DE2846702C2

DE2846702C2 - Verfahren und Vorrichtung für die zerstörungsfreie Materialprüfung, insbesondere zum Feststellen der Rotfäule und anderer Baumerkrankungen in den Stämmen lebender Bäume

Info

Publication number: DE2846702C2
Application number: DE2846702A
Authority: DE
Inventors: Adolf Prof. Dr. Habermehl; Hans-Werner Dipl.-Phys. 3550 Marburg Ridder
Original assignee: HABERMEHL ADOLF PROF DR 3550 MARBURG DE
Current assignee: HABERMEHL ADOLF PROF DR 3550 MARBURG DE
Priority date: 1978-10-26
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1983-11-17
Also published as: CA1138576A; DE2846702A1; US4283629A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die zerstörungsfreie Materialprüfung, insbesondere zum Feststellen der Rotfäule und anderer Baumerkrankungen in den Stämmen lebender Bäume, bei dem man mittels der Computer-Tomographie eine ortsabhängige Bestimmung des Absorptionskoeffizienten eines zu untersuchenden Objekts für eine vorbestimmte Strahlungsart in einem Querschnitt des Objekts durchführt, indem man eine Strahlenquelle und einen dieser gegenüber angeordneten Detektor auf einem Rahmen um eine von letzterem umschlossene Querschnittsschicht des Objekts rotieren läßt. Außerdem betrifft die Erfindung -ine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche eine Strahlenquelle und einen dieser gegenüber angeordneten Detektor aufweist, die auf einem Rahmen um eine von letzterem umschlossene Querschnittsschicht des Objekts rotierbar sind.

Die steigeiide Luftverschmutzung und die wachsende Mechanisierung in der Forstwirtschaft haben in den Wäldern zu einer Vermehrung von Baumkrankheiten und zu verstärktem Schädlingsbefall der Bäume geführt. Allein in dcT Bundesrepublik rechnet man mit Verlusten von etwa 150 Millionen DM im Jahr. In waidreichen Gebieten sind diese Verluste noch wesentlich höher; so sind sie zum Beispiel in Skandinavien mit jährlich etwa 200 bis 250 Millionen DM anzusetzen. Um die ökologischen und ökonomischen Schaden in Grenzen zu hallen, ist es erforderlich, diese Schaden rechtzeitig zu erkennen und zu bekämpfen.

Eine Baumkrankheit, die besonders große Schäden anrichtet, ist die Rotfäule, die bei Nadelbäumen auftritt und durch den Pilz Fomes annosus hervorgerufen wird. Dieser Pilz befällt hauptsächlich Nadelhölzer, seltener greift er Laubhölzer an. Von den Koniferen sind vor allen Dingen Fichte und Kiefer, in zweiter Linie auch Lärche, Douglasie und andere Arten gefährdet. Der Pilz findet vorwiegend bei stehenden Bäumen günstige Wachstumsbedin^ungen und verursacht eine Fäulnis der Wurzel, die bei der Kiefer zum Absterben des Baumes bereits in der Jugend führt, bei der Fichte zunächst nur eine, allerdings zunehmende Holzzerstörung im Inntrn des Stammes hervorruft, die den Holzwert stark mindert, das Leben des Baumes aber nicht unmittelbar bedroht. Die Fäulnis ist aus diesem Grunde auch von außen nicht ohne weiteres erkennbar, obwohl das Holz bereits zerstört wird oder ist und die Zerstörung laufend fortgreift.

Der Pilz Fomes annosus ist wegen dieser Schadwirkungen einer der für die Forstwirtschaft bedeutsamsten Pilze. Die Schaden, die durch die von ihm verursachte Erkrankung hervorgerufen werden, können sehr erheblich sein; sei es, daß in jungen Kulturen

is Pflanzen ganz ausfallen oder in älteren Beständen wurzelkranke Bäume leicht vom Wind geworfen werden. Stammfaule Fichten leiden zudem vielfach unter Stammbruch. Auf diese Weise können schon beträchtliche Verluste an Nutzholz entstehen. Die wichtigsten Schaden sind aber die, die der Pilz direkt im Stammholz verursacht. Da die Rotfäule sich dabei von unten im Stamm hochzieht, weiten gerade die wirtschaftlich wertvollsten Teile des Holzes so geschädigt, daß sie nicht mehr als Bau- oder Sägeholz verwandt, sondern bestenfalls noch bei der Zelluloseherstellung verarbeitet oder als Brennholz genutzt werden können.

Bei rechtzeitigem Erkennen einer Erkrankung können durch das Aufsteigen der Fäule im Stamm verursachte Schäden durch rechtzeitigen Hieb gemindert bzw. in Grenzen gehalten werden. Dazu ist der Nachweis der Erkrankung am stehenden Stamm möglichst ohne Verletzung des Baumes erforderlich. Dieser Nachweis in einem Bestand im ganzen und im Einzelfall ist jedoch nicht einfach. Endgültig können bisher Ausmaß und Ausweitung der Erkrankung im Einzelfall exakt nur durch Fällen und in einem Bestand nur durch die Untersuchung einer genügenden Anzahl gefällter Probebäume ermittelt werden.

Ein weiteres Nachweisverfahren, bei dem die vorgenannten, relativ umfangreichen Probefällungen vermieden werden, ist die Bohrspananalyse, bei der anhand der Färbung eines entnommenen Bohrspans Aussagen über den Fäulnisgrad gemacht werden und die von S. Lange in der Zeitschrift »Forstw. Centralbl.« 78 (1959), S. 174 bis 180 beschrieben ist. Hierbei sind im allgemeinen mehrere Bohrungen für eine sichere Diagnose notwendig. Die dabei gesetzten Verletzungen können dann selbst wieder Ausgangspunkt von Wund- bzw. Stammfäulen sein.

Bei einem anderen Untersuchungsverfahren wird der Widerstand des Holzes gegen elektrische Stromimpulse in verschiedenen Stammtiefen gemessen. Bei diesem Verfahren, das beispielsweise in der Zeitschrift »Canadian Journal of Forest Research« 2 (1972), S. 54 bis 56 beschrieben ist, werden ebenfalls Löcher in den Stamm gebohrt; anschließend wird eine Sonde mit zwei Elektroden in die Bohrlöcher eingeführt, über zwei Sondenspitzen Strom zugeführt und der Widerstand, den das 'Iolz gegen Stromimpulse zeigt, in Abhängigke't von der Lage der Sondenspitzen gemessen und aufgezeichnet. Der Widerstand ist von der Ionenkonzentration im Holz abhängig, uiid da faules Holz Kationen in erhöhtem Maße enthält, sinkt bei Fäulestellen der elektrische Widerstand ab. Es ist mit diesem Verfahren nur angenähert möglich, die Stärke der Rotfäule festzustellen und die Stelle, an der der Widerstand absinkt, zu lokalisieren. Auch dieses Ver-

fahren hat den Nachteil, daß dabei die Bäume beschädigt und damit gegen Krankheiten anfällig gemacht werden.

