DE102018133601A1

DE102018133601A1 - Röntgendetektorvorrichtung, glaskörper zur abschirmung optischer detektormittel einer werkstückvermessungsvorrichtung sowie röntgentomographisches werkstückvermessungssystem

Info

Publication number: DE102018133601A1
Application number: DE102018133601.2A
Authority: DE
Inventors: Severin Ebner; Martin Simon
Original assignee: Intom GmbH
Current assignee: Intom GmbH
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-02
Also published as: WO2020135989A2; EP3903126A2; US20220065800A1; WO2020135989A3; US11953453B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgendetektorvorrichtung für die industrielle Werkstückvermessung mittels Röntgenstrahlung, aufweisend Szintillatormittel (12) zur Umwandlung auftreffenden Röntgenstrahlen der ein zu vermessendes Werkstück durchstrahlenden Röntgenstrahlung in sichtbares Licht an einer Szintillator-Lichtaustrittsfläche (14), den Szintillatormitteln optisch nachgeschaltete optische Detektormittel (22; 24, 26) zur Umwandlung des sichtbaren Lichts an der Szintillator-Lichtaustrittsfläche in ein elektronisches Bildsignal und in einem optischen Strahlengang zwischen den Szintillatormitteln und den optischen Detektormitteln vorgesehene Röntgenschutzmittel (18, 20; 18', 20'; 18", 20"), die einen für sichtbares Licht durchlässigen Körper, insbesondere Glaskörper, mit röntgenstrahlabsorbierenden Eigenschaften aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgendetektorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Glaskörper zur Abschirmung optischer Detektormittel einer industriellen Werkstückvermessungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10, und die vorliegende Erfindung betrifft ein röntgentomographisches Werkstückvermessungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
Gattungsgemäße Röntgendetektorvorrichtungen als wesentliche messtechnische (und prüftechnische, insoweit synonym verwendet) Komponente industrieller Werkstückvermessungssysteme nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden für eine Vielzahl von (industriellen) Vermessungszwecken eingesetzt, wobei gerade die kontinuierlich weiterentwickelten und zunehmend populären automatisierten Fertigungstechnologien von (zu prüfenden) Werkstücken, eingeschlossen additive Fertigungstechnologien, zahlreiche weitere und zukünftige Anwendungen derartiger Technologien anbieten.
Insbesondere zeichnen sich gattungsgemäße Röntgenprüfsysteme in vielen Industriezweigen durch ihre Eigenschaft aus, innere (d.h. nicht lediglich durch äußere Betrachtung erkennbare) Strukturen, eingeschlossen verborgene Fehler, charakterisieren, prüfen und messen zu können, mit dem Potential, derartige Aktivitäten, insbesondere in automatisierten Systemen, in einen Produktionsprozess integriert vornehmen zu können. Dabei ist der Rahmen der Werkstückvermessung mittels Röntgenstrahlung weit zu ziehen, von projektiven 2D-Röntgenverfahren für einfach strukturierte Bauteile („Werkstücke“) bis hin zu tomographischen Verfahren für komplexere Werkstücke.
Bei all diesen (industriellen) Werkstückvermessungstechnologien mittels Röntgenstrahlung besteht der Bedarf an einer möglichst kurzen Prüfdauer, mit dem Zweck, Prüfzeiten bzw. damit verbundene Zeiten der Qualitätssicherung an steigende Taktzahlen zugehöriger industrieller Fertigungsprozesse anpassen zu können. Zusätzlich ist eine kurze Prüfzeit ein Kostenfaktor, nämlich insbesondere in Bezug auf die dem jeweiligen zu prüfenden Werkstück zuzuordnenden Kosten.
Eine übliche Maßnahme zur Verkürzung einer Werkstückvermessungszeit im Röntgenkontext besteht in der Leistungserhöhung des Röntgenstrahlers (Röntgenstrahlungsquelle), da typischerweise die Prüfzeit bei Steigerung der Röntgenleistung sinkt. Ergänzend oder alternativ lässt sich die Mess- bzw. Prüfzeit reduzieren, indem der Abstand zwischen der Röntgenquelle und der Röntgendetektorvorrichtung sinkt, mithin sich die (zu erfassende) Strahldichte auf der Röntgendetektorvorrichtung mit dem Quadrat der Abstandsverringerung erhöht.
Allerdings führt eine derartige Erhöhung der Röntgen-Strahlungsleistung bzw. der Strahlungsdichte auch zu einer höheren Strahlenbelastung der in einem gattungsgemäßen Röntgen-Werkstückvermessungssystem mit der Strahlung beaufschlagten Komponenten, insbesondere der Baugruppen der Röntgendetektorvorrichtung, welche selbst wiederum aus den sogenannten Szintillatormitteln zur Umwandlung auftreffender Röntgenstrahlen in sichtbares Licht sowie optischen Detektormitteln, an welchen sichtbares Licht dann in ein elektronisches Bildsignal gewandelt wird, besteht. Gerade die relativ geringe Strahlenfestigkeit der optischen Detektormittel, typischerweise realisiert mittels Halbleitermaterial in CCD- oder CMOS-Technologie, ist diesbezüglich problematisch. Aufgrund der Wechselwirkung derjenigen Röntgenphotonen, welche nicht in den Szintillatormitteln in sichtbares Licht gewandelt werden (sondern ohne Wandlung durch diese hindurchtreten; dieser Anteil kann, je nach verwendetem Szintillatormaterial, oberhalb 80% liegen und bis zu 95% und höher betragen), kommt es im Halbleitermaterial zu einer schädlichen und potentiell detektorzerstörenden Wechselwirkung mit jenen Röntgenphotonen. Gerade bei im Dauereinsatz betriebenen industriellen Werkstückvermessungssystemen auf Röntgenbasis ist es daher durchaus üblich, optische Detektormittel mehrfach jährlich auszutauschen, was zu erheblicher Kostenbelastung des so realisierten Röntgen-Werkstückvermessungsprozesses führt.
Es kann als prinzipiell bekannt vorausgesetzt werden, zur Verminderung der beschriebenen, unbeabsichtigt durch die Szintillatormittel hindurch und in die optischen Detektormittel eintretenden Rest-Röntgenstrahlung in diesen Strahlengang einen Glaskörper als Röntgenschutzmittel einzusetzen, welcher Röntgenstrahl-absorbierende Eigenschaften bei gleichzeitiger Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist; traditionell wird für diesen Zweck scheibenförmig zugeschnittenes Bleiglas verwendet.
