WO2008017369A2 - Verfahren zum vermessen eines objektes mittels röntgensensorik - Google Patents

Verfahren zum vermessen eines objektes mittels röntgensensorik Download PDF

Info

Publication number
WO2008017369A2
WO2008017369A2 PCT/EP2007/006402 EP2007006402W WO2008017369A2 WO 2008017369 A2 WO2008017369 A2 WO 2008017369A2 EP 2007006402 W EP2007006402 W EP 2007006402W WO 2008017369 A2 WO2008017369 A2 WO 2008017369A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substance
rays
ray
attenuation coefficient
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/006402
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2008017369A3 (de
Inventor
Marco Erler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Publication of WO2008017369A2 publication Critical patent/WO2008017369A2/de
Publication of WO2008017369A3 publication Critical patent/WO2008017369A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/30—Accessories, mechanical or electrical features
    • G01N2223/318—Accessories, mechanical or electrical features protective films
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/623—Specific applications or type of materials plastics

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring an object by means of an X-ray sensor system. which emits X-rays and a substance which absorbs X-rays.
  • the invention also relates to the use of a substance for attenuating x-rays directed at the object.
  • an object can be X-rayed and the resulting image examined.
  • Particularly efficient fluoroscopy and examination can be achieved with computed tomography.
  • it has the advantage that no overlapping of image features occurs and the object can be viewed and evaluated in individual cross-sectional layers.
  • Such a procedure works well and reliably. Difficulties can arise, however, if the object to be examined has a plurality of materials which cause a greatly different weakening of the incident X-rays.
  • the X-ray beam After passing an X-ray beam through a highly attenuating material in an object, the X-ray beam hardly has low energy components so that the bremsstrahlung spectrum has a higher level of high energy radiation than low energy radiation.
  • An X-ray beam is always "harder” after passing through the object than before it has passed through the object, so that a weakly absorbing material, which is also present in the object to be examined, is penetrated by hard radiation with almost no weakening, so that it is in one Such a situation occurs, for example, in a plastic part which is riddled with metal wires in its interior
  • a brake radiation spectrum suitable for the examination of such an object is set by the selection of the tube high voltage such that all object points
  • the gray value is not linearly dependent on the tube high voltage (ie the generated spectrum) and linearly dependent on the tube current (ie the beam intensity) absorbing object parts a ..ha rtes "spectrum with a relatively high Tube high voltage must be selected, the intensity can
  • the surface of the object is brought into contact with a substance which forms an X-ray source.
  • the selection of the substance can be made dependent on which material the object surface is made up of. If the object surface has different materials, the substance can be selected according to which material is present at a location of particular interest for a metrological examination.
  • surface means, on the one hand, an outer surface that is visible from the outside, and on the other hand, it may be a surface that lies in the region of an object that is separated from a substance only by a gap Pore, an undercut or the like, although accessible from the outside, but from the outside is no longer visible., Such access is preferably without further aids (eg injection needle) possible.
  • the method uses a substance having an X-ray attenuation coefficient higher or lower than the attenuation coefficient of each material contained in the interior of the object which is not contained in the surface of the object. This not only better captures the contour of the object against the background.
  • the substance can always be easily distinguished from the material that is inside the object, without the need for direct contact with the substance. This increases the security in the evaluation of image information. Furthermore, materials that are not accessible from the outside can be reliably identified.
  • a fluid can be applied relatively easily to an object. This can be done, for example, by immersing the object in the substance and remaining immersed in this substance during X-ray irradiation. The distance traveled by the X-rays through this substance, the intensity of the radiation, which can still be detected by the arranged behind the object detector. If the beam intensity can only be increased insignificantly due to the X-ray source used, the object can only be wetted with the substance. In this case, the goal is to achieve wetting that is as complete as possible, whereby only partial wetting is sufficient if only certain areas of the object are to be measured.
  • Wetting of the surface is preferable to a complete immersion of the object in the substance, even if that Object has very small dimensions. This ensures that the X-rays are still absorbed to a significant extent by the object and not by the substance. In this way, even with small parts, a lower measurement uncertainty can be achieved than without the use of a substance.
  • a powder or a very fine-grained material with any desired X-ray attenuation.
  • vibration it is possible to densify such a powder well, so that the object to be examined is well wrapped.
  • contour of the object can be detected well.
  • the substance with which the surface of the object comes into contact iodine or barium.
  • Iodine has the atomic number 53
  • barium has the atomic number 56. Since the X-ray absorption is proportional to the third power of the atomic number, these elements can be used as so-called "positive contrast agents.” They therefore increase the contrast to an object. which has elements with a lower atomic number.