Außerdem sind Schalluntersuchungsverfahren bekannt, bei denen, wie in den »Mitt. Dtsch. Ges. f. Hojzforsch.« 38 (1955), S. 8 bis 11 beschrieben, mit geeigneten Meßanordnungen reflektierte Schallimpulse analysiert werden. Bei manchen Verfahren wird die reflektierte Restenergie von Ultraschall gemessen, bei anderen die Dämpfung als Funktion der Frequenz. Anschließend werden aus den Meßwerten gewisse Rückschlüsse auf den Fäulezustand gewonnen; die Aussagefähigkeit dieser Schalluntersuchungsverfahren ist aber relativ gering, da die Unterschiede in der Schallstärke zwischen gesunden und kranken i> Stämmen zu gering sind. Ebenso sind bei der Messung der Dämpfung als Funktion der Frequenz nur sehr geringe Unterschiede bei zudem stark streuenden Meßergebnissen nachzuweisen. Weiterhin treten Schwierigkeiten bei der Ankopplung des Schallscnders an den Stamm auf. Die Ankopplung muß sehr gut sein und erfordert eine absolut plane Fläche. Der stehende Stamm muß also für eine einwandfreie Messung verletzt werden, so daß dieses Verfahren nicht ganz zerstörungsfrei arbeitet. :<

Im Gegensatz zu diesen Verfahren, die immer eine mehr oder weniger starke Verletzung des Baumes bedingen, sind die zerstörungsfreien Prüfverfahren von größerem Interesse, da bei ihnen der Holzkörper des Baumes nicht beschädigt wird. in

Ein derartiges zerstörungsfreies Prüfverfahren ist die Untersuchung mittels Röntgenstrahlen, wie sie beispielsweise in der Zeitschrift »Forstw. Ccntralbl.« 78 (1959), S. 174 bis 180 beschrieben ist. Dieses Verfahren ist aber zu teuer und für die forstwirtschaftliehe Praxis ungeeignet, insbesondere sind die erforderlichen Geräte zu groß und zu unhandlich.

Schließlich wurde, wie in »For. Sei.« 5 (1959). S. 37 bis 47 und in »Wood Sei. and Techn.« 2 (1968). S. 128 bis 137 beschrieben, ein Verfahren vorgeschlagen, das mit dem radioaktiven Isotop Thulium als Strahlenquelle arbeitet und bei dem die Schwärzung eines ar.f der der Strahlenquelle gegenüberliegenden Seite des Baumstammes angebrachten Films durch die von der radioaktiven Strahlungsquelle ausgehenden und den .»> Baumstamm durchsetzenden Strahlen gemessen wird. Je nach Stärke des Baumes ist dabei eine Belichtungszeit von 1.5 min bis 15 Stunden erforderlich. Nach Entwicklung des belichteten Films wird die Schwärzung in Abhängigkeit vom Ort gemessen, und aufgrund dieser Schwärzungskurve können von den normalen Kurven bei gesunden Bäumen abweichende Verläufe als Faulstellen identifiziert werden.

Röntgenverfahren und Verfahren, die radioaktive Isotope verwenden, messen im Prinzip die Schwächung von Strahlen eines bestimmten Energiebereichs beim Durchgang durch die Materie Holz. Der Parameter, der diese Schwächung quantitativ beschreibt, ist der Schwächungskoeffizient μ. Er ist einerseits abhängig von der Energie der verwandten Strahlung und andererseits von der schwächenden Materie S. Bei festliegender Strahlenenergie E ist der Schwächungskoeffizient μ also eine geeignete Maßzahl zur Beschreibung gewisser Eigenschaften der durchstrahlten Materie S. Ausführliche Messungen und Untersuchungen der Absorption von Gammastrahlen in Holz haben gezeigt, daß der Absorptionskoeffizient μ ein geeignetes Mittel ist. Aussagen darüber zu machen.

ob das Holz gesund oder durch Rotfäule in seiner chemischen Zusammensetzung und damit auch in seinen physikalisch-technischen Parametern verändert ist.

Nach den bisher bekannten Verfahren wird aus dem Grad der Schwächung, der gleich dem Verhältnis aus der geschwächten Strahlung / zur ungeschwächten Strahlung /„ ist, und aus der Dicke der durchstrahlten Schicht d. die von außen relativ einfach gemessen werden kann, die Gesamtabsorption bestimmt, die gleich dem Integral längs der Durchstrahlungsrichtung über die zahlenmäßig nicht konstanten Werte des Absorptionskoeffizienten im Inneren des Stammes ist. und mit der man zahlenmäßig feststellen kann, ob es sich um homogenes gesundes Holz oder um teilweise rotfaulcs Holz handelt.

Mit diesem Verfahren, das auf der Bestimmung des mittleren Absorptionskoeffizienten //,,,, beruht, lassen sich zwar bereits gewisse Abschätzungen von Höhlungen im Stamm machen, und aus externen Messungen kann beim Vorliegen bestimmter Voraussetzungen die Größe der Höhlung in vielen Fällen festgestellt werden. Jedoch kann die genaue Lage einer Höhlung mit einer solchen Absorptionsmessung nicht definitiv festgelegt werden. Praktisch verwertbare Ergebnisse könnten nur unter der Annahme, daß sich ein festgestellter Defekt in der Mitte des Stammes befindet, erziel: werden, tatsächlich aber ist die Lage eines solchen Defekts unbestimmt. Infolgedessen ist dieses Verfanren zu ungenau und zu unzuverlässig.

Weiter sind aus der DE-OS 26 57 S95 ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, worin die zu untersuchende Querschnittsschicht des Objekts ortsfest innerhalb des Rahmens angeordnet ist. der im wesentlichen ein durchgehender, verhältnismäßig großer Zahnkranz ist, welcher mit einem Ritzel kämmt, das seinerseits von einem Motor angetrieben wird. Nachteilig an diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist es insbesondere, daß damit nicht ohne weiteres beliebige Objekte untersucht werden können. Wollte man beispielsweise damit die Stämme lebender Bäume untersuchen, so wäre das praktisch nur bei verhältnismäßig sehr jungen Bäumen möglich, weil andernfalls der Zahnkranz, welcher den Rahmen bildet, zu groß ausgeführt und zu umständlich um den Baum herum angebracht werden müßte. Weiterhin würde sich bei der Untersuchung lebender Bäume eine erhebliche Schwierigkeit in bezug auf die Lagerung des den Rahmen bildenden Zahnkranzes ergeben, weil diese Lagerung jeweils ebenfalls auf dem Erdboden um den Baum herum aufgebaut werden müßte, was außerordentlich umständlich und zeitaufwendig wäre. Insgesamt sind also das Verfahren und die Vorrichtung nach der DE-OS 26 57 895 aufgrund der vorstehenden Beschränkungen. Kompliziertheiten sowie Zeit- und Arbeitsaufwendungen in der Praxis nicht für die Untersuchung von lebenden Bäumen geeignet. Diese Beschränkungen. Kompliziertheiten sowie Zeit- und Arbeitsaufwendungen implizieren es bei der Untersuchung eines größeren Waldgebiets auf Baumerkrankungsbefall notwendigerweise, daß in diesem Waldgebiet einzelne Bäume als Stichproben gefällt und den Stämmen dieser gefällten Bäume Querschnittsschichten zur computertomographischen Untersuchung entnommen werden, da ein solches Vorgehen weniger aufwendig ist. Dieses letztere Vorgehen hat aber den Nachteil, daß der Baumbestand nur insgesamt statistisch überprüft werden kann, es jedoch nicht möglich

ist. die von entsprechenden Baumkrankheiten befallenen Bäume gezielt auszumerzen bzw. solche Bäume bereits im Anfangssladium ihrer Erkrankung, wenn ihr Holzwert noch nicht wesentlich beeinträchtigt ist, zu fällen.