Allerdings ist auch diese Vorgehensweise nicht optimal und bringt zudem erhebliche Optimierungs- und Effizienzprobleme: So führt etwa die Röntgenabsorption in derartigen Glaskörpern zu nachteiligen Degradationseffekten, dergestalt, dass mit zunehmender Betriebsdauer die Transmissivität für sichtbares Licht sinkt (sogenanntes „Bräunen“, engl. „Browning“, eine unerwünschte Verfärbung gerade bei z.B. bleihaltigen Glaskörpern durch Röntgenstrahlung). Gerade diese Degradation vermindert dann jedoch die (letztendlich von den optischen Detektormitteln zu erfassende) Menge sichtbaren Lichts, sodass sich, anders als ursprünglich beabsichtigt, notwendige Belichtungszeiten (und damit Messzyklen) wiederum verlängern. Dieser Effizienzverlust kann, abhängig von der Röntgen-Strahlungsleistung bzw. einer in das Material der Röntgenschutzmittel eingetragenen Dosis, erheblich sein. Zudem müsste auch dieser nachteiligen Degradation wiederum mit Austausch- bzw. Wartungsmaßnahmen begegnet werden, welche zusätzlich den Messprozess belasten.
Eine mögliche alternative Lösung zur Verhinderung unbeabsichtigten Röntgen-Strahlungseintrags in die optischen Detektormittel sieht vor, diese optischen Detektormittel selbst außerhalb des Röntgen-Strahlungsgangs zu platzieren und dann das sichtbare Lichtsignal mithilfe von lichtleitenden Elementen in Richtung auf die so verlagerten optischen Detektormittel umzulenken. Exemplarisch deutet etwa die WO 2011/015357 A2 eine derartige Möglichkeit an, nachteilig ist hier jedoch, neben dem zusätzlichen apparativen bzw. konstruktiven Aufwand, eine mögliche Bild- bzw. Perspektivverzerrung des resultierenden, von den optischen Detektormitteln erzeugten Bildsignals, bedingt durch die notwendige Lichtumlenkung.
Der generisch zum oberbegrifflichen Stand der Technik beschriebene Einsatzkontext der industriellen Röntgen-Werkstückvermessung bietet, neben dem diskutierten Leistungs-, Zeit- und Degradationsproblem, zusätzlich weitere zusammenhängende Herausforderungen und Optimierungspotentiale: So sorgt die wie beschrieben umgewandelt durch den Szintillator hindurchtretende Rest-Röntgenstrahlung nicht nur für eine Beeinträchtigung der optischen Detektormittel (genauer: deren Halbleiter-Sensorelemente), auch entstehen (in späteren Bilddarstellungen insbesondere als Schleier erkennbare) Bildfehler durch eine weitere Streuung dieser Röntgen-Reststrahlung an Gehäuseinnenwänden eines die gesamte Messvorrichtung umschließenden Röntgen-Schutzgehäuses - wobei diese Streuungen, etwa neben oder hinter den Detektormitteln, dann in Richtung auf den Szintillator zurückgeworfen werden und dann zu den beschriebenen Bildfehler führen können. Auch entsteht im Bereich des sichtbaren Lichts Streustrahlung durch (unbeabsichtigte) Reflexion bzw. Streuung, insbesondere bei der Verwendung von fiberoptischen Platten und Körpern zur Lichtleitung.
Schließlich besteht ein generelles Problem gattungsgemäßer industrieller Röntgen-Vermessungstechnologie in der Sperrigkeit, dem hohen Gewicht und der damit verbundenen geringen Mobilität derartiger Systeme: Nicht zuletzt durch das Erfordernis, das System vollständig für die erzeugte und projizierte Röntgenstrahlung abzuschirmen, führt zu einem die Gesamtanordnung umhüllenden Röntgenschutzgehäuse, welches, vor allem durch die notwendige Verwendung von Bleiplatten und dergleichen Abschirmungstechnologie, voluminös und schwer ist (und zusätzlich, materialbedingt, hohe Fertigungskosten verursacht).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Röntgendetektorvorrichtung zu schaffen, welche, zur Überwindung der vorbeschriebenen Nachteile, hohe Strahlungsdichten der einzusetzenden Röntgenstrahlung bei potentiell kurzen Abständen zur Strahlungsquelle ermöglicht, damit eine effektive Messzeit (insbesondere auch für die bei tomographischen Verfahren notwendige hohe Anzahl aufeinanderfolgender Einzelmessvorgänge) verkürzt und hohe Detail- und damit Bildauflösung gestattet. Ferner ist ein röntgentomographisches Werkstückvermessungssystem, insbesondere unter Einsatz einer derartigen Röntgendetektorvorrichtung, zu schaffen, welches die zu erzielenden Betriebs-, Auflösungs-, Leistungs- und Geschwindigkeitsvorteile kombiniert mit einer kompakteren und leichteren (und damit potentiell mobileren) Ausgestaltung, mit dem Potential, dass auch weitere Anwendungsgebiete für die industrielle Röntgen-Werkstückvermessungstechnologie erschlossen werden können.
Die Aufgabe wird durch die Röntgendetektorvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ferner wird Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch den Glaskörper nach dem unabhängigen Patentanspruch 10 beansprucht, welcher zwar bevorzugt zur Verwendung in der hauptanspruchsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung vorgesehen ist, jedoch auch unabhängig von dieser als Erfindung gelten soll. Ferner wird Schutz im Rahmen der Erfindung für das röntgentomographische Werkstückvermessungssystem nach dem unabhängigen Patentanspruch 11 beansprucht, welches zwar bevorzugt zur Verwendung mit der hauptanspruchsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung vorgesehen ist, jedoch auch unabhängig von dieser als zur Erfindung gehörig gelten soll. Schließlich gelten im Rahmen der vorliegenden Erfindung sämtliche Aspekte und Verfahrensschritte eines Verfahrens zur industriellen Vermessung eines Werkstücks mittels Röntgenstrahlung als offenbart, welche den Betrieb mindestens eines der vorgenannten und zur Erfindung identifizierten Erzeugnisse betreffen und aus den vorliegenden Unterlagen ersichtlich sind.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sieht die Röntgendetektorvorrichtung gemäß Hauptanspruch zwar die prinzipielle Möglichkeit vor, durch Umlenkungsmittel die durch parasitäre Röntgenstrahlung gefährdeten optischen Detektormittel aus dem (primären) Röntgen-Strahlungsgang zu entfernen, wesentliche Ausführungsbeispiele zur Realisierung der Erfindung platzieren die optischen Detektormittel gleichwohl ohne jegliche Umlenkung im unmittelbaren Strahlengang hinter den Szintillatormitteln. Die Erfindung sieht allerdings vorteilhaft vor, dass die zwischen den Szintillatormitteln und den optischen Detektormitteln vorgesehenen Röntgenschutzmittel mit zwei Maßnahmen versehen bzw. beeinflusst werden können, die jeweils für sich oder kumulativ wirken können, und welche einen signifikanten Fortschritt gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik bedeuten:

Zum einen sieht die Erfindung vor, den die Röntgenschutzmittel realisierenden, für das sichtbare Licht durchlässigen Körper mehrlagig bzw. mehrschichtig auszugestalten. Diese Lagen bzw. Schichten unterscheiden sich dabei im Hinblick auf ihre Röntgenstrahl-absorbierenden und Widerstandseigenschaften gegen Degradation dergestalt, dass eine erste, den Szintillatormitteln zugewandte Lage bzw. Schicht (relativ zu einer zweiten, nachgeschalteten und den optischen Detektormitteln zugewandten Lage bzw. Schicht) verbesserte Röntgenstrahl-Absorptionsfähigkeit und/oder höhere Materialdegradationsresistenz aufweist.

