wenn eine bestimmte Pulshöhe erreicht oder überschritten ist. Den Pulshöhen entspricht allgemeiner formuliert eine Amplitude des Signals und eine Energie eines detektieren Strahlungsquants oder Partikels. Alternativ oder zusätzlich kann der Pulshöhendiskriminator das Unterschreiten einer bestimmten Pulshöhe feststellen oder feststellen, dass die Pulshöhe in einem bestimmten Pulshöhen-Bereich liegt. Insbesondere kann eine derartige Messanordnung so betrieben werden, dass wiederholt mit unterschiedlichen Einstellungen bzw. Auslegungen der Messanordnung gemessen wird. Alternativ können die Messsignale von verschiedenen Auswertestrecken mit jeweils einem oder mehreren Pulshöhendiskriminatoren ausgewertet werden, sodass insbesondere jedes Messsignal mehrfach analysiert werden kann.In particular, a pulse-height discriminator can be used, which, for example, only detects the presence of a valid signal or event (for example, only outputs an output signal or allows the input signal to pass) when a certain pulse height has been reached or exceeded. More generally, the pulse heights correspond to an amplitude of the signal and an energy of a detected radiation quantum or particle. Alternatively or additionally, the pulse height discriminator can determine the falling below a certain pulse height or determine that the pulse height is in a certain pulse height range. In particular, such a measuring arrangement can be operated so that repeated with different settings or interpretations the measuring arrangement is measured. Alternatively, the measurement signals can be evaluated by different evaluation paths, each with one or more pulse height discriminators, so that in particular each measurement signal can be analyzed several times.
Alternativ kann zumindest ein so genannter Vielkanal (Multichannel)-Analysator verwendet werden, wie er beispielsweise von AMPTEK Inc., Bedford, Massachusetts, USA angeboten wird, etwa unter der Typenbezeichnung XR 100. Derartige Analysatoren bestimmen direkt die Verteilung der Energie bzw. Wellenlänge aus dem jeweiligen gemessenen Signal jeweils für einen bestimmten Ort oder Bereich der Sensoreinrichtung. Zum Beispiel sind bei Röntgenstrahlung auf diese Weise Analysen des Messsignals mit einer Energieauflösung von 200 eV möglich. Vorteilhafter Weise werden die so erhaltenen Energiespektren speziell auf die erwarteten Materialeigenschaften abgestimmt ausgewertet. Zum Beispiel können Anteile in dem Energiespektrum daher bestimmten Materialien zugeordnet werden. Dies ermöglicht es sogar, ohne Rückprojektion festzustellen, welche Materialien zu welchem Anteil bei der Schwächung eines Röntgenstrahlenbündels beteiligt waren (z. B. 20 cm Strahlungsweg durch Material 1 und 5 cm Strahlungsweg durch Material 2 von der Strahlungsquelle bis zu einem bestimmten Sensorelement). Hierdurch kann der Aufwand für die Rekonstruktion eines dreidimensionalen Modells des Messobjekts deutlich verringert werden.alternative can at least a so-called multi-channel (multi-channel) analyzer used by, for example, AMPTEK Inc., Bedford, Massachusetts, USA is offered, for example, under the type designation XR 100. Such analyzers directly determine the distribution of Energy or wavelength from the respective measured signal in each case for a specific location or Area of the sensor device. For example, with X-rays in this way analyzes the measurement signal with an energy resolution of 200 eV possible. Advantageously, the energy spectra thus obtained become special evaluated on the expected material properties evaluated. For example, you can Shares in the energy spectrum therefore assigned to certain materials become. this makes possible even without backprojection determine what materials contribute to what percentage in weakening one X-ray beam involved were (eg 20 cm radiation path through material 1 and 5 cm radiation path through material 2 from the radiation source to a certain one Sensor element). As a result, the effort for the reconstruction of a Three-dimensional model of the test object can be significantly reduced.
