DE102009040769A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung eines Objektes auf Materialfehler mittels Röntgenstrahlen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung eines Objektes auf Materialfehler mittels Röntgenstrahlen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung eines Objekts (1) auf Materialfehler. Dabei werden eine Multi-Emitter-Röntgenquelle (8), wenigstens ein Detektor (6) und ein Steuerungssystem (10) zur Ansteuerung von Emittern (12, 12') der Multi-Emitter-Röntgenquelle (8) verwendet. Eine selektive Aktivierung einzelner Emitter (12, 12') oder eines Teils der Emitter nach Maßgabe wenigstens einer auf das untersuchte Objekt (1) bezogenen Information wird vorgenommen. Die Erfindung erlaubt eine flexible und aufwandsarme Materialüberprüfung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung eines Objektes auf Materialfehler mittels Röntgenstrahlen.
  • In der zerstörungsfreien Werkstoff- und Materialprüfung bei industrieller Fertigung werden sogenannte Röntgenprüfverfahren eingesetzt. Geprüft wird dabei eine Vielfalt von Komponenten, die beispielsweise Motoren, Roboterkomponenten, Fahrzeugteile und vieles anderes umfassen. Bei der zerstörungsfreien Röntgenuntersuchung werden üblicherweise die Probestücke oder Prüfobjekte in ein nach außen Röntgenstrahlung abschirmendes Gehäuse eingebracht und dort mit Röntgenstrahlen bestrahlt. Es können dann Einschlüsse bzw. Lunker, Materialfehler, interne, nach außen nicht sichtbare Brüche und Risse etc. mittels Röntgenstrahlen analysiert werden.
  • Herkömmliche Röntgenaufnahmen von Objekten liefern eine sogenannte zweidimensionale Projektion des Objekts, welche einen Rückschluss auf die Schwächung bzw. Absorption der Röntgenstrahlung bei Durchdringen des Objektes erlaubt. Unregelmäßigkeiten bzw. Schwankungen, die auf dem zweidimensionalen Projektionsbild identifiziert werden, liefern Informationen über die Beschaffenheit des Objekts und damit auch über Materialfehler.
  • Einzelne zweidimensionale Projektionen haben den Nachteil, dass bezüglich der Richtung der Röntgenstrahlung keine Informationen über das Objekt gewonnen werden, weil die durch die Projektion gemessene Größe eine für den Weg durch das Objekt integrierte Größe darstellt. Daher werden für die Materialuntersuchung auch tomographische Verfahren eingesetzt, die eine gewisse Auflösung auch in der dritten Dimension erlauben. Beispielsweise ist in der DE 19 955 937 A1 ein Verfahren zur Materialprüfung beschrieben, welches auf Computertomographie basiert. Bei der herkömmlichen Computertomographie wird eine Röntgenquelle um das zu untersuchende Objekt entlang einer sogenannten Trajektorie herumgefahren, wobei in regelmäßigen Abständen Röntgenaufnahmen gemacht werden. Man erhält somit eine Vielzahl von Projektionen aus unterschiedlichen Richtungen, aus denen sich mit mathematischen Verfahren ein dreidimensionales Bild des Objektes konstruieren lässt.
  • Die Computertomographie zur Materialuntersuchung bringt jedoch gewisse Nachteile mit sich. Einer dieser Nachteile besteht darin, dass herkömmliche CT-Anlagen von der Größe her beschränkt sind. Zudem wird bei einer bestimmten Klasse von Untersuchungen das Objekt unter definierten physikalischen Bedingungen geprüft, z. B. unter Einwirkungen von Drücken oder Spannungsbelastung. Im Hinblick auf diese Untersuchungen schlägt die DE 10 2007 001 928 A1 vor, ein integriertes System zu bilden, das aus einer CT-Anlage besteht, welche eine Vorrichtung zur Herbeiführung von Belastungszuständen untersuchter Objekte aufweist. Es liegt auf der Hand, dass die eh schon hohen Kosten der Computertomographieanlagen sich noch steigern, wenn Spezialanfertigungen für bestimmte Materialuntersuchungsarten bereitgestellt werden.