Dabei bedeutet der Begriff der „Schicht“ im Rahmen der Erfindung eine Schicht im Rahmen eines geschichteten (d.h. eine aneinandergrenzende Schichtstruktur aufweisenden) Körpers. Insoweit sieht die Realisierung der Erfindung in Form der ersten bzw. zweiten „Schicht“ vor, dass diese zwei Schichten, aufeinanderfolgend bzw. aneinander liegend, die Schichtung bilden. Dagegen bedeutet der Begriff der „Lage“ im Rahmen der Erfindung, dass durch die erste bzw. zweite Lage auch (üblicherweise flache und plane) Körperabschnitte vorliegen, diese jedoch nicht unmittelbar einander benachbart, aneinander liegend oder miteinander verbunden sein müssen; vielmehr ist insbesondere auch eine Realisierung der erfindungsgemäßen ersten bzw. zweiten Lage möglich, indem diese Lagen räumlich voneinander beabstandet sind und ggf. zusätzlich auch noch zwischenliegende optische Mittel aufweisen können.
Der Begriff des „Körpers“ im Sinne der Erfindung bedeutet nicht notwendig einen einstückigen und/oder monolithischen Körper; auch ist, etwa im Fall des bevorzugten „Glaskörpers“, dieser Glaskörper nicht notwendigerweise auf eine monolithische Realisierung mittels amorphen Silikatmaterials beschränkt. Vielmehr gilt insbesondere auch ein geeignet lichtleitender Körper, realisiert als starre Anordnung aus einer Vielzahl lichtleitender Fibern, als anspruchsgemäßer „Körper“ bzw. „Glaskörper“. Derartige Anordnungen sind in der Optik als sogenannte fiberoptische Platten, engl. „Fiber Optic Plates“, bzw., bei aufgeweiteten bzw. verjüngten Flächenbeziehungen, als sogenannte fiberoptische Tapers bekannt.
Als „Degradation“ bzw. „Materialdegradation“ im Sinne der Erfindung gelten dabei solche Effekte im Hinblick auf die Röntgenschutzmittel, welche deren Transmissionseigenschaften für sichtbares Licht beeinträchtigen, eingeschlossen (aber nicht beschränkt auf) das sogenannte „Browning“ sowie Effekte, die als „activation of color centers“ bezeichnet werden und eine Veränderung der Valenzelektonen der Atome betreffen.
Vor diesem Hintergrund lehrt die Erfindung, den mehrlagig bzw. mehrschichtig auszugestaltenden Körper in seinen jeweiligen Lagen bzw. Schichten so zu dimensionieren bzw. (entsprechend der Materialauswahl) zu parametrisieren, dass die erste Lage bzw. Schicht (den Szintillatormitteln zugewandt) stärker Röntgenstrahlung absorbiert und/oder widerstandsfähiger gegen die Materialdegradation ist, als die optisch nachgeschaltete (und entsprechend den optischen Detektormitteln zugewandte) zweite Lage bzw. Schicht.
Für die praktische Realisierung bedeutet dies vorteilhaft, dass die Möglichkeit geschaffen ist, den Röntgenschutzmittel-Körper bezogen auf die (unerwünscht durch die Szintillatormittel hindurchtretende) Rest-Röntgenstrahlung zu optimieren: Die erste (widerstandsfähigere) Schicht (Lage) nimmt bereits einen beträchtlichen Anteil der zu absorbierenden Strahlendosis auf. Die diesbezüglich vorteilhaften Materialeigenschaften optimieren jedoch diesen Absorptionsschritt. Gleichzeitig ist es ermöglicht, die erste Lage (Schicht), welche üblicherweise schlechtere Transmissionseigenschaften für das sichtbare Licht aufweist, relativ zur zweiten Lage (Schicht) dünner auszugestalten, sodass diese Transmissionsnachteile nicht allzu stark ins Gewicht fallen (und zudem, durch weniger Materialverbrauch des - teureren - resistiven Glases, Kostenvorteile realisierbar sind). Technische Maßnahmen zur Erhöhung einer Widerstandsfähigkeit eines Glasmaterials (auch von fiberoptischen Strukturen) gegenüber Materialdegradation sind als solche bekannt; lediglich exemplarisch erfolgt der Hinweis auf die US 3,046,148 oder die US 2003/0087744 A1 , die jeweils Glastechnologien zur Verhinderung bzw. Verminderung des Browning offenbaren.
Dagegen lässt sich die zweite Lage (Schicht) im Hinblick auf ihre Röntgenabsorptionseigenschaften, die Widerstandsfähigkeit gegen Degradation und die Transmissionseigenschaften für sichtbares Licht so (im Zusammenspiel mit der vorgeschalteten ersten Lage/Schicht) optimieren, dass in die zweite Schicht (Lage) eintretende Strahlung dort zwar noch signifikant absorbiert wird, jedoch zu keiner ernsthaften Verfärbung mehr führt (sogenannter Stufeneffekt; hier dürfte dann auch der wahrgenommene Effekt eine Rolle spielen, dass - neben einer reduzierten Röntgenstrahldichte - sich auch dessen Spektrum verändert). Durch entsprechende Dickendimensionierung dieser zweiten Schicht (Lage) lässt sich dann sogar vorteilhaft erreichen, dass an den nachgeschalteten optischen Detektormitteln praktisch keine Röntgenphotonen mehr auftreten, sodass nicht nur ein fast optimaler Schutz für die gefährdeten Detektorhalbleiter gewährleistet ist, sondern auch die vorbeschriebenen und im Stand der Technik als nachteilig bekannten Röntgen-Streueffekte praktisch nicht mehr auftreten können.
Mit diesem Wirkungsvorteil lässt sich dann in überraschend einfacher und eleganter Weise das der Erfindung zugrundeliegende Problem eines erhöhten Strahlungseintrages (mit entsprechend verkürzter Messdauer) bei optimiertem Degradationsverhalten lösen.
Dieser erste Lösungsaspekt steht im unmittelbaren Zusammenhang mit der zweiten hauptanspruchsgemäßen Lösungsmaßnahme, wonach dem die Röntgenschutzmittel realisierenden Körper Regenerierungsmittel zugeordnet sind, die zum Eintragen von kurzwelliger Lichtstrahlung im sichtbaren Spektrum und/oder von UV-Strahlung in den Körper ausgebildet sind und dadurch röntgenstrahlungsbedingte Materialdegradation verhindern können.