Die Ausgestaltung mit dem Vielkanal-Analysator (englisch: Multi-Channel-Analyser, MCA) und die Ausgestaltung mit der Auswertung von Pulshöhen sind vom Prinzip her ähnlich. Beide Ausgestaltungen ermöglichen es, die Energieverteilung hinsichtlich der zu detektierenden Materialien auszuwerten. Bei dem Vielkanal-Analysator kann die Information über die Energieverteilung entsprechend der Anzahl der verwendeten Kanäle jedoch erhalten bleiben. Bei der Pulshöhen-Diskriminierung dagegen ist nach der Anwendung des oder der Schwellenwerte lediglich noch die Information vorhanden, ob der jeweilige Schwellenwert unterschritten oder überschritten wurde. Selbstverständlich kann auch die ursprüngliche Pulshöheninformation separat gespeichert werden, parallel mit unterschiedlichen Schwellenwerten ausgewertet werden und/oder mehrmals mit unterschiedlichen Schwellenwerten ausgewertet werden. Die Wahl des oder der Schwellenwerte findet vorzugsweise in Abhängigkeit von den erwarteten Materialeigenschaften statt.The Design with the multi-channel analyzer (English: Multi-channel analyzer, MCA) and the Embodiment with the evaluation of pulse heights are similar in principle. Both embodiments allow it, the energy distribution with regard to the materials to be detected evaluate. In the multi-channel analyzer, the information about the Energy distribution according to the number of channels used, however remain. In pulse height discrimination however, after the application of the threshold (s), only still the information exists, whether the respective threshold falls below or exceeded has been. Of course can also be the original one Pulse height information stored separately, in parallel with different thresholds be evaluated and / or several times with different thresholds be evaluated. The choice of the threshold or thresholds takes place preferably in dependence from the expected material properties.
Beim Vielkanal-Analysator kann jeweils ein Kanal oder können mehrere benachbarte Kanäle (das heißt die detektieren Ereignisse in dem entsprechenden Energiebereich) einem bestimmten Material zugeordnet werden. Dies entspricht dem Setzen einer Schwelle für die Pulshöheninformation.At the Multi-channel analyzer can each have one channel or more adjacent channels (the is called the detect events in the corresponding energy range) assigned to a specific material. This corresponds to the Set a threshold for the pulse height information.
Die Anzahl und der jeweilige Energieempfindlichkeitsbereich der Kanäle des Vielkanal-Analysators können unter Berücksichtigung der erwarteten Materialeigenschaften des Messeobjekts gewählt werden. Insbesondere kann dadurch die Messzeit optimiert werden. Weiterhin kann dadurch ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden. Die Energieempfindlichkeitsbereiche der Kanäle sollten nicht zu eng gewählt werden, idealer Weise so, dass mit möglichst wenigen Kanälen jedes im Werkstück vorhandene Material detektiert werden kann (z. B. jedem Kanal genau ein Material des Werkstücks zugeordnet ist), aber keine feinere Energieauflösung stattfindet. Außerdem sind die Kanäle vorzugsweise so gewählt, dass man den Dynamikbereich des Detektors im Energiebereich des Kanals für jedes Bild bzw. über eine Bilderserie optimal ausnutzt.The Number and the respective energy sensitivity range of the channels of the multichannel analyzer can considering the expected material properties of the measuring object are selected. In particular, the measurement time can thereby be optimized. Farther This can achieve a high signal-to-noise ratio. The Energy sensitivity ranges of the channels should not be too narrow, ideally so that with as possible few channels each in the workpiece existing material can be detected (eg, each channel exactly a material of the workpiece is assigned), but no finer energy dissolution takes place. Besides, they are the channels preferably chosen so that the dynamic range of the detector in the energy range of the channel for each Picture or over a series of pictures optimally exploited.
Es ist auch möglich, dass man mehrere Kanäle einem einzigen Material oder einer Mehrzahl von Materialien zuordnet, die man optional nach der Aufnahme der Messsignale zusammenfasst, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu optimieren bzw. so den nutzbaren Dynamikbereich für die Signalgewinnung und -auswertung zu erhöhen. Diese unterschiedlichen Kanäle können energetisch (im Spektrum der Strahlung) einander benachbart sein, oder aber in (durch zumindest einen anderen Kanal) getrennten Energiebereichen liegen.It is possible, too, that you have multiple channels assigns to a single material or a plurality of materials, which is optionally summarized after recording the measurement signals, around the signal-to-noise ratio to optimize or so the usable dynamic range for the signal acquisition and evaluation. These different channels can energetically (in the spectrum of the radiation) be adjacent to each other, or in separate energy areas (through at least one other channel) lie.