  • Es besteht daher ein Bedürfnis nach Röntgenprüfverfahren für Materialien, welche flexibel sind und im Bedarfsfall eine dreidimensionale Rekonstruktion von Bereichen des Objektes erlauben. Die entsprechenden Geräte sollen aufwandsarm sein, vor allem im Hinblick auf die hohen Kosten herkömmlicher CT-Geräte, und keine größeren Einschränkungen bzgl. der Größe des untersuchten Objekts mit sich bringen.
  • Einen Schritt in diese Richtung macht die US 6,341,153 B1 . Diese Schrift macht sich die Tatsache zunutze, dass eine Aufnahme bereits einer sehr beschränkten Anzahl von Röntgenprojektionen (nämlich von 3) eine Rekonstruktion erlaubt, welche Aussagen über die Beschaffenheit des Objektes bezüglich aller drei Dimensionen ermöglicht. Auch ist es nicht notwendig, das untersuchte Objekt vollständig zu umkreisen, wie es die herkömmliche CT-Technologie tut. Anstelle werden die Projektionen nur in einem beschränkten Winkelbereich aufgenommen. Dies erlaubt der Schrift ein tragbares Röntgenanalysegerät bereitzustellen. Es ist jedoch wünschenswert, Röntgensysteme zur Materialanalyse noch effizienter und aufwandsärmer zu gestalten.
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, die Materialuntersuchung mit Röntgenstrahlen zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Untersuchung eines Objekts auf Materialfehler nach einem der Ansprüche.
  • Dabei beinhaltet der Begriff „Materialfehler” alle Unregelmäßigkeiten eines Objekts bzgl. Form und Zusammensetzungen, insbesondere auch Lunker, Einschnürungen, Risse u. Ä.
  • Eine zentrale Idee der Erfindungsmeldung ist, eine Multi-Emitter-Röntgenröhre bzw. -quelle für die Materialuntersuchung zu verwenden. Derartige Röntgenröhren umfassen eine Vielzahl von Emittern (z. B. in der Größenordnung von 100 Emittern, wobei bedarfsabhängig auch erheblich mehr, z. B. über 1000 Emitter vorgesehen werden können), die üblicherweise mittels Nanoröhren gebildet sind. Die Erfindung basiert auch auf der Überlegung, dass Multi-Emitter-Röntgenröhren sehr flexibel bei einem Einsatz zur Materialprüfung sind.
  • Erfindungsgemäß wird durch eine gezielte Ansteuerung von Emittern der Röntgenröhre eine funktionelle Überlegenheit gegenüber Systemen mit konventionellen Röntgenröhren erreicht. Dabei können konstruktive Eigenschaften des erfindungsgemäßen Systems im Hinblick auf die durch den Einsatz einer Multi-Emitter-Röntgenröhren sich ergebenden funktionellen Einsatzmöglichkeiten angepasst sein. Insbesondere kann auf diese Weise ein System zur Materialuntersuchung bereitgestellt werden, welches mit einer rein stationären Röntgenquelle arbeitet, ohne dass damit die qualitativen Einschränkungen konventioneller stationärer Röntgensystem verbunden wären.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung eines Objekts auf Materialfehler umfasst eine Multi-Emitter-Röntgenquelle bzw. -röhre, wenigstens einen Detektor und ein Steuerungssystem zur Ansteuerung von Emittern der Multi-Emitter Röntgenquelle. Die Vorrichtung ist für eine selektive Aktivierung bzw. Ansteuerung einzelner Emitter oder eines Teils der Emitter nach Maßgabe wenigstens einer auf das untersuchte Objekt bezogenen Information ausgestaltet.
  • Multi-Emitter-Röntgenquellen haben den Vorteil, dass kaum Einschränkungen bzgl. Form und Größe bestehen. Insbesondere kann der Bereich, in denen die Emitter angeordnet sind, entsprechend der anvisierten Anwendungen festgelegt werden. Für die Materialuntersuchung ist sinnvoll, die Abmessungen der Röntgenröhre für eine möglichst gute Ausnutzung der Messfläche des Detektors zu wählen. Wenn z. B. der Detektor ein Zeilendetektor ist, können bei der Röntgenröhre Emitter entlang einer Länge angeordnet werden, die im Wesentlichen der Zeilenlänge des Detektors entspricht.