Diese Maßnahme wirkt zunächst synergistisch mit der vorbeschriebenen ersten Maßnahme, nämlich dadurch, dass insbesondere die von Degradation betroffene erste Lage (Schicht) durch die erfindungsgemäßen Regenerierungsmittel behandelt werden kann, potentiell sogar ohne die Gesamtanordnung (etwa durch Ausbau oder Austausch des Körpers oder Teile von diesem) verändern zu müssen. Erfindungsgemäß weiterbildend wirkt diese Maßnahme sowohl in einem reinen Regenerierungsbetrieb außerhalb eines regulären Werkstückvermessungsbetriebs der Röntgendetektorvorrichtung, als auch zeitgleich mit einem solchen Vermessungsbetrieb - diesbezüglich hat es sich etwa im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Strahlungseintrag zur Verminderung der Materialdegradation praktisch unbeeinflusst vom zeitgleich ablaufenden Bestrahlungs- und Transmissionsprozess der Röntgenstrahlung ablaufen kann.
Damit bietet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, ein (im Idealfall) für die Materialdegradation der Röntgenschutzmittel faktisch wartungsfreies System zu schaffen, dessen Vorteile im Hinblick auf Effizienz, Wartungsaufwand, benötigte Wartungs- bzw. Austauschzeit sowie potentielle Wartungs- und Austauschkosten für Körper (und die optischen Detektormittel) evident sind.
Im Rahmen erfindungsgemäß vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich zahlreiche Varianten zur Umsetzung des oben beschriebenen Erfindungsprinzips realisieren:

Während es einerseits vorteilhaft und bevorzugt ist, im Rahmen der erfindungsgemäßen Sicht des Körpers als Schichtanordnung die erste und die zweite Schicht aneinandergrenzend vorzusehen (wobei, im Rahmen der Erfindung, dabei der Körper nicht auf lediglich zwei Schichten beschränkt ist, sondern auch noch weitere Schichten einer solchen Schichtung vorliegen können) ist es alternativ möglich, im Begreifen des Körpers als Zusammenwirken der ersten und der zweiten Lage (wiederum sind diese auch nicht auf lediglich zwei beschränkt) diese voneinander räumlich getrennt vorzusehen. Entsprechend gibt es die Möglichkeit, monolithisch-kompakte Körper als Schichtanordnung auszugestalten, an welche gar zusätzlich auch noch einends die Szintillatormittel und anderenends (gegenüberliegend) die optischen Detektormittel (etwa in Form eines üblichen Halbleiter-Arrays) angesetzt sein können. Damit bietet die Erfindungsvariante als räumlich verteilte Anordnung von Lagen nahezu beliebige Möglichkeiten, die jeweiligen Baugruppen geeignet geometrisch zu platzieren, damit die jeweils notwendigen Breiten (flächenmäßigen Erstreckungen) zu optimieren oder aber auf jeweils gewünschte Besonderheiten der Detektortechnologie, etwa das Vorsehen digitaler Kameras samt zugehöriger Objektive, Rücksicht nehmen zu können.

Zusätzlich ergibt sich die Möglichkeit, insbesondere bei einer Ausgestaltung der ersten Lage bzw. Schicht im Verbund mit den Szintillatormitteln, diese als gesondert austauschbare Verschleißteile oder dergleichen zu konzipieren, etwa im Zusammenhang mit vereinfachten Systemen ohne die zugeordneten Regenerierungsmittel.
Weiter vorteilhaft und weiterbildend kann es vorteilhaft sein, mindestens eine äußere oder innere Grenzfläche des Körpers (also eine Lage bzw. Schicht) mit einer Antireflexschicht zu versehen, welche insbesondere im Spektrum sichtbaren Lichts wirksam ist. Diese Maßnahme verbessert zusätzlich die Abbildungseigenschaften der Erfindung, da potentiell störende Reflexionen sichtbaren Lichts wirksam und mit geringem Aufwand verhindert werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es prinzipiell auch möglich, die erfindungsgemäße Schichtung mit der ersten bzw. zweiten Schicht ohne (physische) Trennfläche zu realisieren, dergestalt, dass etwa durch Ver- oder Aufschmelzen oder durch Diffusion oder andere Technologien zur lokalen Materialbeeinflussung der Körper in einem ersten Abschnitt mit den Materialeigenschaften versehen wird, die diesen Abschnitt als erste Schicht qualifizieren, während ein weiterer (verbleibender) Abschnitt zur Realisierung der zweiten Schicht dann entweder nicht zusätzlich oder auf andere Weise behandelt wird. Für eine derartige Materialbeeinflussung könnte sich etwa das Eindiffundieren von Blei, Barium, Strontium oder vergleichbar wirksamen Elementen anbieten.
Auch im Hinblick auf die Realisierung und/oder Anbindung der optischen Detektormittel ermöglicht die vorliegende Erfindung zahlreiche Variationen und Vorteile. So ermöglichen es insbesondere preisgünstige und hochauflösende Realisierungen der optischen Detektormittel, diese mittels einer Digitalkamera sowie einer vorgeschalteten Optik zu realisieren. Wird nunmehr die erfindungsgemäße zweite Lage (unmittelbar) an diesem Objektiv vorgesehen, lässt sich nicht nur die benötigte Baugruppenfläche optimieren, auch gestattet es etwa diese vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die Kameravorrichtung an jeweils gewünschter geometrischer Position (relativ zu den Szintillatormitteln bzw. der ersten Lage des Körpers) vorzusehen, wobei ggf. zusätzliche Umlenkmittel, etwa in Form gängiger Spiegel, vorzusehen sind (und welche dann, ggf. ergänzend, im Hinblick auf ihre Absorptionseigenschaften für Röntgenstrahlen beeinflusst bzw. optimiert sein können).
Auch wenn es die vorliegende Erfindung im Prinzip zulässt, die Röntgenschutzmittel in Form des Körpers durch die zugeordneten Regenerierungsmittel unmittelbar zu schützen bzw., kontinuierlich, der Materialdegradation durch den regenerierenden Strahlungseintrag entgegenzuwirken, ist es gleichwohl auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die jeweiligen Körper-Baugruppen, auch unabhängig bzw. gesondert voneinander, austausch- oder wechselbar auszubilden. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass in Form der ersten und der zweiten Lage diese getrennt voneinander vorgesehen sind. Es könnten dann weiterbildungsgemäße Austausch-Handhabungsmittel vorgesehen sein, welche, manuell oder automatisiert betätigbar, dann einen Austausch oder eine Umrüstung, je nach Degradationszustand bzw. Erfordernissen für eine jeweilige Messaufgabe, mit geringem Aufwand und potentiell zeitsparend ermöglichen.