Es ist zwar möglich, wie in der Zeitschrift »Materials Evaluation« vom Oktober 1972, Seiten 14A bis 17 A beschrieben, die Stämme lebender Bäume mittels Röntgeruirahlung zu durchstrahlen, um Baumerkrankungen festzustellen. Bei diesem Verfahren handelt es sich jedoch um eine Durchstrahlung ohne Verwendung der Computer-Tomographie, d. h. um eine herkömmliche Röntgendurchstrahlung. Abgesehen von dem auch hier erforderlichen hohen Aufwand liefert dieses Verfahren nur sehr beschränkte Informa-Honen über eventuelle Baumerkrankungen, die mit den Informationen, welche durch die Computer-Tomographie zur Verfugung gestellt werden, bei weitem nicht vergleichbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren μ und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie in verhältnismäßig einfacher Weise universeller als bisher anwendbar sind, so daß damit insbesondere in verhältnismäßig einfacher Weise die Rotfäule und andere Baumerkrankungen in den Stämmen lebender, auch älterer Bäume festgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man mehrere kreissektorförmige Führungs- μ schienen um das Objekt herum anordnet, daß man daraufhin diese kreissektorförmigen Führungsschienen miteinander zu einer kreisförmigen Führungsschiene verbindet, und daß man auf dieser kreisförmigen Führungsschiene, die Teil eines Rahmens bildet, der mittels radial zu dieser Führungsschiene verlaufender Befestigungsbolzen an dem Objekt befestigt

Objekt rotieren läßt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Rahmen eine kreisförmige Führungsschiene aufweist, die in mehrere kreissektorförmige Führungsschienen unterteilt ist. welche an den Trennungsstellen zum Montieren der kreisförmigen Führungsschiene um das Objekt herum aneinander durch Verbindungsvorrichtungen befestigbar sind und auf der ein Gestell rotierbar gelagert ist, an dem die Strahlenquelle und der Detektor angebracht sind, und daß die Führungsschiene einen Teil eines Rahmens bildet, der mittels radial zu dieser Führungsschiene verlaufender Befestigungsbolzen am Objekt befestigbar ist.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung ist es in einfacher und vorteilhafter Weise nicht nur möglich, die Baumstämme lebender Bäume, die auch sehr groß und alt sein können, auf Baumerkrankungen, insbesondere Rotfäule, zu untersuchen, sondern es können damit prinzipiell Messungen an anderen Stellen, die aus den verschiedensten Gründen unzugänglich sind, ausgeführt werden. Sie eignen sich insbesondere auch in vorteilhafter Weise zur Untersuchung von Betonsäulen auf Hohlräume oder auf Art und Sitz von Stahlbewehrungen in diesen Betonsäulen. Weitere Anwendungsbeispiele sind Untersuchungen an Rohren und Leitungen, die aus Gründen der Gefahr oder aus wirtschaftlichen Grinden nicht geöffnet werden sollen, um den Betrieb nicht zu unterbrechen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Figur 1 bis 12 der Zeichnung anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Vorrichtung für die Durchführung der Computer-Tomographie;

F i g. 2 eine Darstellung eines Beispiels eines eindimensionalen Profils, wie es am Ausgang des Meßsystems nach Fig. 1 zur Verfugung steht;

Fig. 3 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild einer mobilen Vorrichtung nach der Erfindung und der zugehörigen stationären Systemkomponeten;

Fig. 4 eine Veranschaulichung der verschiedenen aufeinanderfolgenden Meßvorgänge, die mit der Strahlungsmeßanordnung der Vorrichtung nach Fig. 3 duiiäiiufühicii sind,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 3 dargestellten mobilen Vorrichtung an einem Baumstamm, der damit untersucht wird;

Fig. 6 eine Teilansicht der mobilen Vorrichtung nach F i g. 5 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 7 ein Beispiel einer Zahlenmatrix der Absorptionskoeffizienten auf dem Stammquerschnitt eines Baumes;

Fig. 8 ein Beispiel einer dreidimensionalen Darstellung der Absorptionskoeffizienten der einzelnen Stellen eines Baumquerschnitts, die aus einer Zahlenmatrix der in Fig. 7 gezeigten Art erzeugt worden ist;

F i g. 9 ein Beispiel einer Darstellung der gemessenen Absorptionskoeffizienten in Form von Höhenschichtlinien;

Fig. 10 ein Beispiel einer Darstellung zweier zueinander senkrechter Schnitte durch aus Zentrum der Rekonstruktion nach Fig. 8;

Fig. 11 eine erste abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 3 und 4 gezeigten Strahlungsmeßanordnung; und

Fig. 12 eine zweite abgewandelte Ausführungsform der Strahlungsmeßanordnung nach Fig. 3 und 4.

Die Computer-Tomographie ermittelt den Absorptionskoeffizienten für durchdringende Strahlung und veranschaulicht seine Verteilung in Abhängigkeit von den Ortskoordinaten in geeigneter Weise. Der Absorptionskoeffizient einer Substanz für ionisierende Strahlung ist abhängig von der Energie der Strahlung selbst und von der Zusammensetzung der schwächenden Substanz und damit eine Meßzahl zur Charakterisierung von technisch-physikalischen Eigenschaften der durchstrahlten Materie. Eine Änderung des Absorptionskoeffizienten durch Fäule - oder andere Faktoren - kann also durch die Computer-Tomographie nachgewiesen werden.

Im Prinzip läßt sich der Absorptionskoeffizient folgendermaßen bestimmen:

Die Schwächung eines parallelen Bündels ionisierender Strahlung durch eine homogene Schicht der Dicke </mit dem Absorptionskoeffizienten μ ist

Dabei ist / die geschwächte und /₀ die ungeschwächte Intensität des Strahlenbündels. Da bei dem vorliegenden Problem neben I und I₀ die Dicke d von

außen meßbar ist, läßt sich aus diesen Messungen nach

der Absorptionskoeffizient homogenen Materials bestimmen.

Für den in der Praxis vorliegenden Fall, daß das Material, der Stamm, inhomogen ist, der Absorptionskoeffizient also ortsabhängig ist, läßt sich mit diesem einfachen Verfahren eine mittlere Absorption für jede Durchstrahlungsrichtung berechnen. Dieser mittlere Absorptionskoeffizient erlaubt Abschätzungen und Hinweise auf Höhlungen und Fäulezonen im Stamm; die Verteilung des Absorptionskoeffizienten in der Strahlrichtung dagegen bleibt wegen der genannten prinzipiellen Schwierigkeiten unbekannt.