  • Für eine hohe Flexibilität bzgl. durchgeführter Materialuntersuchungen ist es von Vorteil, wenn verschiedene Bestrahlungsrichtungen vorgegeben werden können. Diese Funktion kann durch Kollimatoren realisiert werden, die für die Einstellung unterschiedlicher Bestrahlungsrichtungen vorgesehen werden. Eine alternative Realisierung besteht in der Anordnung der Emitter für unterschiedliche Bestrahlungsrichtungen. Dabei können Maßnahmen basierend auf Kollimation und im Hinblick auf Bestrahlungsrichtungen gewählte Emitteranordnungen für möglichst viel Flexibilität bei der Festlegung von Bestrahlungsrichtungen kombiniert werden.
  • Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, eine Mehrzahl von Detektoren (z. B. Zeilendetektoren) vorzusehen, die ohne Positionsveränderung der Röntgenröhre z. B. durch Ansteuerung unterschiedlicher Emitter oder/und Festlegung unterschiedlicher Bestrahlungsrichtungen durch die Röntgenröhre bestrahlbar ist. Anstelle der Mehrzahl von Detektoren kann auch ein Flächendetektor vorgesehen sein, der durch die Abmessungen der Detektorfläche bzgl. Position des untersuchten Objekts und bzgl. der Bestrahlungsrichtung Variationsmöglichkeiten bietet.
  • Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Untersuchung eines Objekts auf Materialfehler mittels Röntgenstrahlen.
  • Gemäß dieses Verfahrens wird wenigstens eine auf das Objekt bezogene Information für ein Steuerungssystem bereitgestellt und nach Maßgabe der wenigstens einen Information das Steuerungssystem wenigstens ein Emitter einer Multi-Emitter-Röntgenquelle aktiviert. Mittels des wenigstens einen Emitters der Multi-Emitter-Röntgenquelle und mittels eines Detektors wird eine Röntgenaufnahme von dem Objekt durchgeführt wird, welche der Identifizierung von Materialfehlern dient.
  • Bei der wenigstens einen Information kann es sich um eine Information bzgl. Durchmesser, Form, Material oder Position des Objekts handeln. Es kann auch eine Mehrzahl dieser Informationen für die Steuerung der Multi-Emitter-Röntgenquelle herangezogen werden. Gemäß Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes wird nach Maßgabe der wenigstens einen Information die Position des wenigstens einen aktivierten Emitters innerhalb der Röntgenröhre bestimmt bzw. die Anzahl der aktivierten Emitter festgelegt. Auf diese Weile lassen sich Parameter wie Position des Focus bzw. der Foci, Durchmesser des Strahles und Strahlungsintensität nach Maßgabe der Untersuchungsanforderungen regeln. Auch ist es sinnvoll, die Strahlungsrichtung des wenigstens einen aktivierten Emitters gemäß der wenigstens einen Information festzulegen. So kann, wenn als Information die Form des Objekts vorliegt (z. B. als CAD-Daten), die Bestrahlungsrichtung so gewählt werden, dass das zu durchstrahlende Volumen möglichst gering bleibt, um eine möglichst große transmittierte Strahlungsdosis durch den Detektor detektieren zu können.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird zumindest eine Steuerinformation für die Untersuchung eines Objektes während der Untersuchung nach Maßgabe von Untersuchungsinformationen geändert bzw. angepasst. Z. B. können während der Materialuntersuchung Informationen über Form oder Zusammensetzung des Objekts gewonnen und für die Optimierung der Bestrahlungsparameter (z. B. Bestrahlungsrichtung bzw. -winkel) verwendet werden. So kann in einer Ausbildung das Verfahren ein Lernen von Eigenschaften des untersuchten Objektes während der Untersuchung und eine entsprechende Anpassung der Steuerung der Untersuchung umfassen.
  • Der Einsatz eines Multi-Emitters eröffnet die Möglichkeit bei stationärer Quelle (d. h. ohne Durchlaufen einer Trajektorie durch den Strahler) für einen Bereich des Objekts eine Mehrzahl von Aufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen mittels der Röntgenröhre zu machen, indem für die Aufnahmen unterschiedliche Emitter und/oder eine unterschiedliche Strahlenkollimation festgelegt werden. Aus der Mehrzahl der Aufnahmen lässt sich wie bei einer Tomosynthese eine dreidimensionale Darstellung des Objektbereichs erzeugen.