Im Hinblick auf die Variante einer simultanen bzw. integrierten Regenerationstechnologie in die erfindungsgemäße Röntgendetektorvorrichtung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die erfindungsgemäße kurzwellige sichtbare Lichtstrahlung bzw. die UV-Strahlung zwar wirksam die Materialdegradation im Röntgenschutz-Körper vermindert bzw. abbaut, gleichzeitig jedoch die erfindungsgemäßen optischen Detektormittel, etwa bei Einsatz üblicher CMOS-Sensoren, keine spektrale Empfindlichkeit in diesem Bereich aufweisen. Mit anderen Worten, selbst ein gleichzeitiger Betrieb dieser zusätzlichen weiterbildungsgemäß randseitig am Körper vorgesehenen Strahlungsquellen mit dem Röntgen-Vermessungsbetrieb (bei aktiven optischen Detektormitteln) erzeugt keine Störungen beim Erzeugen des elektronischen Bildsignals, während gleichzeitig die die Degradation heilende Wirkung auf die Röntgenschutzmittel besteht. Zusätzlich weiterbildend und vorteilhaft hat es sich dann herausgestellt, diese Strahlungsquelle in Form von (kurzwelligen) LEDs zu realisieren, wobei sogar UV-emittierende LEDs erhältlich und einsetzbar sind.
Während zudem die erfindungsgemäßen „Lagen“ bzw. „Schichten“ zur Realisierung der Röntgenschutzmittel zwar üblicherweise ganzflächig bzw. sich über eine Querdimension vollständig erstreckend ausgebildet sein können, ist es gleichwohl von Weiterbildungen der Erfindung umfasst, diese Materialabschnitte aus mehreren Segmenten vorzusehen, welche geeignet zusammengefügt sind. Genauso lassen sich die vorteilhaft als Kamera realisierten optischen Detektormittel als (etwa geeignet auf Teilbereiche des Strahlengangs gerichtete) Mehrzahl von Kameramodulen realisieren, wiederum in Variation auch in geeignet gestaffelter bzw. überlappender und/oder mit verschiedenen individuellen Auflösungen versehener Weise.
Besonders elegant wird die vorliegende Erfindung in einem röntgentomographischen Werkstückvermessungssystem umgesetzt, wenn die wie vorbeschrieben durch die Erfindung gebotene Möglichkeit genutzt wird, die Ausgangsseite der Röntgenschutzmittel (des Röntgenschutzkörpers) praktisch frei von Röntgenphotonen zu machen, mit anderen Worten, der Röntgenschutzkörper (etwa mit den Mitteln der vorliegenden Erfindung) so ausgestaltet wird, dass dieser einen Röntgenstrahlungschutzraum wirksam begrenzen und damit selbst zum Bestandteil des Röntgenschutzgehäuses werden kann.
Dies ermöglicht dann vorteilhaft, dass ein im Rahmen der Erfindung aufgebautes röntgentomographisches Werkstückvermessungssystem kompakt und leichtgewichtig aufgebaut werden kann, denn mit dieser Optimierung muss dann der Schutz- bzw. Hüllbereich des Röntgenschutzgehäuses sich, ausgehend von der Röntgenquelle (bzw. diese umschließend), lediglich noch bis zu den auf die Szintillatormittel folgenden Röntgenschutzmittel erstrecken, nicht jedoch bis zu den optischen Detektormitteln. Abhängig von einer geometrischen Ausgestaltung im Bereich sichtbaren Lichts sind dann nicht nur beachtliche Gewichts- und Kostenersparnisse realisierbar, auch steigt die Flexibilität, Modularität und Beweglichkeit eines erfindungsgemäß aufgebauten Systems deutlich an.
Zusätzlich verstärkt werden diese positiven Effekte durch die verbundene technische Maßnahme, die an der eigentlichen Vermessung beteiligten Aggregate - Röntgenquelle einerseits, optische Detektormittel andererseits und zwischenliegende Werkstückträgermittel - auf einer gemeinsamen, durchgehenden Trägereinheit vorzusehen, um insoweit potentiell negative Erschütterungseinflüsse durch das Röntgenschutzgehäuse selbst auszuschließen. Die Szintillatormittel wären dann im Regelfall auch auf der Trägereinheit zu montieren, sodass diese sich dann vom röntgengeschützten Bereich (Röntgenquelle, Werkstückträger, Szintillator) durch eine (röntgengeschützte, gleichwohl mechanisch entkoppelte) Öffnung im umhüllenden Röntgenschutzgehäuse bis zum nicht-röntgengeschützten Detektorbereich erstreckt. In dieser Realisierungsform würden dann die (z.B. zweischichtig aufgebauten) Röntgenschutzmittel den vom Röntgen-Strahlungsgang betroffenen fensterartigen Wandbereich des Schutzgehäuses bilden. Allerdings ist diese Erfindung auch mit einfacheren röntgenstrahlabsorbierenden, etwa lediglich einschichtigen bzw. einlagigen (Glas-) Körpern denkbar und möglich.
Im Ergebnis gestattet es die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher und eleganter Weise, die Strahlungs-, Abschirmungs-, Degradations- und Abstandsverhältnisse in einem Röntgen-Werkstückvermessungssystem so zu optimieren, dass, neben deutlich verbesserten Betriebseigenschaften durch erhöhte Leistung und potentiell kürzere Abstände, auch Degradation wirksam vermindert, optimiert bzw. geeigneten Abhilfemaßnahmen in effizienter Weise zugeführt werden kann. Ergebnis kann dann ein deutlich kompakteres, leichteres und mobileres System sein, welches etwa die röntgentomographische Messtechnik völlig neuen und anspruchsvollen Anwendungsfällen zuführt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Figuren; diese zeigen in

1 eine schematische Ansicht der Röntgendetektorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Explosionsdarstellung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung unter Nutzung von fiberoptischen Platten zur Realisierung der ersten und der zweiten Schicht;
3 eine Variante des Ausführungsbeispiels der 2, wobei die zweite Schicht als fiberoptisches Taper mit reduzierter optischer Ausgangsfläche realisiert ist;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welcher die optischen Detektormittel (Bildsensor) als Digitalkamera mit zugeordnetem Objektiv realisiert sind;
5-7 Varianten dieses dritten Ausführungsbeispiels, bei welchen die zweite Lage der Röntgenschutzmittel an der Kamera bzw. an der ersten Lage vorgesehen und in den Strahlengang sichtbaren Lichts wahlweise ein Umlenkspiegel eingeschleift ist;
8 eine Detailansicht zum Verdeutlichen eines Erfindungsaspekts, nach welchem den Röntgenschutzmitteln (hier: der ersten Schicht bzw. Lage) Regenerierungsmittel in Form von Strahlungsquellen für kurzwellige bzw. UV-Strahlung zugeordnet sind und
9 eine schematische Seitenansicht zum Verdeutlichen eines möglichen Gesamtkontexts der Erfindung als röntgentomographisches Werkstückvermessungssystem mit verkleinertem Röntgenschutzbereich.