Allgemeiner formuliert beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung, bei der die Wechselwirkung der invasiven Strahlung mit zumindest einem der Materialien des Messobjekts einem Energiebereich bzw. Wellenlängenbereich der detektierten Strahlung zugeordnet wird und wobei durch Auswertung eines Messsignals der Sensoreinrichtung in diesem Energiebereich bzw. Wellenlängenbereich das Vorhandensein des zugeordneten Materials ermittelt wird. Vorzugsweise erfolgt eine derartige Zuordnung für jedes der Materialien des Messobjekts, die detektiert werden sollen. Insbesondere können aus einer Mehrzahl von Bildern des Messobjekts, die mit der Sensoreinrichtung aufgenommen wurden, so die Positionen des zugeordneten Materials ermittelt (insbesondere rekonstruiert) werden.general formulated, the present invention includes an embodiment, in which the interaction of invasive radiation with at least one of the materials of the measurement object an energy range or Wavelength range the detected radiation is assigned and wherein by evaluation a measuring signal of the sensor device in this energy range or wavelength range the presence of the associated material is determined. Preferably Such an assignment is made for each of the materials of the Measured object to be detected. In particular, can out a plurality of images of the measurement object taken with the sensor device were determined, then the positions of the assigned material (in particular reconstructed).
Dabei kann die Zuordnung des zumindest einen Materials zu dem Energiebereich bei der Auslegung und/oder Einstellung der Messanordnung durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich (z. B. bei der Ausführungsform mit dem Vielkanal-Analysator) die Zuordnung erst bei der Auswertung der Messsignale vorzunehmen. Dies setzt allerdings eine über die erforderlichen Energiebereiche zur Detektion der Materialien hinausgehende, feinere Energieauflösung bei der Detektion der Strahlung voraus, die das Ergebnis der Wechselwirkung mit dem Messeobjekt ist.In this case, the assignment of the at least one material to the energy range can be carried out in the design and / or adjustment of the measuring arrangement. Alternatively or additionally, however, it is also possible (for example in the embodiment with the multi-channel analyzer) to carry out the assignment only during the evaluation of the measurement signals. However, this requires a beyond the required energy ranges for the detection of the materials beyond, finer energy resolution in the detection of the radiation, which is the result of Wechselwir kung with the exhibition object.
Ein Photon (z. B. ein Röntgenstrahlungsphoton) erzeugt abhängig von seiner Energie in der Sensoreinrichtung z. B. einen Signalpuls, dessen Höhe bzw. Fläche (d.h. Zahl der im Sensor ausgelösten Elektronen), ein Maß für die Energie des Photons darstellt. Die Schwellwerte bzw. die Kanäle des Vielkanal-Analysators können dann dazu dienen, für jeden dieser Signalpulse eine Einordnung vorzunehmen, ob der Puls unter- bzw. oberhalb einer Schwelle bzw. inner- oder außerhalb eines bestimmten Energiebereichs lag. Durch die energieaufgelöste Detektion kann so zusätzliche Information gewonnen werden, die bei der Auswertung der Messergebnisse die Qualität der Aussagen erhöht. Ferner gewinnt man noch die Möglichkeit, Materialien anhand der Wirkung auf das Energiespektrum der Messstrahlung zu charakterisieren und nicht nur indirekt über die Grauwerte, die einem Detektorsignal direkt bzw. nach Rückprojektion dem Voxel zugeordnet werden. Wenn zwei Materialien integral eine vergleichbare Filterwirkung für die Strahlung zeigen, war eine Trennung der Materialien bisher nur schwer möglich oder in manchen Fällen gar nicht möglich. Hier kann dann die spektral aufgelöste Messung und die a priori Information zum Messobjekt helfen, geeignete und hinreichend selektive Messbedingungen zu finden, um eine gezielte Analyse durchführen zu können.One Photon (eg an X-ray photon) generated dependent from its energy in the sensor device z. B. a signal pulse, whose height or area (i.e., the number of electrons released in the sensor), a measure of the energy represents the photon. The threshold values or the channels of the multi-channel analyzer can then serve for each of these signal pulses to make an arrangement, whether the pulse below or above a threshold or inside or outside of a given energy range. Due to the energy-resolved detection can be so extra Information can be obtained when evaluating the measurement results the quality the statements increased. You also gain the opportunity Materials based on the effect on the energy spectrum of the measuring radiation to characterize and not just indirectly via the gray values, the one Detector signal directly or after rear projection assigned to the voxel become. When two materials integrally have a comparable filtering effect for the Show radiation, a separation of materials was previously difficult possible or in some cases not possible at all. Here then the spectrally resolved measurement and the a priori Information about the object to be measured helps to design appropriate and sufficiently selective ones To find measurement conditions to perform a targeted analysis can.