Die Aufgabe, die Position eines Defektes auch in der Strahlrichtung festzulegen oder allgemein: den AbsorptionskoelTizienten innerhalb des Stammes in Abhängigkeit vom Ort anzugeben, wird dadurch erschwert, daß wegen der Ortsabhängigkeit von

gilt. Dies führt zu

In -4- = sJ/jf.v, y)ds.

Dabei ist s der Durchstrahlungsweg.

Diese Gleichung ist nicht mehr ohne weiteres nach μ(χ,ν) auflösbar.

Eine ortsabhängige Bestimmung des Absorptionskoeffizienten kann aber auch die Computer-Tomographie erreicht werden. Sie ermittelt durch externe Messungen und anschließende mathematische Verfahren, die allerdings nur mit Hilfe eines Computers durchgeführt werden können, die Absorptionskoeffizienten in einer dünnen Schicht des Objekts für jeden Ort, auch wenn dieser Ort einer direkten Messung nicht zugänglich ist. Sie ist also auch ein geeignetes Verfahren, über den Absorptionskoeffizienten Rotfäulestellen an nicht zugänglichen Stellen, zum Beispiel im Innern von stehenden Stämmen, zu lokalisieren.

Es sei zunächst auf die F i g. 1 bis 4 Bezug genommen, von denen die Fig. 1, 3 und 4 schematisch eine Anordnung zur Durchführung der Computer-Tomographie, insbesondere an Baumstämmen zur Bestimmung der Rotfäule, zeigen. Diese Anordnung umfaßt eine Meßeinrichtung 1, mit der durch externe Messungen am Objekt, beispielsweise an einem Baumstamm 2 (siehe F i g. 3), eindimensionale Absorptionsprofile £(1,0) ermittelt werden, von denen ein Beispiel in F i g. 2 zur besseren Veranschaulichung dargestellt ist.

Diese eindimensionalen Absorptionsprofile, die am Ausgang 3 der Meßeinrichtung 1 erscheinen, stellen den integralen oder Gesamtabsorptionskoeffizienten g des Baumstammes für eine bestimmte Strahlung, beispielsweise für -,-Strahlenquanten von 60 keV, in Abhängigkeit von der Wegstrecke 1 einer Translationsverschiebung 4 des Meßstrahls 5 dar, und zwar bei einem vorbestimmten, gleichbleibenden Winkel 0 des Meßstrahls 5 gegenüber einer willkürlich festgelegten Nullrichtung 6.

Diese eindimensionalen Absorptionsprofiiag (1,0), werden für mehrere Winkel 0 gemessen, beispielsweise, wie Fig. 4 veranschaulicht, in welcher die Meßanordnung gegenüber F ig. 3 um 90° gedreht dargestellt ist, für die Winkel 0 gleich 0°, 45°, 90° und 135°, wie auch die in Fig. 4 angedeuteten Profilbeispiele andeuten sollen.

Die eindimensionalen Profile £(1,0) werden nach geeigneter Aufbereitung, Glättung und Digitalisierung in einen Digitalrechner 7 eingegeben und dort in einem Speicher 8, der an den Digitalrechner 7 angeschlossen ist, gespeichert. Der Digitalrechner 7 ist weiterhin mit einer Programmierungseinheit 9 versehen, über die er ein geeignetes Programm erhält, so daß aus allen gespeicherten eindimensionalen Profilen g (1, 0) des Gesamtabsorptionskoeffizienten zweidimensionale Darstellungen des ortsabhängigen Absorptionskoeffizienten γ (x. y) am Ausgang des Digitalrechners 7 zur Verfugung stehen. Im vorliegenden Falle hat der Digitalrechner 7 zwei Ausgänge 10, II, von denen der erstere an einen Drucker 12 ange-

:o schlössen ist, während der letztere an ein Sicht- und/ oder Darstellungsgerät 13 angeschlossen ist.

Am Drucker erhält man eine Zahlenmatrix der Absorptionskoeffizienten μ ix.y) auf einem Stammquerschnitt des untersuchten Baumes. Ein Beispiel einer

:5 solchen Zahlenmatrix, die mit ^--Strahlung von Americium 241 gewonnen wurde und maßstabsgerecht ist, ist in Fig. 7 dargestellt. Jeder Zahlenwert dieser Zahlenmatrix ist ein Maß für die Absorption der -,-Strahlung durch das Holz bzw. die Substanz des untersuchten Baumstamms an der Stelle des Stammquerschnitts, an der dieser Zahlenwert steht.

Das Sicht- und oder Darstellungsgerät 13 kann beispielsweise ein Plotter oder ein sonstiges Darstellungsgerät von der Art sein, daß es eine bildliche Darstel-

.'5 lung des ortsabhängigen Absorptionskoeffizienten μ (χ. y) in dreidimensionaler Form, wovon ein Beispiel in l· ι g. 8 veranschaulicht ist. oder als Höhenschichtli- nianltil/-! \rs\r\ *4f»r»i dirt Qaicnidl \n Ci₄-* Q lu-uinf ic*

gibt. Bei einem Vergleich der Fig. 8 und 9 erkennt man leicht den Zusammenhang zwischen diesen beiden Darstellungsarten, da beide Figuren den Verlauf des ortsabhängigen Absorptionskoeffizien.en μ (χ, y) in der gleichen Schnittebene des gleichen Baumstamms zeigen. Die Fig. 10 veranschaulicht zwei zueinander senkrechte Schnitte, von denen der eine in ausgezogenen Linien und der andere in gestrichelten Linien dargestellt ist. durch das Zentrum der Rekonstruktion nach Fig. 8.

Das Sicht- und/oder Darstellungsgerät 13 kann auch einen Bildschirm einer Fernsehröhre für die Darstellung aufweisen oder irgendeine sonstige geeignete Einrichtung zur graphischen Darstellung des zweidimensionalen Verlaufs des ortsabhängigen Absorptionskoeffizienten μ (χ, y).

Nachdem vorstehend die gesamte Anordnung zur Durchführung der Computer-Tomographie, insbesondere an Baumstämmen, erläutert worden ist, seien nachstehend einzelne Teile dieser Anordnung, und zwar vor allem einer mobilen Meßeinrichtung 1, wie sie im Prinzip in den F i g. 3 und 4 und in perspektivischer Ansicht in den F i g. 5 und 6 veranschaulicht ist. näher erläutert.

Wie in F i g. 3 schematisch dargestellt ist, umfaßt die Meßeinrichtung 1 eine Strahlenquelle 14, aus weleher der Meßstrahl 5 als enges Strahlenbündel ausgeblendet wird. Gegenüber der Strahlenquelle 14 befindet sich ein Detektor 15, und zwar auf der der Strahlenquelle 14 abgewandten Seite des Objekts X, so daß

der Meßy'rahl 15 das Objekt 2 durchläuft und dann seine durch Absorption im Objekt 2 geschwächte Intensität vom Detektor 15, der beispielsweise ein Szinti"ationsdetektor oder ein sonstiger für die jeweilige Strahlung der Strahlenquelle 14 empfindlicher Detektor ist, gemessen wird.