  • Durch die gleichzeitige Ansteuerung verschiedener Emitter der Röntgenröhre lässt sich eine Mehrzahl von Aufnahmen gleichzeitig machen (für dasselbe Objekt oder unterschiedliche Objekte), so dass die Materialuntersuchung effizienter durchgeführt werden kann.
  • Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Materialuntersuchung mit Röntgenstrahlen,
  • 2 eine Multi-Emitter-Röntgenröhre,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Materialuntersuchung mittels einer Multi-Emitter-Röntgenröhre,
  • 4 eine Seitenansicht des Systems aus 3,
  • 5 eine Kollimatoranordnung für verschiedene Bestrahlungsrichtungen einer Multi-Emitter-Röntgenröhre, und
  • 6 eine Kollimator- und Emitteranordnung für eine Multi-Emitter-Röntgenröhre zur Erzeugung von Strahlen in verschiedene Richtungen.
  • Bei 1 ist ein zu untersuchender Abschnitt eines Objektes 1 gezeigt. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Metall-Komponente, die in einem Fahrzeug verbaut werden soll. Diese wird in z-Richtung, d. h. in die Zeichenebene (z. B. mittels eines nicht eingezeigten Laufbandes) hinein bewegt und dabei mit Teststrahlung bestrahlt. Bei dem in 1 gezeigten herkömmlichen System werden drei konventionelle Röntgenquellen 2 bis 4 für die Untersuchung von Objekten verwendet. Diese Röntgenquellen 2 bis 4 erzeugen einen Röntgenstrahl 5, bei dem es sich beispielsweise um einen Fächerstrahl handelt. Bei Röntgenaufnahmen durch das zu untersuchende Objekt 1 transmittierte Röntgenstrahlung wird durch einen Detektor 6 aufgenommen. Durch diesen werden also Projektionen registriert, die Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften des Objekts 1 zulassen.
  • Konventionelle Röntgenröhren, wie sie in 1 verwendet werden, bestehen im Wesentlichen aus einer Vakuumkammer mit Gehäuse, in der eine Kathode und eine Anode eingeschlossen sind. Die Kathode fungiert dabei als negative Elektrode, die Elektronen an die positive Anode abgibt. Durch ein elektrisches Feld zwischen Anode und Kathode werden die Elektronen von der Anode angezogen und stark beschleunigt. Die Anode besteht typischerweise aus einem Metall, beispielsweise Wolfram, Molybdän oder Paladium. Wenn die Elektronen die Anode bombardieren, wird ihre Energie größtenteils in Wärme umgewandelt. Nur ein Bruchteil der Bewegungsenergie kann in Röntgenphotonen umgewandelt werden, welche von der Anode in Form eines Röntgenstrahls abgegeben wird. Der so erzeugte Röntgenstrahl verlässt durch ein strahlendurchlässiges Fenster aus einem Material mit niedriger Ortungszahl die Vakuumkammer.
  • Herkömmliche 2D-Röntgenkontrollsysteme mit klassischen Dreh- oder Stehanodenkonzepten haben typischerweise eine oder nur eine kleine Zahl (in der Regel < 5) von derartigen Röntgenröhren. Das System aus 1 mit den drei Röntgenquellen 24 hat auf Grund dieser Einschränkungen Probleme, alle Materialfehler zu finden. Ein Materialfehler (wie z. B. ein Riss oder eine Einschnürung) in der angezeigten Richtung 7 kann unter Umständen nicht erkannt werden, weil die Röntgenstrahlung diese Materialdicke nicht durchdringt und eine totale Absorption in der für die Untersuchung relevanten Abtastebene erfolgt.
  • Es ist eine zentrale Beobachtung der vorliegenden Erfindung, dass Multi-Emitter-Röntgenröhren vorteilhaft in Röntgenprüfverfahren eingesetzt werden können. Derartige Röntgenröhren sind in der Regel mittels Elektronenemittern aus Kohlenstoffnanoröhren, auch genannt Carbon Nano Tubes (CNT) gebildet. Derartige Röntgenröhren sind beispielsweise in dem Artikel „Stationary Scanning X-ray Source Based an Carbon Nano Tube Field Emitters", erschienen im Jahre 2005 in Applied Physics Letters 86, 184104 und der Patentanmeldung WO 2004/110111 A2 offenbart. Eine derartige CNT-Röntgenröhre ist auch in 2 gezeigt.