  • the substance used is an aqueous solution which has a dissolved salt based on iodine and an alkali metal or alkaline earth metal.
  • a dissolved salt based on iodine and an alkali metal or alkaline earth metal can be, for example, sodium iodide.
  • sodium iodide is advantageous since it has a very high solubility in water, dissolves rapidly at room temperature, does not react with plastics, iron and aluminum in the dissolved state and can be used to produce concentrations whose X-ray attenuation coefficient corresponds approximately to that of iron.
  • sodium iodide is harmless to health, can be washed off a surface without discoloration and can be produced in a wide concentration range.
  • sodium iodide does not decompose or decompose for long periods of time (years), is insensitive to light, and is chemically stable at room temperature or temperatures common in sample pretreatments.
  • sodium iodide instead of sodium iodide, other salts of iodine may be used. Care must be taken that no metal is present in the test object which has a lower electronegativity coefficient than the metal of the salt. Otherwise it could happen that the iodine reacts chemically with the metal of the measurement object and, for example, the surface of the object is attacked.
  • Alternatives to sodium iodide may also be salts of triiodo-benzoic acid as water-soluble contrast agents or oily iodine compounds.
  • the invention also relates to the use of a substance for attenuating X-rays directed at an object to be measured.
  • a substance for attenuating X-rays directed at an object to be measured it is proposed to bring the substance into contact with a surface of the object to be examined.
  • the term "surface” here primarily refers to a surface that is accessible from the outside without further aids, and which does not necessarily have to be visible from the outside.Thus, in addition to an interior region of an object, an outside area of an object to be measured, for example an X-ray, can be easily weakened In this way, the contour of the object can be better recognized in an X-ray image, the substance preferably having iodine, since iodine has a high attenuation coefficient for X-rays.
  • FIG. 1 is a schematic, highly simplified representation of a computer tomograph
  • Fig. 2 is an X-ray image showing a side view of an object to be measured which is partly in contact with an X-ray absorbing substance
  • FIG. 3 shows a first reconstructed recording of a plane through the object, taken along the section line A-A in FIG. 2, by means of a computer tomograph
  • FIG. 4 shows a second reconstructed recording of a plane through the object, taken along the section line B-B in FIG. 2, by means of a computer tomograph
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view for explaining the sectional plane B-B in FIG.
  • FIG. 6 shows a third reconstructed recording of a plane through the object, made by means of a computer tomograph, along the section line C-C in FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a computer tomograph.
  • the computer tomograph 100 has an X-ray source 101, the X-rays 102 kegelstrahlfö ⁇ nig in the direction of an object to be examined 103 emits.
  • the cone-shaped beams 102 strike the object 103, which is movably mounted on a manipulator 104 relative to the x-ray source 101, see reference numeral 105, and are partially absorbed, scattered, or transmitted.
  • a detector 106 arranged behind the object 103 detects the X-rays 102 which have passed through the object 103.
  • the detector 106 records a multiplicity of images depending on an angular position of the object 103 relative to the X-ray source 101.
  • these images can be processed in such a way that a three-dimensional structure of the object 103 can be created ("reconstruction"), by which any desired cross-sections can subsequently be laid.
  • FIG. 2 shows a side view of an object 1 in a container 2, which was created by an X-ray image.
  • the object 1 is an injection-molded part which has been placed vertically in the container, the lower portion of the injection-molded part being in a substance 6, which in this embodiment is formed as an aqueous solution based on iodine.
  • the object 1 has a housing 3 made of plastic, wherein within the housing 3 metallic leads 4 extend in the vertical direction.
  • a metallic part 5 can be seen centrally, which appears in a dark gray value in the X-ray image. This suggests that the part 5 has a higher X-ray attenuation coefficient than the metallic leads 4, which appear in a lighter gray value.
  • the container 2 is shown with a very light gray value, mainly the funnel-shaped outer contour 7 can be seen; Sporadically horizontal transverse grooves 8 of the container 2 are visible. Due to the differences in gray value between container 2 and object 1, it becomes clear that the plastic of the container 2 weakens fewer x-rays than the plastic of the object 1. A high attenuation is achieved by the substance 6, which appears in Fig. 2 in a very dark gray value. The lower portion of the object 1 is no longer visible in the substance 6.
  • FIGS. 3 to 4 show cross sections through the object 1 and the container 2 in a negative representation (strongly weakening regions in a light gray value, low-weakening regions in a dark gray value).