Die Strahlenquelle 14 und der Detektor 15 sind auf einem gemeinsamen Gestell 16 so angebracht, daß die Strahlaustrittsöffnung 17 der Strahlenquelle 14 sowie die Strahleintrittsöffnung 18 des Detektors 15 und damit auch der zwischen beiden verlaufende Meßstrahl 5 in einer zur Längsrichtung des Objekts 2 senkrechten Meßebene liegen, die in den F i g. 3 und 4 gleich der Zeichnungsebene ist. Außerdem sind die Strahlenquelle 14 und der Detektor 15 so auf dem Gestell 16 vorgesehen, daß die Strahlaustrittsöffnung 17 und die Strahleintrittsöffnung 18 parallel zueinander sowie synchron miteinander in der Meßebene bei Ausführung der Translationsverschiebung 4 bewegt werden können. Diese Bewegung wird beispielsweise mittels eines elektrischen Motors 19 bewirkt. Die maximale Länge L der Translationsverschiebung ist etwas größer als der maximale Durchmesser des Objekts 2 in der Meßebene, so daß jeweils ein vollständiges, sich über den gesamten Querschnitt des Objekts erstreckendes eindimensionales Profil g (1, 0) gemessen werden kann.

Weiterhin ist das Gestell 16 zusammen mit der Strahlenquelle 14 und dem Detektor 15, die darauf relativ zueinander mechanisch fes' verbunden und in der vorstehend beschriebenen Weise bewegbar vorgesehen sind, seinerseits um eine Achse 20 drehbar, die senkrecht zur Meßebene verläuft und vorzugsweise gleich der gedachten sowie idealisierten Mittelachse des Objekts 2 ist, so daß der Meßstrahl 5 unter den verschiedensten Winkeln 0 zur Nullrichtung durch den Baumstamm als Objekt 2 in der Meßebene hindurchgeschickt werden kann. Die Drehbewegung 21 um die Achse 20 ist durch entsprechende Pfeile dargestellt.

F i g. 4 zeigt, wie oben bereits angedeutet, vier verschiedene Drehstellungen des Gestells 16 und damit der Strahlenquelle 14 und des Detektors 15, und in jeder dieser Drehstellungen führen die Strahlenquelle 14 und der Detektor 15 eine Translationsbewegung 4 aus, wodurch jeweils ein eindimensionales Profil g (1,0) für die oben angegebenen vier Werte von 0 aufgenommen wird. Das Gestell 16 wird also schrittweise um einen vorbestimmten Drehwinkel JO weitergedreht, bleibt jeweils nach dieser Drehung stehen, und in der Stillstandszeit erfolgt eine Translationsverschiebung 4. Diese Translationsverschiebung kann entweder kontinuierlich erfolgen, dann ist eine Digitalisierung des eindimensionalen Profils notwendig, bevor dieses in den Digitalrechner 7 eingegeben wird; die Translationsverschiebung 4 kann aber auch schrittweise erfolgen.

Zum Zwecke der Längenzuordnung wird die Größe 1 (s. o.) mittels einer Längenmeßeinrichtung 22, die in F i g. 3 schematisch angedeutet ist, gleichzeitig mitgemessen.

Die in F i g. 3 gezeigte mobile Meßeinrichtung, die es gestattet, an beliebigen Stellen im Wald, Gelände, Gebirge od. dgl. an dort befindlichen Bäumen die für das Rekonstruktionsverfahren im allgemein stationären Digitalrechner 7 erforderlichen Absorptionsmessungen durchzuführen, besitzt außer dem vorstehend beschriebenen Meßfühler, der im wesentlichen aus der Strahlenquelle 14, dem Detektor 15, dem Gestell 16, dem Motor 19 und einem weiter unten näher erläuterten Rahmen zum Befestigen des Gestells 16 an dem zu untersuchenden Baumstamm besteht, weiterhin zur eigentlichen Meßwertermittlung einen Impulszähler 23, der an den Detektor 15 angeschlossen ist und entsprechende elektrische Impulse liefert, die ein Maß füi die jeweils am Detektor 15 auftreffende Strahlung des Radionuklids sind, das im allgemeinen zur Erzeugung des Meßstrahls 5 in der Strahlenquelle 14 verwendet wird. Der Impulszähler 23 ist über eine Leitung 24 mit der Mikroprozessor- und Speichereinheit 25 verbunden, und außerdem ist die Längenmeßeinrichtung 22, die teilweise am Gestell 16 und teilweise am Geis häv'se des Detektors 15 vorgesehen ist, über ihren, am Gehäuse des Detektors 15 angebrachten Teil mittels einer Leitung 26 mit der Mikroprozessor- und Speichereinheit 25 verbunden, und zwar ebenso wie der Motor 19, der über eine Leitung 27 an die Mikropro-

;o zessor- und Speichereinhcii 25 angeschlossen ist. damit er von dieser gesteuert werden kann, in der übrigens auch die Batterien zum Betrieb der gesamten Meßeinrichtung 1 enthalten sind. Die Meßdaten, deren Ermittlung von der Mikroprozessor- und Speichereinheit 25 gesteuert und in letzterer gespeichert werden, werden mittels eines handelsüblichen Magnetbandkassettenaufzeichnungsgeräts 28, das mit der Mikroprozessor- und Speichereinheit 25 über die Leitung 29 verbunden ist, aufgezeichnet, so daß sie leicht zum stationären Digitalrechner 7 transportiert werden können.

Die stationäre Anlage kann außer dem Digitalrechner 7, dem Speicher 8, der Programmierungseinheit 9, die das Rekonstruktionsprogramm enthält, dem Drucker 12 und dem Sicht- und/oder Darstellungsgerät 13, die bereits oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert worden sind, einen Lochstreifenstanzer 30 umfassen, wenn die Meßergebnisse über Lochstreifen in den Speicher 8 des Digitalrechners 7 eingegeben werden sollen. Dieser Lochstreifenstanzer kann auch direkt an die Mikroprozessor- und Speichereinheit 25 der mobilen Meßeinrichtung 1 angeschlossen werden, wenn man die Lochstreifen mit den Meßdaten unmittelbar erzeugen will, ohne sie vorher über das Mapnetbandkassettenaufzeichnungsgerät 28 auf eine 'Magnetbandkassette aufzuzeichnen; zu diesem Zweck kann der Lochstreifenstanzer 30, wie durch die Leitung 31 angedeutet ist, direkt mit der Mikroprozessor- und Speichereinheit 25 verbunden werden. Ein Batterieladegerät 32 dient nach Rückkehr der mobilen Meßeinrichtung 1 von ihrem Einsatz zur Wiederaufladung von deren Batterien über die Leitung 33.