  • In 2 ist eine Multi-Emitter-Röntgenröhre 110 mit einer Vielzahl n von CNT-Kathoden 121 ... 12n zur Emission von Elektronen im evakuierten Bereich 111 schematisch dargestellt. Jede der CNT-Kathoden 121 ... 12n wird durch eine gesonderte Kathodenleitung 1131 ... 113n versorgt, welche durch eine jeweilige Vakuumdurchführung 1141 ... 114n in den evakuierten Bereich 111 geführt wird. Mittels der Kathodenleitung 1131 ... 113n lassen sich die einzelnen Emitter selektive ansteuern bzw. ein- und ausschalten. Ferner sind im evakuierten Bereich 111 ein Gitter 115 und eine Anode 116 angeordnet. Außerhalb des evakuierten Bereichs 111 befinden sich weitere Komponenten des Systems 100, in welches die Röntgenröhre 110 eingebettet ist: eine mit dem Gitter 115 elektrisch verbundene Gitterspannungsversorgung 120, eine mit der Anode 116 elektrisch verbundene Anodenspannungsversorgung 130, und eine Steuerung 140. Typische Gitterspannungen betragen 5 kV; typische Anodenspannungen betragen zwischen 20 kV und 180 kV. Für die in 2 dargestellte Multi-Emitter-Röntgenröhre lassen sich die einzelnen CNT-Kathoden mit zugeordneten Emittern assoziieren. Der Begriff „Emitter” wird aber im Rahmen dieser Erfindung breiter, nämlich als separat ansteuerbare Elektronen- bzw. Röntgenstrahlemissionsfunktion verstanden. Die Realisierung dieser Funktion muss nicht notwendigerweise mittels eines dedizierten Vorrichtungselementes geschehen. Denkbar ist beispielsweise, dass ein komplex geformtes Vorrichtungselemente eine Mehrzahl von Emissionsfunktionen realisiert.
  • In 3 wird eine Multi-Emitter-Röhre 8 mit beispielsweise ca. 100 Emittern für die Materialuntersuchung verwendet. Dabei ist wie in 1 die Bewegungsrichtung eines untersuchten Objekts in die Zeichenebene hinein. Derartige Röhren lassen sich im Prinzip nach Bedarf fertigen, d. h. die Abmessungen können gemäß den durch den Prüfstand gegebenen Anforderungen festgelegt werden. Im vorliegenden Fall sind Röhre 8 und Detektor 6 von der Größe aufeinander abgestimmt, so dass die Röhre 8 den gesamten Prüfstand bzw. Detektor 6 bestrahlen kann. Es ist ein von der Röhre am Punkt P erzeugter Flächenstrahl 5 gezeigt. Mit Hilfe einer Steuerung kann untersuchungsabhängig die Position des Fokus auf der Röhre 8 durch Ansteuerung bzw. Aktivierung entsprechend positionierter Emitter verändert werden. Hierin liegt eine erhebliche Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Untersuchung gemäß 1, die zum einen darin besteht, dass keine Mehrzahl von Röntgenquellen mehr erforderlich ist und andererseits darin, dass eine erheblich größere Flexibilität bezüglich der Vorgabe des Ortes des Fokus besteht.
  • Die Auswahl der Parameter, insbesondere die angesteuerten Emitter, bzw. die Einstellungen der Multi-Emitter-Röhre 8 werden vorzugsweise gemäß Objekteigenschaften des untersuchten Objektes 1 getroffen. Bei diesen Objekteigenschaften handelt es sich zunächst einmal um die Position des Objektes, so dass ein zu untersuchender Bereich möglichst gut erfasst wird. Weiter können bei bekannter Form des Objektes andere Kriterien eine Rolle spielen, z. B. die Dicke des bei einer Projektion zu durchdringenden Materials. Gerade bei voluminösen Objekten ist es sinnvoll, Projektionswinkel festzulegen, bei denen die Dicke des zu durchdringenden Volumens möglichst reduziert ist, um zu gewährleisten, dass genug Röntgenstrahlung für eine qualitativ hochwertige Projektion transmittiert wird. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, als Parameter auch die Richtung des Röntgenstrahles zu variieren. Ein weiterer Grund für Variationen der Richtung der Röntgenstrahlung ist eine Aufnahme von mehreren (drei oder mehr) Projektionen für einen Objektbereich, aus denen sich eine dreidimensionale Rekonstruktion im Zuge einer Art Tomosynthese zusammensetzen lässt. Dies ist in 4 angedeutet, welche eine seitliche Darstellung des Untersuchungszenarios aus 3 wiedergibt.