Als alternative oder zusätzliche Möglichkeit kann bei der Messung auch mindestens ein Detektor verwendet werden, der Strahlung detektiert, die nicht (im wesentlichen) geradlinig durch das Messobjekt hindurch gegangen ist. Das von dem Detektor erhaltene Signal kann dann zur Korrektur von integralen (über das emittierte Spektrum integrierte) Fluktuationen in der Leistung der Strahlung und/oder zur Korrektur von spektralen Verschiebungen in der Emissionscharakteristik der Strahlungsquelle verwendet werden. Spektrale Verschiebungen können sich z. B. ergeben, wenn sich das Target in einer Röntgenquelle ungleichmäßig bewegt oder seine Temperatur verändert, da sich damit unmittelbar die Dichte des Materials verändert und folglich auch die Wirkung auf die invasive Strahlung.When alternative or additional Possibility can at least one detector can be used in the measurement, the Radiation detected that is not (essentially) straight through the measuring object has passed through. The one obtained from the detector Signal can then be used to correct integral (via the emitted spectrum integrated) fluctuations in the power of the radiation and / or for correcting spectral shifts in the emission characteristic the radiation source can be used. Spectral shifts can z. B. arise when the target in an X-ray source moved unevenly or change its temperature, because this immediately changes the density of the material and hence the effect on the invasive radiation.
Anstelle eines solchen Detektors kann auch ein Energiebereich einer anderen Sensoreinrichtungen (insbesondere einer für die Detektion von geradlinig durch das Messobjekt hindurch tretender Strahlung genutzten Sensoreinrichtung, z. B. ein Kanal des Vielkanal-Analysators) ausgewertet werden, wobei Signale in diesem Energiebereich nicht spezifisch auf ein Material des Messobjekts hindeutet. Dieser Energiebereich kann dann für die Signalkorrektur verwendet werden kann. Dabei wird vorzugsweise sichergestellt, dass Wechselwirkungen des Messobjekts mit der invasiven Strahlung nicht (oder nur in vernachlässigbar kleinem Umfang) auf das Messsignal in diesem Energiebereich wirken.Instead of such a detector can also be an energy range of another Sensor devices (in particular one for the detection of rectilinear sensor device used by the radiation passing through the measurement object, z. B. a channel of the multi-channel analyzer) are evaluated, wherein Signals in this energy range are not specific to a material of the measurement object. This energy range can then be used for the signal correction can be. It is preferably ensured that interactions of the test object with the invasive radiation is not (or only negligible small extent) to the measuring signal in this energy range.
Die Korrektur kann in beiden Fällen (separater Detektor oder nicht) auf verschiedene Art durchgeführt werden:
- 1. Es kann das Integral über die innerhalb des gesamten Detektionsintervalls des Detektors oder des oder der für die Korrektur genutzten Energiebereiche(s) der Sensoreinrichtung emittierte Leistung gebildet werden, und über einen Dreisatz I_M_korr = I_ist/I_ref·I_M korrigiert werden. Hier bedeuten: I_M: Messsignal, I_ref: Referenzsignal, I_ist: aktueller Wert des Referenzsignals in der Messung, I_M_korr: korrigierter Messwert.