Die schematische Schnittansicht der 1 zeigt gleichermaßen ein erstes Ausführungsbeispiel wie auch die prinzipielle Funktionalität der Erfindung beim Realisieren der erfindungsgemäßen Röntgendetektorvorrichtung: Röntgenstrahlung aus einer (nicht im Detail gezeigten) Röntgenquelle nach Durchstrahlung des (gleichermaßen nicht gezeigten) zu vermessenden Werkstücks trifft mit hoher Intensität, Pfeil 10, auf einen flächigen Szintillator 12. Dieser erzeugt an seiner Szintillator-Lichtaustrittsfläche 14 durch Wandlung der auftreffenden Röntgenphotonen in sichtbares Licht zunächst ein Abbild des durchstrahlten Werkstücks. Gleichzeitig tritt verbleibende Röntgen-Reststrahlung - nicht umgewandelt - durch den Szintillator 12.
Die Strahlung sichtbaren Lichts 16 erreicht einen zweischichtigen Glaskörper 18, 20 (Röntgenschutzmittel), wobei sowohl die erste Schicht 18 als auch die zweite Schicht 20 jeweils als sogenannte fiberoptische Platten realisiert sind, die sich im Hinblick auf ihre Widerstandsfähigkeit gegen Röntgenstrahlungs-Degradation sowie Transmissivität für sichtbares Licht unterscheiden. Auf die Röntgenschutzmittel 18, 20 folgen optische Detektormittel 22 in Form eines CMOS-Detektors, wobei weitere, die Intensität des sichtbaren Lichts verdeutlichende Pfeile 17 (zwischen den Schichten 18, 20) und 19 (vor dem Sensor 22) zeigen, dass die zweite Schicht (Lage) 20 praktisch keine signifikante Abschwächung des sichtbaren Lichts mehr bringt. Gleichzeitig nimmt die Intensität der (parasitären) Röntgenstrahlung bis zu einer nicht mehr schädlichen Schwelle ab.
In der konkreten Realisierung und für eine typische Leistung einer (in 1 nicht gezeigten) Röntgenstrahlungsquelle von 300 W (mit exemplarischer Brennfleckgröße 200 µm) würde für die erste Schicht 18 eine Glaskörperschicht einer typischen Dicke von 3 mm gewählt werden, exemplarisch etwa des Typs Schott Fiber Optic Faceplate 47 ARH; die Transmission für sichtbares Licht liegt bei knapp 70%. Dagegen wird für die zweite Schicht 20 eine weniger degradationsresistente Glaskörperschicht einer Dicke von ca. 8 mm gewählt werden, welche exemplarisch ca. 85% Transmission sichtbaren Lichts gestattet (hier jeweils bezogen auf 550 nm Wellenlänge). Geeignetes Material für die zweite Schicht 20 wäre eine fiberoptische Platte des Typs Schott Fiber Optic Faceplate 47 A HAT; alternativ können die Schichten 18 und/oder 20 auch durch geeignet parametrisierte Glasplatten oder andere (monolithische) Körper realisiert sein.
In der praktischen Montage sind die jeweiligen Platten bzw. Schichten 14, 18, 20, 22 aufeinanderliegend angebracht, weiterbildend und vorteilhaft kann in den Übergängen zwischen diesen Komponenten optional ein Kupplungsmedium (etwa Öl oder Epoxidharz) zur Anpassung der Brechungsindices vorgesehen sein.
Deutlich wird, dass durch die gezeigte Anordnung verbleibende parasitäre (und nicht in sichtbares Licht umgewandelte) Röntgenstrahlung auf ein für den Sensor 22 unschädliches Minimum reduziert wird, während der Pegel sichtbaren Lichts von der Ausgangsfläche 14 des Szintillators zwar durch die (relativ dünne) erste Schicht 18 eine Dämpfung erfährt, dann jedoch die weitere Röntgenschutzschicht 20 bis zum Sensor 22 nahezu ungedämpft durchlaufen kann.
Die 2 und 3 zeigen geometrische Varianten dieses Prinzips in verschiedenen Ausgestaltungen; deutlich werden hier noch extremere Dickenverhältnisse der ersten Schicht 18 bezogen auf die zweite Schicht 20: Im Rahmen der vorliegenden Erfindung (und auch über die konkreten Ausführungsbeispiele hinaus) sind Dickenverhältnisse der ersten Schicht (hier: 18) bezogen auf die zweite Schicht (20) zwischen 0,1 und 0,3 weiterbildend vorteilhaft; in industriellen Anwendungen hat sich ein Verhältnis zwischen ca. 0,18 und ca. 0,22 als besonders günstig herausgestellt.
Während das Ausführungsbeispiel der 2 eine 1:1-Kopplung des Szintillators 12' mit dem CMOS-Sensor 22' zeigt (die fiberoptischen Platten 18' bzw. 20' in der Schichtanordnung übertragen entsprechend diese Bildauflösung) verdeutlicht die Taper-Geometrie insbesondere der zweiten Schicht 20" in 3, wie sich die Szintillatorgröße 12' (entsprechend 2) auf eine relativ dazu verkleinerte (und damit höher aufgelöste) Sensorfläche der Detektormittel 22" abbildet. Entsprechend der vergrößerten Eintrittsfläche der zweiten Schicht 20" ist die vorgelagerte erste Schicht 18" vergrößert-kreisförmig.
Auch hier kann, falls notwendig, die Schichtung optisch durch ein Kopplungsmedium wie beschrieben unterstützt werden.
Die 4 bis 7 zeigen verschiedene Möglichkeiten, unter Nutzung einer Digitalkamera-/Objektivanordnung 24, 26 die optischen Detektormittel zu realisieren und in Varianten den Strahlungsgang sichtbaren Lichts umzulenken bzw. die mehrfachen Lagen bzw. Schichten der Röntgenschutzmittel im Strahlengang anzuordnen. So greift das Ausführungsbeispiel der 4 zunächst die prinzipielle geschichtete bzw. gestapelte Anordnung der 1 auf, der unmittelbar ansitzende CMOS-Bildsensor als optisches Detektormittel ist jedoch durch die Kamera-/Objektivanordnung 24, 26 ersetzt. Der Abstand zwischen Objektiv 26 und Szintillator 14 wird durch den Arbeitsabstand des Objektivs 26 bestimmt. Anstelle einer geschichteten Anordnung können auch, in ihrer Betrachtung als Lagen, die Baugruppen 20, 18 (sowie Szintillator 12) jeweils abstandsbehaftet sein, und es können, falls gewünscht, wiederum Zwischenmedien zur Anpassung von Brechungsindices oder dergleichen vorgesehen sein. Insbesondere ein Abstand zwischen den Lagen 18, 20 ermöglicht es dann auch, vom Licht- und Röntgenstrahlungsdurchtritt betroffene Flächen (vollständig oder selektiv) mit Vergütungen oder Antireflexbeschichtungen zu versehen, um insoweit die optischen Eigenschaften zu verbessern.