  • Bei dem in Figuren gezeigten Objekt 1 soll es sich um ein bezüglich der Rotation von 45° symmetrisches Objekt handeln, so dass in der Darstellungsperspektive von 4 das Objekt dieselbe Form wie in der 3 hat. Es ist hier vorgesehen, dass das Objekt 1 auf einen Bauteile befördernden Laufband (nicht dargestellt) in der durch Pfeil 9 angegebenen Bewegungsrichtung befördert wird. Die Multi-Emitter-Röntgenröhre 8 wird mittels einer Steuervorrichtung 10 (z. B. PC, Rechnerkonsole, ...) gesteuert bzw. eingestellt.
  • Es sind in 4 jeweils ein weiterer Strahl 5' und ein weiterer Detektor 6' dargestellt, die die Aufnahme einer weiteren Projektion veranschaulichen. Diese Projektionen können bei einer Multi-Emitter-Röhre mittels Ansteuerung unterschiedlicher Emitter gleichzeitig vorgenommen werden, d. h. dass in der dem vorliegenden Fall das Objekt 1 immer an zwei Stellen abgetastet wird. Bei entsprechender Einstellung von Förderungsgeschwindigkeit und Aufnahmenfolge kann so dafür gesorgt werden, dass für einen untersuchten Bereich des Objektes 1 zwei Projektionen vorliegen. Diese Vorgehensweise lässt sich auf mehr als zwei Projektionen (z. B. drei, wenn auf der linken Seite von den Detektor 6 ein weiterer Detektor vorgesehen wird) ausweiten. Somit erhält man eine für die dreidimensionale Bildzusammensetzung ausreichende Anzahl von Projektionen.
  • In 5 ist ein Querschnitt der Röntgenröhre 7 gezeigt, welcher zur besseren Darstellung des Prinzips im Gegensatz zu 4 rund dargestellt ist. In dieser Röntgenröhre 7 ist schematisch die Position 12 der Anode gezeigt. Man hat sich das so vorzustellen, dass sich eine Vielzahl paralleler Emitter mit entsprechenden Anoden in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene heraus entlang der länglich ausgeführten Röhre erstreckt. Weiter sind zwei in verschiedene Richtungen sich erstreckende Röntgenstrahlenfächer 5 und 5' dargestellt. Diese werden mittels keilförmig angeordneter Kollimatoren 11 und 11' in geeigneter Form erzeugt. Durch die keilförmige Anordnung der Kollimatoren 11 und 11' bzw. durch geschlitzte Kollimatoren ist auch eine Nutzung mehrerer Flächenstrahlen gleichzeitig möglich. In 6 ist eine Weiterbildung gezeigt. Dort ist schematisch gezeigt, dass Anoden bzw. Emitter 12 und 12' mit unterschiedlicher Ausrichtung vorgesehen sind. Die Ausrichtung der Anoden bzw. Emitter 12 und 12' richtet sich nach den zu erzeugenden Flächenstrahlen 5 und 5'. Geeignete Kollimatoren 5 und 5' sind zugeordnet. Durch die Multi-Emitter-Technik ist es möglich, schnell zwischen Emittern umzuschalten, die mit Kollimatoren unterschiedlicher Ausrichtung ausgestattet sind. Dadurch ist ein Wechsel der Strahlrichtung und Strahlkollimierung ohne bewegliche Teile mit hoher Umschaltfrequenz möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19955937 A1 [0004]
    • DE 102007001928 A1 [0005]
    • US 6341153 B1 [0007]
    • WO 2004/110111 A2 [0033]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Stationary Scanning X-ray Source Based an Carbon Nano Tube Field Emitters”, erschienen im Jahre 2005 in Applied Physics Letters 86, 184104 [0033]

Claims (17)

  1. Vorrichtung zur Untersuchung eines Objekts (1) auf Materialfehler, umfassend – eine Multi-Emitter-Röntgenquelle (8), – wenigstens einen Detektor (6), – ein Steuerungssystem (10) zur Ansteuerung von Emittern (12, 12') der Multi-Emitter Röntgenquelle (8), wobei die Vorrichtung für eine selektive Aktivierung einzelner Emitter (12, 12') oder eines Teils der Emitter nach Maßgabe wenigstens einer auf das untersuchte Objekt (1) bezogenen Information ausgestaltet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Röntgenquelle (8) für eine möglichst gute Ausnutzung der Messfläche des Detektors (6) gewählt sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (6) ein Zeilendetektor ist, und bei der Röntgenquelle (8) Emitter (12, 12') entlang einer Länge angeordnet sind, die im Wesentlichen der Zeilenlänge des Detektors entspricht.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kollimatoren (11, 11') für die Einstellung unterschiedlicher Bestrahlungsrichtungen vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Röntgenquelle (8) Emitter (12, 12') für eine Bestrahlung in unterschiedliche Richtungen vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Detektoren (6, 6') gegeben ist, die durch die Röntgenquelle (8) bestrahlbar ist.