- 2. Korrektur der Messwerte in jedem Energiebereich getrennt, wobei die Formel nach 1. für jeden Energiebereich getrennt angewendet wird, um hier spektrale Einflüsse auszuschließen.
- 1. The integral can be formed over the power emitted within the entire detection interval of the detector or of the energy range (s) of the sensor device used for the correction, and corrected by a rule of three I_M_korr = I_act / I_ref * I_M. Here: I_M: measuring signal, I_ref: reference signal, I_ist: current value of the reference signal in the measurement, I_M_korr: corrected measured value.
- 2. Correction of the measured values separated in each energy range, whereby the formula according to 1. is applied separately for each energy range in order to exclude spectral influences here.
Dadurch kann das Messsignal korrigiert werden, insbesondere bevor eine Rückprojektion stattfindet. Prinzipiell kann die Korrektur jedoch auch während der Rückprojektion oder auch danach stattfinden.Thereby the measurement signal can be corrected, in particular before a back projection takes place. In principle, however, the correction can also during the rear projection or take place afterwards.
Insbesondere kann auf dem Strahlungsweg von der Strahlungsquelle zu dem Messobjekt und/oder auf dem Strahlungsweg von dem Messobjekt zu der Sensoreinrichtung zumindest ein Filter angeordnet werden, der Strahlung bestimmter Wellenlängen oder bestimmter Wellenlängenbereiche aus dem Spektrum der Strahlung entfernt oder schwächt. Wie bereits beschrieben wurde, kann auf diese Weise das Spektrum der von der Sensoreinrichtung detektierten Strahlung so auf die erwarteten Materialien abgestimmt werden, dass Anteile der Strahlung lediglich oder überwiegend mit einem ersten Material wechselwirken und dass Anteile der Strahlung lediglich oder überwiegend mit einem zweiten Material wechselwirken. Dies ermöglicht es, lediglich eine einzige Messung durchzuführen, wobei die Materialien im Messergebnis aber getrennt erscheinen, als ob jeweils nur ein Messobjekt mit einem der Materialien vermessen worden wäre.Especially can on the radiation path from the radiation source to the measurement object and / or on the radiation path from the measurement object to the sensor device at least one filter can be arranged, the radiation of certain wavelength or certain wavelength ranges removed or attenuated from the spectrum of radiation. As already described, this way the spectrum of from the sensor device detected radiation to the expected Materials are tuned that share radiation only or mostly interact with a first material and that parts of the radiation only or predominantly interact with a second material. This makes it possible to perform only a single measurement, with the materials in the Measurement result but appear separately, as if only one measurement object would have been measured with one of the materials.
Nach der Messung und der optionalen Vorauswertung der Messsignale wie zuvor beschrieben (z. B. Pulshöhendiskriminator und/oder Vielkanal-Analysator) kann nun eine Auswertung durchgeführt werden. Insbesondere können unmittelbar die von der Sensoreinrichtung erzeugten Messsignale energieabhängig ausgewertet werden, und zwar insbesondere vor einer Rekonstruktion (3D-Modell Berechnung des Messobjekts). Alternativ oder zusätzlich kann eine Rekonstruktion aus unterschiedlichen Energiespektren bzw. Energiebereichen durchgeführt werden, die aus den Messsignalen erhalten werden (zum Beispiel für die selektiv auf jeweils ein bestimmtes Material abgestimmten Teilspektren, die man wie zuvor beschrieben erhält, siehe dazu den folgenden Absatz). Außerdem können weitere Auswertungsschritte nach der Rekonstruktion mit z. B. an sich bekannten Verfahrensweisen folgen. Alternativ oder zusätzlich ist ein Vergleich der Auswertungsergebnisse (vor und/oder nach der Rekonstruktion) mit erwarteten Auswertungsergebnissen möglich.After the measurement and the optional pre-evaluation of the measurement signals as described above (eg pulse height discriminator and / or multichannel analyzer), an evaluation can now be carried out. In particular, the measurement signals generated by the sensor device can be directly evaluated in an energy-dependent manner, in particular before a reconstruction (3D model calculation of the measurement object). Alternatively or additionally, a reconstruction can be carried out from different energy spectra or energy ranges which are obtained from the measurement signals (for example for the partial spectra which are selectively matched to a particular material and which are obtained as described above, see the US Pat following paragraph). In addition, further evaluation steps after reconstruction with z. B. follow procedures known per se. Alternatively or additionally, a comparison of the evaluation results (before and / or after the reconstruction) with expected evaluation results is possible.