Entsprechende Ausgestaltungs- und Variationsmöglichkeiten gelten auch für die 5 bis 7: So wird aus der 5 deutlich, dass, bei an das Objektiv 26 verlagerter zweiter Lage 20, die hierfür erforderliche Flächengröße (bestimmt durch die Weite bzw. Höhe der Erstreckung quer zum Strahlengang) signifikant verkleinert werden kann. Dagegen sieht 6 einen Umlenkspiegel 28 vor, welcher zum einen, in rückwärtiger Richtung (d.h. in der Figurenebene links) eine mögliche Baulängenverkürzung erreicht. Zusätzlich ist hier auch ein ergänzender Strahlenschutz für die Kamera-/Objektivanordnung 24, 26 realisiert, denn durch Wirkung des Umlenkspiegels 28 kann die Kamera außerhalb eines Röntgen-Strahlengangs platziert werden. Auch wirkt sich die Umlenkspiegel-Technologie (die selbst auch mit Röntgenstrahlungsdämpfender Wirkung versehen sein kann) günstig auf nachteilige (Röntgen-) Streustrahlung aus, da diese praktisch nicht mehr (zurück) auf den Szintillator 12 gelangen kann; sie wird vorher, so sie überhaupt in eine Rückrichtung gestreut wird, von den Baugruppen 18, 20 absorbiert. 7 zeigt eine Kombination der Erfindungsgedanken von 5 und 6.
Im Zusammenhang mit der 8 wird beispielhaft illustriert, wie die erfindungsgemäßen, den Röntgenschutzmitteln zugeordneten Regenerierungsmittel in der Praxis realisiert sein können: Hier der ersten Lage (Schicht) 18 zugeordnet, hält eine im Randbereich der Schicht 18 vorgesehene Rahmen-Trägerstruktur 30 eine Mehrzahl von LED-Strahlungskörpern 32 so, dass diese UV-Strahlung und/oder Lichtstrahlung im kurzwelligen sichtbaren Bereich auf die Szintillator-(12) seitige Eingangsfläche der Baugruppe 18 bringen bzw. in die Körperlage 18 eintragen, mit der Wirkung, dass diese Strahlung etwaig stattgefundene oder stattfindende Degradation der Körperlage 18 durch Röntgenstrahlung kompensiert bzw. mindert. Wie aus der Schemadarstellung der 8 erkennbar ist, wirkt beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Strahlung der Strahlungsquelle 32 primär auf die erste Lage 18, während die zweite (dickere) Lage 20 hiervon unbeeinflusst bleibt; diese ist jedoch, erfindungsbedingt, auch weniger von Degradation betroffen.
Vorteilhaft führt die gezeigte regenerierende Bestrahlung zu keiner Beeinflussung eines Durchtritts sichtbaren Lichts durch die Schichtanordnung (also des Nutzsignals), sodass die gezeigte Maßnahme auch zeitgleich mit einem Röntgen-Messbetrieb durchgeführt werden kann, insbesondere dann, wenn ein spektraler Abstand zwischen der Empfindlichkeit der optischen Detektormittel (in 8 nicht gezeigt) und der Strahlungsemission der Strahlungsquellen 32 eingerichtet ist.
Die 9 zeigt einerseits die vorbeschriebene Röntgendetektortechnologie im Gesamtkontext eines röntgentomographischen Werkstückvermessungssystems, andererseits ist in der 9 auch ein potentiell unabhängiger Erfindungsaspekt verkörpert: Auf einem durchgehenden, sich im Montagezustand üblicherweise horizontal erstreckenden Trägerkörper 40 ist einends eine Röntgenquelle 42, etwa mit den vorbeschriebenen Eigenschaften, montiert. Auf diese Röntgenquelle folgen entlang der Trägererstreckung (hier als hebbarer Drehteller ausgebildete) Werkstückträgermittel 44, die, ebenso wie die Röntgenquelle 42 sowie, im Röntgen-Strahlengang 46 folgend, nachgeschaltete Szintillatormittel 48 in der durch die jeweiligen Doppelpfeile gezeigten Weise längsverschieblich angeordnet sind. Dieser Röntgenbereich zwischen Röntgenquelle 42 und Szintillatormittel 48 ist umschlossen von einem mittels Bleiplatten realisierten (und durch die Dreifach-Schraffur symbolisierten) Röntgenschutzgehäuse 50, welches, im linksseitigen Bereich der 9, durch einen für sichtbares Licht durchlässigen Fensterabschnitt 52 als Teil einer Seitenwand des Gehäuses 50 begrenzt ist. Linksseitig dieses Fensterabschnitts 52 liegt ein Aufnahmeraum 54 zur Aufnahme optischer Detektormittel 56, welche, schematisch entlang der Doppelpfeilanordnung bewegbar, mittels Digitalkamera-/Objektivanordnung realisiert und über einen Umlenkspiegel 58 mit durch das Fenster 52 hindurchtretendem Licht beaufschlagt wird. Durch Wirkung des Gehäuses 50 bzw. der Fensteranordnung 52 ist der Bereich außerhalb des Gehäuses 50 und damit insbesondere auch der Aufnahmeraum 54 für die Bilderfassungsmittel frei von Röntgenstrahlung.
Während es im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung möglich und günstig ist, die Fensteranordnung 52 in 9 etwa als Schichtanordnung einer ersten und zweiten Schicht 18, 20 (etwa gemäß 1 des ersten Ausführungsbeispiels) auszugestalten, ist es zur Realisierung dieses Erfindungsaspekts gleichwohl nicht notwendig; prinzipiell würde auch eine lediglich einschichtige Anordnung eines Glaskörpers oder dergleichen Röntgenschutzmittels zur Realisierung des Fensters 52 ausreichen. Auch zeigt etwa das konkrete Realisierungsbeispiel der 9, wie, in Form der Lage 53, ein Teil des Röntgenschutzkörpers unmittelbar vor der Kamera-/Objektivanordnung 56 vorgesehen ist, insoweit entsprechend dem Prinzip der 7. Dies bedeutet auch, dass der Aufnahmeraum 54 (nicht notwendigerweise) vollständig röntgenstrahlungsfrei sein muss; die Erfindung sieht vielmehr vor, dass, je nach Erfordernissen und jeweiligem Meß- bzw. Prüfzweck, eine angemessene Röntgenstrahlungsreduktion außerhalb des Gehäuses 50 erreicht ist.
Erkennbar ist ferner, wie die Trägereinheit 40 sämtliche erschütterungsgefährdeten und am Röntgenvermessungsprozess eines auf dem Drehteller 44 zu haltenden Werkstücks beteiligten Aggregate fest miteinander verbindet. Insoweit ist das (selbst wiederum eine Schwingungsgefahr bietende) Gehäuse am Übergangsbereich 60 zur Trägereinheit 40 von dieser schwingungsentkoppelt, wobei gleichzeitig für Strahlungsschutz (bzw. diesbezügliche Dichtigkeit) gesorgt ist.