  7. Verfahren zur Untersuchung eines Objekts (1) auf Materialfehler mittels Röntgenstrahlen, bei dem – wenigstens eine auf das Objekt (1) bezogene Information für ein Steuerungssystem (10) bereitgestellt wird, – nach Maßgabe der wenigstens einen Information das Steuerungssystem (10) wenigstens einen Emitter (12, 12') einer Multi-Emitter-Röntgenquelle (8) aktiviert, und – mittels des wenigstens einen Emitters (12, 12') der Multi-Emitter-Röntgenquelle (8) und mittels eines Detektors (6) eine Röntgenaufnahme von dem Objekt (1) durchgeführt wird, welche der Identifizierung von Materialfehlern dient.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Multi-Emitter-Röntgenquelle (8) mit Nanoröhren-Kathoden gebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Information eine Information bzgl. Durchmesser, Form, Material oder Position des Objekts (1) darstellt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der wenigstens einen Information die Position (P) des wenigstens einen aktivierten Emitters innerhalb der Röntgenquelle (8) bestimmt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der wenigstens einen Information die Anzahl der aktivierten Emitter (12, 12') festgelegt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe der wenigstens einen Information die Strahlungsrichtung des wenigstens einen aktivierten Emitters (12, 12') festgelegt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswahl des wenigstens einen Emitters (12, 12') die Strahlungsrichtung festgelegt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Bereich des Objekts (1) eine Mehrzahl von Aufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen mittels der Röntgenquelle (8) gemacht werden, indem für die Aufnahmen unterschiedliche Emitter (12, 12') und/oder eine unterschiedliche Strahlenkollimation festgelegt wird.
  15. Verfahren nach Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Mehrzahl der Aufnahmen eine dreidimensionale Darstellung des Objektbereichs erzeugt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Aufnahmen gleichzeitig gemacht werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass – Aufnahmen für das Objekt (1) ausgewertet werden, und – die wenigstens eine Information nach Maßgabe der Ergebnisse der Auswertung angepasst wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010061886A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems, Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes sowie Röntgensystem
DE102016013279A1 (de) 2016-11-08 2018-05-09 H&P Advanced Technology GmbH Verfahren zur Herstellung eines Elektronenemitters mit einer Kohlenstoffnanoröhren enthaltenden Beschichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101773960B1 (ko) * 2011-06-30 2017-09-12 한국전자통신연구원 단층합성영상 시스템
CN108982555B (zh) * 2018-07-09 2021-03-16 许康萍 一种用于无损检测铸铁件内部缺陷的检测设备
CN113970567B (zh) * 2020-07-22 2023-01-31 同方威视技术股份有限公司 背散射成像装置、控制方法及检查系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19955937A1 (de) 1999-11-20 2001-05-23 Volkswagen Ag Verfahren und Einrichtung zur berührungslosen Material- und Fertigungsprüfung von Fahrzeugteilen
US6341153B1 (en) 2000-10-27 2002-01-22 Genesis Engineering Company System and method for portable nondestructive examination with realtime three-dimensional tomography
WO2004110111A2 (en) 2003-05-30 2004-12-16 Xintek, Inc. Devices and methods for producing multiple x-ray beams from multiple locations
US7082182B2 (en) * 2000-10-06 2006-07-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Computed tomography system for imaging of human and small animal
US20070206726A1 (en) * 2005-11-17 2007-09-06 Xintek, Inc. Systems and methods for x-ray imaging and scanning of objects