Bei Verwendung der oben genannten Filter können, unter Ausnutzung von a priori Information darüber, welche Materialien im Messobjekt vorhanden sind, die entsprechenden Filter für die Messung und/oder Datenauswertung so gewählt werden, dass die Auswertung für jedes der Materialien getrennt durchgeführt werden kann. Auf diese Weise können durch Rekonstruktion dreidimensionale Modelle der Anordnungen und lokalen Bereiche erhalten werden, in denen jeweils ein bestimmtes Material des Messobjekts vorhanden ist. Diese dreidimensionalen Modelle können anschließend wieder miteinander kombiniert werden. Alternativ kann bei einer Rekonstruktion eines dreidimensionalen Modells die Information über die Energie der auf die Sensoreinrichtung aufgetroffenen Quanten oder Partikel mitgeführt werden und kann das rekonstruierte dreidimensionale Modell die Information über die Energieauflösung enthalten. Z. B. kann für jedes Voxel des Modells die spektrale Information vorhanden sein. Insbesondere für den Fall von Materialien, die über einen Spektralbereich insgesamt die gleiche Absorption für die invasive Strahlung aufweisen, ermöglicht dies, die Materialien sicher voneinander zu unterscheiden, wenn sie in Teilbereichen des Spektrums verschiedene Absorptionseigenschaften haben. Auch ungeübte Betrachter des Ergebnisses können eine solche Unterscheidung vornehmen.at Using the above filters can, taking advantage of a priori information about which materials are present in the DUT, the corresponding ones Filter for the measurement and / or data evaluation are chosen so that the evaluation for each the materials can be carried out separately. To this Way can through Reconstruction of three-dimensional models of the arrangements and local Areas are obtained, each containing a specific material of the DUT is present. These three-dimensional models can then be restored be combined with each other. Alternatively, during a reconstruction of a three - dimensional model the information about the energy of the Sensor device struck quantum or particles are carried and the reconstructed three - dimensional model can be the information about the energy resolution contain. For example, can for every voxel of the model the spectral information will be present. Especially for the case of materials over a total spectral range the same absorption for invasive radiation have enabled this, the materials certainly distinguish from each other, though they have different absorption properties in subregions of the spectrum to have. Also inexperienced Viewers of the result can make such a distinction.
Eine weitere Möglichkeit, die spektral aufgelöste Information zu nutzen, besteht darin, durch Vergleich der Ergebnisse aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen oder Energiebereichen Artefakte zu korrigieren, die sonst häufig insbesondere bei der Röntgen-CT auftreten. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum Beispiel der Effekt der so genannten Strahlaufhärtung abhängig von der Wellenlänge ist. Zum Beispiel kann dadurch ausgenutzt werden, dass höherenergetische Strahlung in der Regel eine geringere Wechselwirkung mit den Materialien des Messobjekts zeigt und insbesondere die Streuung der Strahlung in diesem Spektralbereich (außer in Vorwärtsrichtung) geringere Wirkungsquerschnitte aufweist.A another possibility the spectrally resolved To use information is by comparing the results from different wavelength ranges or to correct energy artefacts that are otherwise commonplace in particular at the x-ray CT occur. This is based on the knowledge that, for example the effect of the so-called beam hardening is dependent on the wavelength. For example, it can be exploited by using higher energy Radiation usually has less interaction with the materials of the test object shows and in particular the scattering of the radiation in this spectral range (except in the forward direction) having lower cross sections.