Der Digitalrechner 7 kann aber auch zusammen mit dem Speicher 8, der Programmierungseinheit 9

sowie dem Sicht- und/oder Darstellungsgerät 13 und gegebenenfalls dem Drucker 12 und gegebenenfalls dem Lochstreifenstanzer 30 in der mobile Meßanlage einbezogen werden, insbesondere dadurch, daß man diese Komponenten in einem Kraftfahrzeug, z. B. ei-

nem Geländefahrzeug, einem VW-Bus od. dgl., unterbringt und über Batterien oder nötigenfalls über die Lichtmaschine oder einen sonstigen Generator, der vom Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben wird, betreibt.

In den F i g. 5 und 6 ist die mobile Meßeinrichtung 1 im Meßeinsatz an einem Baumstamm veranschaulicht, und zwar in Fig. 5 insgesamt, während in Fig. 6 der am Baumstamm direkt angebrachte Teil

der Meßeinrichtung etwas genauer für sich veranschaulicht ist. Es sei nachstehend nur dieser letztere Teil näher erläutert, da der übrige Teil der Meßeinrichtung 1 bereits weiter oben im einzelnen beschrieben wurde.

Wie man im einzelnen aus Fig. 6 erkennt, umfaßt das Gestell 16 eine Platte 34, die etwa eine Halbkreisringform hat, worauf die Strahlenquelle 14, der Motor 19 (siehe Fig. 5, da dieser Motor sich in Fig. 6 hinter dem Baumstamm befindet) und der Detektor 15 sowie die Längenmeßeinrichtung 22 aufgebaut sind, und dieses Gestell ist über Gleitschuhe oder in sonstiger Weise auf einer kreisförmigen Führungsschiene 35 zu seiner Drehbewegung 21 um die Achse 20 des Baumstamms herum gelagert. is

Auf der Platte 34 sind parallel zueinander und auf diametral entgegengesetzten Seiten je eine Führungsschiene 43 und 44 angebracht, auf denen je ein Läufer 45,46 verschiebbar gelagert ist. Auf dem ersten Läufer 45 ist die Strahlenquelle 14 und der eine Teil der Längenmeßeinrichtung 22 vorgesehen und nuf dem zweiten Läufer 46 der Detektor 15, wobei sich der andere Teil der Längenmeßeinrichtung 22 an der Führungsschiene 44 befindet. Der letztere Teil der Längenmeßeinrichtung 22 besteht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einer Lochr-chiene und einer, bezogen auf die Darstellung der Fig. 6, darunter angeordneten, langgestreckten, insbesondere streifenförmigen Infrarotlichtquelle, so daß durch jedes der Löcher 48 der Lochschiene, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, Infrarotlicht nach oben gestrahlt wird. Dieses Infrarotlicht wird durch den am Läufer 46 befindlichen Teil der Meßeinrichtung, der einen Infrarotdetektor umfaßt, jeweils nachgewiesen, wenn dieser Infrarotdetektor, der jeweils nur das Infrarotlicht eines einzigen Loches erfassen kann, über einem dieser Löcher 48 ankommt. Mit einem Impulszähler, welcher an den Infrarotdetektor, der in der Zeichnung im einzelnen nicht sichtbar ist, angeschlossen ist, erhält die Längenmeßeinrichtung jeweils Impulse, so daß durch die Zahl der Impulse die Längenposition des Detektors 15 und damit auch diejenige der Strahlenquelle 14 längs der Translationsverschiebung 4 festgestellt werden kann. Außerdem können diese Impulse zur Steuerung des Motors 19 benutzt werden, um diesen bei jedem Loch so lange anzuhalten, bis die jeweilige Strahlungsmessung in dieser Position ausgeführt ist.

Der in Fi g. 6 nicht sichtbare Motor 19 (siehe aber F i g. 5) ist über eine erste Abtriebswelle 49 und ein erstes Getriebe 50, das an dem einen Ende der Führungsschiene 43 vorgesehen ist. sowie über eine von letzterem ausgehende Läuferantriebs-Gewindespindel 51, die am anderen Ende der Führungsschiene 43 gelagert ist, mit dem Läufer 45 verbunden, und zwar in der Weise, daß ihr Außengewinde mit einer ortsfest am Läufer angebrachten Mutter, Gewindehülse od. dgl. (nicht gezeigt) in Eingriff steht. In gleichartiger baulicher Anordnung Und Funktion ist zum Antrieb des Läufers 46 eine zweite Antriebswelle 52 am Motor 19 vorgesehen, die über ein zweites Getriebe 53, das gleich ausgebildet ist wie das erste Getriebe 50, mit einer zweiten Läuferantriebs-Gewindespindel 54 verbunden ist, mit der ebenfalls eine am Läufer 46 befestigte Mutter, Gewindehülse od. dgl. (nicht ge- M zeigt) in Gewindeeingriff steht.

Die Führungsschiene 35 bildet einen Teil des Rahmens 36, mit dem das Gestell 16 am Baumstamm befestigt wird. Im einzelnen weist dieser Rahmen eine im Abstand von der Führungsschiene 35 und parallel zu dieser vorgesehene kreisförmige Trägerschiene 37 auf, die mit der Führungsschiene 35 durch Verbindungsstege 38 verbunden ist, welche ihrerseits über den Umfang der Führungsschiene 35 und der Trägerschiene 37, vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen, verteilt sind. In einigen dieser Stege ist em radial zur Führungsschiene 35 und zur Trägerschiene 37 verlaufender Befestigungsbolzen 39 gelagert, der sich in Gewindeeingriff mit einer Lagerung befindet, so daß er in seiner Längsrichtung durch Verdrehen an seinem Griff 40 mit seinem vorderen Ende 41 in Eingriff mit dem Baumstamm gebracht werden kann. Da drei oder vier gleichmäßig über den Umfang der Führungsschiene 35 und der Trägerschiene 37 verteilte Befestigungsbolzen 39 vorgesehen sind, kann der Rahmen 36 an den Baumstamm angeklemmt werden, wie besonders gut aus F i g. 6 ersichtlich ist.

Die Führungsschiene 35 und die Trägerschiene 37 sind an zwei gegenüberliegenden Stellen radial durchgeschnitten, so daß sie jeweils aus zwei halbkreisförmigen Teilen zusammengesetzt sind, damit sie auf diese Weise um den Baumstamm herum angeordnet und dann miteinander an diesen Trennstellen verbunden werden können. Eine dieser Trennstellen 42 ist in F i g. 6 sichtbar. Die Befestigung der beiden halbkreisförmigen Teile des Rahmens 36 aneinander kann in jeder geeigneten Weise mittels Schrauben, Schnellverbindungen od. dgl. erfolgen.

In den Fig. 11 und 12 sind zwei abgewandelte Ausführungsformen der Anordnung aus Strahlenquelle 14, dem Detektor 15 und dem Gestell 16 gezeigt, die eine schnellere Messung und damit eine erhebliche Verkürzung der Meßzeit gestatten. Es sind jeweils zwei Meßstellungen der Strahlenquelle 14, des Detektors 15 und des Gestells 16 dargestellt.