Deutlich wird, wie durch eine Anordnung gemäß 9 die Erfindung eine signifikante Verkleinerung (und damit auch Gewichtsverringerung) des Volumen und Gewicht des Systems bestimmenden Gehäuses ermöglicht, mit der vorteilhaften Konsequenz, dass nicht nur die Herstellkosten sinken könnten und die Flexibilität außerhalb des Fensters 52 in der Verarbeitung des hindurchtretenden Lichtsignals ohne potentielle Gefährdung durch Röntgenstrahlung erheblich verbessert ist, sondern auch Mobilität und Portabilität einer solchen Vorrichtung, ohne Einbußen bei Stabilität und Vibrationsschutz, deutlich erhöht sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/015357 A2 [0009]
US 3046148 [0019]
US 2003/0087744 A1 [0019]

Claims

Röntgendetektorvorrichtung für die industrielle Werkstückvermessung mittels Röntgenstrahlung, aufweisend Szintillatormittel (12) zur Umwandlung auftreffenden Röntgenstrahlen der ein zu vermessendes Werkstück durchstrahlenden Röntgenstrahlung in sichtbares Licht an einer Szintillator-Lichtaustrittsfläche (14), den Szintillatormitteln optisch nachgeschaltete optische Detektormittel (22; 24, 26) zur Umwandlung des sichtbaren Lichts an der Szintillator-Lichtaustrittsfläche in ein elektronisches Bildsignal und in einem optischen Strahlengang zwischen den Szintillatormitteln und den optischen Detektormitteln vorgesehene Röntgenschutzmittel (18, 20; 18', 20'; 18", 20"), die einen für sichtbares Licht durchlässigen Körper, insbesondere Glaskörper, mit röntgenstrahlabsorbierenden Eigenschaften aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper mehrlagig und/oder mehrschichtig in einer röntgenstrahlabsorbierenden, für sichtbares Licht transmissiven und gegen Materialdegradation widerstandsfähigen Materialauswahl sowie Dickendimensionierung so realisiert ist, dass eine erste, den Szintillatormitteln zugewandte Lage bzw. Schicht (18; 18'; 18"), bezogen auf eine zweite, der ersten Lage bzw. Schicht optisch nachgeschaltete und den optischen Detektormitteln zugewandten Lage bzw. Schicht (20; 20'; 20"), höhere röntgenstrahlenabsorbierende Eigenschaften und/oder höhere Widerstandsfähigkeit gegen Materialdegradation durch die Röntgenstrahlung besitzt und/oder dem Körper Regenerierungsmittel (30, 32) zugeordnet sind, die zur Verminderung röntgenstrahlungsbedingter Materialdegradation im Körper in diesen kurzwellige sichtbare Lichtstrahlung und/oder UV-Strahlung eintragen können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schicht als aneinandergrenzende Schichtanordnung den Körper realisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Lage als räumlich getrennte Anordnung den Körper realisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage bzw. Schicht an die Szintillator-Lichtaustrittsfläche angrenzt und bevorzugt zumindest die erste Lage bzw. Schicht mit den Szintillatormitteln eine austauschbare Einheit und/oder Baugruppe ausbildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine äußere oder innere Grenzfläche des Körpers mit einer zusätzlichen, im sichtbaren Lichtspektrum antireflektierend wirkenden Beschichtung versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Detektormittel als Digitalkameravorrichtung (24) mit vorgeschaltetem Objektiv (26) realisiert sind und die zweite Lage an dem Objektiv (5, 7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage getrennt und/oder gesondert von der zweiten Lage austausch- und/oder wechselbar ausgebildet ist und insbesondere manuell oder automatisiert betätigbare Austausch-Handhabungsmittel zugeordnet aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strahlengang zwischen der ersten Lage bzw. Schicht und den optischen Detektormitteln optische Umlenkmittel (28) so eingeschleift sind, dass eine optische Achse der optischen Detektormittel in einem Winkel > null zu einer Achse des Röntgenstrahlungseinfalls auf die Szintillatormittel steht, insbesondere ein Bildsensor der optischen Detektormittel außerhalb eines Strahlungsbereichs der Röntgenstrahlung liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper bevorzugt randseitig eine Anordnung aus Strahlungsquellen (32) für kurzwelliges Licht und/oder UV-Strahlung so angekoppelt aufweist, dass während eines Werkstückvermessungsbetriebs der Röntgendetektorvorrichtung und/oder unabhängig von diesem Betrieb der Strahlungseintrag in eine Seite, bevorzugt eine Flachseite, des Körpers erfolgen kann.
Glaskörper zur Abschirmung optischer Detektormittel einer industriellen Werkstückvermessungsvorrichtung vor durch Szintillatormittel der Vermessungsvorrichtung hindurchtretender Röntgenstrahlung, insbesondere zur Verwendung in der Röntgendetektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper mehrlagig und/oder mehrschichtig in einer röntgenstrahlabsorbierenden, für sichtbares Licht transmissiven und gegen Materialdegradation widerstandsfähigen Materialauswahl sowie Dickendimensionierung so realisiert ist, dass eine erste Lage bzw. Schicht, bezogen auf eine zweite, der ersten Lage bzw. Schicht optisch nachgeschaltete Lage bzw. Schicht, höhere röntgenstrahlenabsorbierende Eigenschaften und/oder höhere Widerstandsfähigkeit gegen Materialdegradation durch die Röntgenstrahlung besitzt.
Röntgentomographisches Werkstückvermessungssystem mit einer an oder auf einer Trägervorrichtung (40) bevorzugt einends vorgesehenen Röntgenquelle (42) sowie bevorzugt anderenends an oder auf der Trägervorrichtung vorgesehenen Röntgendetektorvorrichtung, insbesondere realisiert durch die Röntgendetektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit Szintillatormitteln (48) und diesen nachgeschalteten optischen Detektormitteln (56), wobei ein Röntgenstrahlungsbereich zwischen der Röntgenquelle und den an oder auf der Trägervorrichtung vorgesehenen Szintillatormitteln strahlungsgeschützt von einem Röntgenschutzgehäuse (50) umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungsbereich sichtbaren Lichts zwischen einem den Szintillatormitteln optisch nachgeschalteten gläsernen und lichtdurchlässigen Röntgenschutzkörper (52) als Wandabschnitt des Röntgenschutzgehäuses sowie den optischen Detektormitteln (56) zumindest bereichsweise außerhalb des durch das Röntgenschutzgehäuse bestimmten Schutz- und/oder Hüllbereichs liegt.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (40) röntgenstrahlungsdicht und mechanisch und/oder schwingungstechnisch vom dem Röntgenschutzgehäuse (50) entkoppelt durch dieses hindurch geführt ist.