Außerdem wird eine Anordnung zum Untersuchen eines Messobjekts vorgeschlagen, das industriell und/oder handwerklich hergestellt wurde, (allgemeiner: für nicht medizinische Untersuchungen beliebiger Messobjekte, d. h. nicht lebender Objekte) wobei die Anordnung Folgendes aufweist:
- – eine Feststellungseinrichtung zum Feststellen von erwarteten Materialeigenschaften oder eine Datenschnittstelle zum Empfangen von Daten, die Informationen über die erwarteten Materialeigenschaften aufweisen,
- – eine
Auslegungs- und/oder Einstellungseinrichtung zur Auslegung und/oder
Einstellung einer Messanordnung, wobei die Messanordnung zumindest
eine Strahlungsquelle (
2 ) zur Erzeugung invasiver Strahlung und eine strahlungsempfindliche Sensoreinrichtung (3 ) zur Detektion von Strahlung nach einer Wechselwirkung der invasiven Strahlung mit dem Messobjekt aufweist und wobei die Auslegungs- und/oder Einstellungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass die Messanordnung unter Berücksichtigung der erwarteten Eigenschaften so ausgelegt und/oder eingestellt wird, dass unterschiedliche Wechselwirkungen der invasiven Strahlung mit zumindest zwei verschiedenen Materialien des Messobjekts (1 ) von den Sensoreinrichtungen detektiert werden können, wobei die unterschiedlichen Wechselwirkungen auf Grund spektral unterschiedlicher Materialeigenschaften der verschiedenen Materialien bestehen, und - – die Messanordnung.
- A determination device for determining expected material properties or a data interface for receiving data having information about the expected material properties,
- A design and / or adjustment device for the design and / or adjustment of a measurement arrangement, wherein the measurement arrangement comprises at least one radiation source (
2 ) for generating invasive radiation and a radiation-sensitive sensor device (3 ) for detecting radiation after an interaction of the invasive radiation with the measurement object and wherein the design and / or adjustment device is designed so that the measurement arrangement is designed and / or adjusted taking into account the expected properties that different interactions of the invasive radiation with at least two different materials of the test object (1 ) can be detected by the sensor devices, wherein the different interactions due to spectrally different material properties of different materials, and - - the measuring arrangement.
Ferner gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm, das bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk zumindest diejenigen Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer seiner Ausgestaltungen ausführt, die die Auslegung und/oder Einstellung der Messanlage betreffen. Insbesondere kann von dem Computerprogramm automatisch aus der Sollgeometrie und den Materialeigenschaften des Messobjekts berechnet werden, welche Wellenlängen oder Spektren der invasiven Strahlung bei der Untersuchung am besten verwendet werden und/oder wie die Sensoreinrichtung einzustellen ist. Beispielsweise kann das Computerprogramm Schwellwerte für die Auswertung der Signale der Sensoreinrichtung berechnen, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des jeweiligen, einem Material zugeordneten Schwellwertes festgestellt wird, dass es sich bei dem Signal um ein Signal der Wechselwirkung mit dem zugeordneten Material handelt.Further belongs to the scope of the invention, a computer program, the at expiration a computer or computer network at least those parts the method according to the invention in one of its embodiments carries out the interpretation and / or Concerning the setting of the measuring system. In particular, from the Computer program automatically from the target geometry and the material properties of the object to be measured, which wavelengths or spectra of the invasive radiation best used in the investigation and / or as the Sensor device is set. For example, the computer program Thresholds for calculate the evaluation of the signals of the sensor device, wherein on reaching, falling below or exceeding the respective, a material associated threshold is found that the signal is a signal of interaction with the signal assigned material acts.
Weiterhin gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das in dem vorangegangenen Absatz definierte Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.Farther belongs to the scope of the invention, a computer program with program code means to the method defined in the previous paragraph in a to carry out its designs, if the program is running on a computer or computer network. In particular, you can the program code means stored on a computer readable medium be.
Außerdem gehört zum Umfang der Erfindung ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, die nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen ausführen kann.In addition, the scope of the invention, a volume on which a data structure is stored, which after loading into a working and / or main memory of a computer or computer network, the method in one of his can perform designs.