Die Ausführungsform nach Fig. U zeichnet sich dadurch aus, daß der Detektor 15 aus mehreren, in Richtung der Verschiebebewegung 4 nebeneinander angeordneten einzelnen Detektoren 15a, 156, 15c, 15a¹ und 15e besteht, so daß bei einer Stellung des Detektors längs seines Wegs der Translationsverschiebung 4 bereits eine Vielzahl von Meßstellen erfaßt wird und der Detektor 15 zur Erfassung des gesamten Objekts 2 beispielsweise nur in zwei oder drei Schritten längs des Wegs der Translationsverschiebung 4 verschoben zu werden braucht, um eine Messung unter einem bestimmten Winkel 0 auszuführen.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 besteht der Detektor 15 aus vielen einzelnen Detektoren 15a bis 15r, und zwar ist die Anzahl dieser auf einem Kreisbogen angeordneten Detektoren 15a bis 15z so gewählt, daß der Querschnitt des gesamten Objekts 2 jeweils bei einem bestimmten Winkel 0 vollständig erfaßt wird, so daß also keinerlei Translationsverschiebung 4 mehr erforderlich ist, sondern nur noch eine Drehbewegung 21.

Selbstverständlich muß der Meßstrahl 5 in den Fällen der Fig. 11 und 12 ein divergenter Strahl bzw. ein »Strahlenfächer« sein, um das Objekt 2 in einem gewissen Querschnittsbereich bzw. im gesamten Querschnitt zu durchstrahlen und alle Detektoren 15a bis 15e bzw. 15a bis 15r zu erfassen.

Nachstehend seien einige beispielsweise Angaben über den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung nach der Erfindung und der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben:

Als Strahlenquelle dienen 14 mCi des Radionuklids Am-241, das Gammaquanten mit einer Energie von 60 keV emittiert. Die vom Baumstamm geschwächte Strahlung wird mit einem Szintillationsdetektor nachgewiesen. Dabei wird vor dem Detektor aus dem Strahlenkegel ein Spalt von 5 mm Breite und 18 mm Höhe mit einem Bleikollimator ausgeblendet. Strahlenquelle und Detektor laufen auf Schienen, sie werden gemeinsam von einem Motor in Translationsrichtung bewegt. Die Rotationsbewegung von jeweils 15° kann mittels eines Motors oder von Hand mit Hilfe einer Gradskala vorgenommen werden. Diese Meßanordnung wird auf einen Rahmen gesetzt, der am Baum festgeklemmt wird. Es wurden Stämme bis 40 cm Durchmesser untersucht. Gekoppelt mit der Translationsbewegung des Detektors ist eine Infrarotlichtschranke, die sich über eine fest angebrachte Lochschiene mit einem Raster von 2,5 mm bewegt und zur Bestimmung des Ortes einer Absorptionsmessung dient.

Die gesamte Datenerfassung wird von einem Mikroprozessorsystem gesteuert. Der Mikrocomputer und die entwickelten Anpassungselektroniken sind in CMOS-Technologie aufgebaut, so daß sie sich durch geringen Stromverbrauch und unkritische Spannungsversorgung aus einem 6 V Bleiakku auszeichnen. Der Speicher umfaßt 4 K Worte zu 12 Bit, davon ist 1 k durch ein festes Betriebsprogramm in Read-only-memory belegt. Das Datenerfassungsprogramm benötigt 1 k Speicher, so daß 2 k für die Zwischenspeicherung der Absorptionsmessungen verbleiben.

Sobald sich das Datenerfassungsprogramm im Speiche" des Mikrocomputers befindet, können die verschiedenen Unterprogramme durch Betätigung der Bedienungstastatur gestartet werden. Nach Messung der ungeschwächten Zählrate sowie des Nulleffekts erfolgen die Absorptionsmessungen. Es wird mit Impulsvorwahl gemessen, so daß sich die Meßschlitten um so langsamer bewegen, je dicker die gerade durchstrahlte Stelle des Baumes ist. Dadurch ergibt sich ein konstanter statistischer Fehler im gesamten Rekonstruktionsgebiet. Da keine hohe Orts- und Dichteauflösung gefordert werden, reicht der relativ kleine Meßwertspeicher zur Aufnahme eines Tomogrammes aus.

Nach Abschluß der Messungen an einem Baum werden die Meßdaten auf ein handelsübliches Kassettenbandgerät überspielt; damit der Datenspeicher für die nächste Meßreihe frei wird. Das Programm befindet sich ebenfalls auf Magnetband, so daß es im Bedarfsfall nachgeladen werden kann.

Nach Rückkehr aus dem Wald werden die Meßdaten unter Kontrolle des Mikrocomputers von der Magnetkassette auf Lochstreifen übertragen und im stationären Rechenzentrum in einen Rechner eingelesen. Ein Auswerteprogramm nach einem Rekonstruktionsverfahren mit zusätzlicher Tiefpaßfilterung berechnet die Absorptionskoeffizienten des gemessenen Baumquerschnitts in Abhängigkeit vom Ort. Die berechneten Werte können als Zahlenmatrix auf dem Schnelldrucker oder in graphischer Form als dreidimensionale Darstellung mit verdeckten Linien oder als Höhenschichtlinienbild ausgegeben werden.

Die Absorptionskoeffizienten des Holzes für Gammaquanten von 60 keV liegen etwa zwischen 0,05 und 0,2 cm~'. Der statistische Fehler der Messungen, verursacht durch das Quantenrauschen, wird ebenfalls durch das Auswerteprogramm berechnet; er liegt etwa bei 0,001 cm"¹. Fig. 8 zeigt die Rekonstruktiot -iner von Rotfäule befallenen Fichte. Die Absorptionskoeffizienten vermindern sich von etwa 0,18cm"' am Rand auf 0,05 cm"¹ an den erkrankten Stellen bei einem statistischen Fehler der Rekonstruktion von 0,0012 cm-¹.

Die Meßzeit kann mit einem Gerät verkürzt werden, das mit mehreren Strahlungsdetektoren gleichzeitig arbeitet und dicke Bäume umspannen kann. Die Meßzeit wird weiter durch Verwendung eines Radionuklids mit höherer Quantenenergie verringert. Aus Strahlenschutz- und Gewichtsgründen sind Energien bis 300 keV verwendbar.

Weiterhin können Messungen durchgeführt werden, bei denen als Strahlenquelle nicht ein -,-strahlendes Radionuklid, sondern eine Neutronenquelle benutzt wird. Damit kann die Absorption von Neutronen in entsprechender Weise in einer Schicht an jedem einzelnen Ort ermittelt werden. Dadurch ist es möglich. Aussagen insbesondere über den Wasserstoff- bzw. Feuchtigkeitsgehalt der Materie zu machen. Auch sind simultane Absorptionsmessungen von Gamma- und Neutronenstrahlen möglich, um zusätzliehe Informationen für zusätzliche Aussagen über das Innere der Objekte zu gewinnen.