US20080037708A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Remote Visual Feedback of Collimated Area and Snapshot of Exposed Patient Area
US7333587B2 (en) * 2004-02-27 2008-02-19 General Electric Company Method and system for imaging using multiple offset X-ray emission points
DE102007001928A1 (de) 2007-01-12 2008-07-24 Yxlon International X-Ray Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung von mechanisch belasteten Prüfobjekten mittels Computertomographie
US20090022264A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Zhou Otto Z Stationary x-ray digital breast tomosynthesis systems and related methods

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040213378A1 (en) * 2003-04-24 2004-10-28 The University Of North Carolina At Chapel Hill Computed tomography system for imaging of human and small animal
US6553096B1 (en) * 2000-10-06 2003-04-22 The University Of North Carolina Chapel Hill X-ray generating mechanism using electron field emission cathode
JP2005003922A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュールおよび搭載部品
US20050238140A1 (en) * 2003-08-20 2005-10-27 Dan Hardesty X-ray imaging system with automatic image resolution enhancement
US7280631B2 (en) * 2003-11-26 2007-10-09 General Electric Company Stationary computed tomography system and method
US7639774B2 (en) * 2003-12-23 2009-12-29 General Electric Company Method and apparatus for employing multiple axial-sources
US7425193B2 (en) * 2005-04-21 2008-09-16 Michigan State University Tomographic imaging system using a conformable mirror
US7245692B2 (en) * 2005-04-25 2007-07-17 The University Of North Carolina At Chapel Hill X-ray imaging systems and methods using temporal digital signal processing for reducing noise and for obtaining multiple images simultaneously

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19955937A1 (de) 1999-11-20 2001-05-23 Volkswagen Ag Verfahren und Einrichtung zur berührungslosen Material- und Fertigungsprüfung von Fahrzeugteilen
US7082182B2 (en) * 2000-10-06 2006-07-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Computed tomography system for imaging of human and small animal
US6341153B1 (en) 2000-10-27 2002-01-22 Genesis Engineering Company System and method for portable nondestructive examination with realtime three-dimensional tomography
WO2004110111A2 (en) 2003-05-30 2004-12-16 Xintek, Inc. Devices and methods for producing multiple x-ray beams from multiple locations
US7333587B2 (en) * 2004-02-27 2008-02-19 General Electric Company Method and system for imaging using multiple offset X-ray emission points
US20070206726A1 (en) * 2005-11-17 2007-09-06 Xintek, Inc. Systems and methods for x-ray imaging and scanning of objects
US20080037708A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Remote Visual Feedback of Collimated Area and Snapshot of Exposed Patient Area
DE102007001928A1 (de) 2007-01-12 2008-07-24 Yxlon International X-Ray Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur in-situ-Untersuchung von mechanisch belasteten Prüfobjekten mittels Computertomographie
US20090022264A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Zhou Otto Z Stationary x-ray digital breast tomosynthesis systems and related methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Stationary Scanning X-ray Source Based an Carbon Nano Tube Field Emitters", erschienen im Jahre 2005 in Applied Physics Letters 86, 184104

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010061886A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems, Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes sowie Röntgensystem
DE102016013279A1 (de) 2016-11-08 2018-05-09 H&P Advanced Technology GmbH Verfahren zur Herstellung eines Elektronenemitters mit einer Kohlenstoffnanoröhren enthaltenden Beschichtung
WO2018086737A1 (de) 2016-11-08 2018-05-17 Vilicus 142 Gmbh Verfahren zur herstellung eines elektronenemitters mit einer nanostäbchen enthaltenden beschichtung
US10622180B2 (en) 2016-11-08 2020-04-14 Cetteen Gmbh Method for producing an electron emitter coated with a nanorod-containing coating

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