Auch gehört zum Umfang der Erfindung ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln, um das Verfahren in einer seiner Ausgestaltungen durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.Also belongs to the scope of the invention, a computer program product with on one machine-readable carrier stored program code means to the method in one of his To carry out configurations if the program is running on a computer or computer network.
Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger und kann insbesondere über ein Datenübertragungsnetz verteilt werden.there Under a computer program product, the program is considered tradable Product understood. It can basically be in any form so for example on paper or a computer-readable disk and can in particular over a data transmission network be distributed.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Einzelne Merkmale der folgenden Beschreibung oder beliebige Kombinationen davon können mit den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung kombiniert werden. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:The Invention will now be described with reference to the drawing based on embodiments described. However, the invention is not limited to the embodiments limited. Individual features of the following description or any combinations of it can combined with the previously described embodiments of the invention become. The individual figures of the drawing show:
Die
schematisch in
Die
Sensoreinrichtung
Wie
nicht näher
dargestellt ist, kann das Messobjekt
Zwischen
Strahlungsquelle
Eine
Auswertungseinrichtung
Die
so erhaltenen Informationen werden durch eine Bildverarbeitungseinrichtung
Anhand
von
Im
oberen Teil von
Im
unteren Teil von
Das
Wellenlängenspektrum
bzw. Energiespektrum der invasiven Strahlung, die die Bereiche durchquert,
ist in
Die Materialien A, B, C haben folgende Absorptionseigenschaften für die invasive Strahlung: Material A absorbiert im Energiebereich I mit hohem Absorptionskoeffizienten (starke Absorption) und absorbiert in den Wellenlängenbereichen II und III mit niedrigem Absorptionskoeffizienten (schwache Absorption). Material B weist in den Energiebereichen I und III eine schwache Absorption auf und weist in dem Energiebereich II eine starke Absorption auf. Material C weist in den Energiebereichen I und II eine schwache Absorption auf und weist in dem Energiebereich III eine starke Absorption auf.The Materials A, B, C have the following absorption properties for the invasive Radiation: Material A absorbs in the energy range I with a high absorption coefficient (strong absorption) and absorbed in the wavelength ranges II and III with low absorption coefficient (weak absorption). Material B has a weak in energy ranges I and III Absorption and has a strong absorption in the energy range II on. Material C has a weak in energy ranges I and II Absorption and has a strong absorption in the energy range III on.
Daher
lassen sich die Materialien durch Energie aufgelöste Detektion der durch das
Messobjekt hindurch getretenen Strahlung leicht unterscheiden. Dabei
kann vorzugsweise unter Verwendung von Schwellenwerten lediglich
festgestellt werden, welcher Anteil der von den Sensorelementen
Sensorelement
Durch vereinfachte Auswertungsverfahren können daher die örtlichen Bereiche, in denen die einzelnen Materialien vorhanden sind, festgestellt werden. insbesondere können dabei von der Sensoreinrichtung aufgenommene Bilder ausgewertet werden, die unterschiedlichen Durchstrahlungsrichtungen entsprechen.By Simplified evaluation procedures can therefore be the local Areas where the individual materials are present can be detected. in particular can evaluated images taken by the sensor device which correspond to different transmission directions.
Die Einstellung der Messanlage besteht in diesem Fall vorzugsweise darin, die Schwellenwerte für die Feststellung der Energiebereiche entsprechend festzulegen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise durch Filterung der Strahlung ein Strahlungsspektrum generiert werden, das lediglich in einem der beteiligten Materialien stark absorbiert wird. In einer nachfolgenden zweiten Messung kann ein Strahlungsspektrum verwendet werden, das lediglich in einem anderen der beteiligten Materialien stark absorbiert wird, usw..The Setting the measuring system in this case is preferably the thresholds for determine the determination of the energy ranges accordingly. alternative or additionally For example, by filtering the radiation a radiation spectrum only be generated in one of the materials involved is strongly absorbed. In a subsequent second measurement, a Radiation spectrum used only in another the materials involved is strongly absorbed, etc ..
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