Durch Einsatz verschiedener Radionuklide, also durch Messung der Absorptionskoeffizienten für verschiedene Strahlungsenergie, lassen sich Informationen über die chemische Zusammensetzung an den einzelnen Stellen der entsprechenden Querschnitte gewinnen. Dazu sind die gleichen Messungen mit Strahlen verschiedener Energie durchzuführen. Das Verfahren bleibt unverändert, das Gerät w;rd lediglich durch eine Doppelstrahlenquelle und durch Diskriminatoren im Anschluß an die Detektoren ergänzt.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren für die zerstörungsfreie Materialprüfung, insbesondere zum Feststellen der Rotfaule und anderer Baumerkrankungen in den Stämmen lebender Bäume, bei dem man mittels der Computer-Tomographie eine ortsabhängige Bestimmung des Absorptionskoeffizienten eines zu untersuchenden Objekts für eine vorbestimmte Strahlungsart in einem Querschnitt des Objekts durchführt, indem man eine Strahlenquelle und einen dieser gegenüber angeordneten Detektor auf einem Rahmen um eine von letzterem umschlossene Querschnittsschicht des Objekts rotieren läßt, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere kreissektorförmige Führungsschienen um das Objekt herum anordnet, daß man daraufhin diese kreissektorförmigen Führungsschienen miteinander zu ejner kreisförmigen Führungsschiene verbindet, und daß man auf dieser kreisförmigen Führungsschiene, die Teil eines Rahmens bildet, der mittels radial zu dieser Führungsschiene verlaufender Befestigungsbolzen an dem Objekt befestigt wird, die Strahlenquelle und den Detektor um das Objekt rotieren laß·..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Strahlenquelle eine '/-Strahlungsquelle, eine Röntgenstrahlungsquelle und/ oder eine Neutronenstrahlungsquelle verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine y-Strahlungsquelle verwendet, in der Radionuklide vo; jesehen sind, die 7-Strahlung bis etwa 300 keV Strahlungsenergie js emittieren, insbesondere Hg-203 oder Am-241.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, für die zerstörungsfreie Materialprüfung, insbesondere zum Feststellen der Rotfäule und anderer Baumerkrankungen in den Stämmen lebender Bäume, bei dem man mittels der Computer-Tomographie eine ortsabhängige Bestimmung des Absorptionskoeffizienten eines zu untersuchenden Objekts für eine vorbestimmte Strahlungsart in einem Querschnitt des Objekts durchführt, wozu die Vorrichtung eine Strahlenquelle und einen dieser gegenüber angeordneten Detektor aufweist, die auf einem Rahmen um eine von letzterem umschlossene Querschnittsschicht des Objekts rotierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (36) eine kreisförmige Führungsschiene (35) aufweist, die in mehrere kreissektorförmige Führungsschienen unterteilt ist, welche an den Trennstellen (42) zum Montieren der kreisförmigen Führungsschiene (35) um das Objekt (2) herum aneinander durch Verbindungsvorrichtungen befestigbar sind und auf der ein Gestell (16) rotierbar gelagert ist. an dem die Strahlenquelle (14) und der Detektor (15) angebracht sind, und daß die Führungsschiene ω (35) einen Teil eines Rahmens (36) bildet, der mittels radial zu dieser Führungsschiene (35) verlaufender Befestigungsbolzen (39) am Objekt (2) befestigbar ist.

5.Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- Λ5 kennzeichnet, daß das Gestell (16) mittels daran angebrachter Schuhe, insbesondere Gleitschuhe, die in Umfangsrichtung der kreisförmige:i Führungsschiene (35) verschiebbar sind, auf letzterer gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (39) an der Führungsschiene (35) angebracht und in ihrer Längsrichtung verstellbar sind, so daß sie mit ihren einem Baumstamm als Objekt (2) zugewandten Enden (41) an letzterem z~-;r Anlage

bringbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (39) gleichmäßig über den Umfang der kreisförmigen Führungsschiene (35) verteilt und wenigstens drei Befestigungsbolzen (39) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbolzen (39) Gewindeteile aufweisen, die mit entsprechenden Gewindeteilen, weiche an der kreisförmigen Führungsschiene (35) befestigt sind, in Eingriff stehen, so daß die Enden (41) durch weiteres Hineinschrauben der Befestigungsbolzen (39) in die Gewindeteile in Anlage an einen Baumstamm als Objekt (2) bringbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (36) eine im Abstend von der Führungsschiene (35) und parallel zu dieser vorgesehene kreisförmige Trägerschiene (37) aufweist, die ebenso wie die Führungsschiene (35) in mehrere kreissektorförmige Abschnitte unterteilt und mit letzterer durch Verbindungsstege (38) verbunden ist, an denen vorzugsweise die Befestigungsbolzen (39) angebracht sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (19) eine halbkreisringförmige Platte (34) umfaßt, auf der parallel und diametral entgegengesetzt zueinander zwei Führungsschiene? (43, 44) angebracht sind, von denen die eine einen ersten Läufer (45) mit der Strahlenquelle (14) und die andere einen zweiten Läufer (46) mit dem Detektor (15) längsverschieblich führt bzw. trägt.

1 I.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der halbkreisringförmigen Platte (34) zwischen den beiden Führungsschienen (43,44) angebrachter Motor (19) über je eine Antriebswelle (49, 52), je ein im Bereich des einen Endes jeder dieser Führungsschienen (43, 44) vorgesehenes Getriebe (50, 53) und je eine von letzteren ausgehende Läuferantriebs-Gewindespindel (51, 54). die jeweils am anderen Ende dieser Führungsschienen (43, 44) gelagert ist, und je eine am jeweiligen Läufer (45, 46) fest angebrachte Mutter, Gewindehülse, welche in Gewindeeingriff mit der jeweiligen Läuferantriebs-Gewindespindel (51, 54) steht, mit den Läufern (45, 46) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, gekennzeichnet durch eine Längenmeßeinrichtung (22) zur Lagepositionierung der Strahlenquelle (14) und des Detektors (15) entlang eines Verschiebeweges (4), vorzugsweise mit einer ortsfesten Lochschiene mit Infrarotstrahlungsquelle und einem zusammen mit der Strahlenquelle (14) oder dem Detektor (15) verschiebbaren Infrarotdetektor.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 10 oder 11. dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Lochschiene mit der Infrarotstrahlungsquelle an oder in der Nähe von einer der Führungsschienen (43, 44) angebracht ist, während der Infrarotdetektor an dem auf dieser Führungsschiene (43, 44) verschiebbaren Läufer (45, 46) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, gekennzeichnet durch zwei oder mehr nebeneinander vorgesehene Strahlenquellen (14) für unterschiedliche Stxahlungsenergien oder -arten.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Strahlenquellen (14) eine Röntgen- oder /-Strahlenquelle und eine andere dieser Strahlenquellen (14) eine Neutronenstrahlenquelle ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektoren (15a—15a¹; 15a— 15z) nebeneinander vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (15a-15z) kreisbogenförmig angeordnet und in einer solchen Anzahl vorgesehen sind, daß sie den gesamten vorgesehenen Querschnitts-Meßbereich erfassen.