  • FIG. 3 shows a cross section along the line AA drawn in FIG. In this level are only the plastic of the container 2, the plastic of the object 1 and the metallic leads 4 within the injection molded part.
  • the reconstructed image of this plane shows the metallic leads 4 in a light gray value and radiating lines 10 in an extension to a row of the metallic leads 4, wherein the radiating lines appear in a dark gray value. Between the individual metallic leads 4 of a row very dark areas 1 1 can be seen.
  • the radiating lines 10 and the dark areas 11 are artifacts that have no actual correspondence in the object. They are undesirable in the figure, but can not be avoided for objects with differently absorbent materials without the use of the method according to the invention. They arise from the fact that, after the passage of X-rays through, for example, metals with a high attenuation coefficient, relatively low-energy X-ray components are absorbed and scattered by these metals, so that only "hard” radiation is available for further passage through an object ( "beam hardening"). Hard radiation is no longer weakened by materials with low X-ray attenuation coefficients, so that faulty image information is determined in the presence of low-attenuation materials. Furthermore, in FIG.
  • FIG. 3 lines 12 can still be seen in a lighter grayscale, which correspond to a plastic of the housing 3; not visible are the container 2 and the outer periphery of the object 1.
  • An image as shown in Fig. 3 has the disadvantage that on the one hand artifacts are displayed. On the other hand, real existing edges of an object to be measured are sometimes not or almost not recognizable.
  • An image shown in FIG. 3 corresponds to a computed tomography image without the use of the method according to the invention.
  • FIG. 4 shows a cross section along the plane BB in Fig. 2.
  • the substance 6 is very thinly brought into contact with the object 1 according to an embodiment of the invention.
  • the substance 6 wets the surface of the object 1 so that X-rays pass through only a relatively thin but intensely debilitating layer.
  • Radiating lines 10 can be seen in less pronounced form than in FIG.
  • the inner circumference of the container 2 and the object 1 can be seen more clearly.
  • the inner circumference of the container 2 is shown with a circular line 13 and the outer periphery of the object I by a line 14, both lines 13. 14 appear in a middle gray value.
  • a comparison with Fig. 3 shows that in Fig.
  • the line 14 is very weak and the line 13 is not visible at all.
  • Fig. 4 they appear as accurately measurable lines, since the substance 6 is in contact both with the inner periphery of the container 2 and with the outer periphery of the object 1. Even within the object gray scale gradations are still visible, see reference numeral 15.
  • Fig. 5 shows the course of the sectional plane BB schematically in an enlargement.
  • the thin wetting of the inner circumference of the container 2 and the outer periphery of the object 1 is explained by the positive adhesive tension of the substance, which causes the substance 6 to creep upwards in the boundary region between substance 6 and plastic of the object 1 or plastic of the container 2 , so that in each case a contact angle ⁇ ⁇ or ⁇ i is formed.
  • the metallic leads 4 are visible in Fig. 4 in a slightly lighter gray value than the plastic sheath 14 of the object 1 or the inner periphery 13 of the plastic container 2. This shows that there is a small but still present difference in the attenuation of X-rays between the metallic leads 4 and the substance 6. Radiating lines 10 are less pronounced than in the illustration in Fig. 3, since there is less hardening of the X-rays. This representation, shown in FIG. 4, enables a more accurate measurement of the object 1 composed of materials having different attenuation coefficients.
  • the reconstructed image shown in Fig. 6 shows a section through the plane CC in Fig. 2.
  • the X-rays pass here a greater distance through the substance 6, so that a strong attenuation of the X-rays takes place.
  • the object 1 arranged in the center of the container 2 is barely recognizable, so that on the basis of this image no precise measurement can be made.
  • An immersion of the object 1 in the substance 6 results in the selected beam intensity and the selected path length through the substance 6 too strong absorption of X-rays.
  • a comparison between the images in FIGS. 3, 4 and 6 leads to the result that the object 1 used can be measured very well at the selected parameters by means of X-rays if its surface is only wetted with a substance which attenuates X-rays.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Objektes (1; 103) mittels Röntgensensorik, die eine Röntgenstrahlquelle (101) aufweist, welche Röntgenstrahlen (102) in Richtung zum Objekt (1; 103) aussendet, und einen Detektor (106) aufweist, welcher die Röntgenstrahlen (102) erfasst, wobei die Oberfläche des Objektes (1; 103) mit einer Substanz (6) in Kontakt gebracht wird, welche einen Röntgenstrahl-Schwächungskoeffizienten besitzt, der höher ist als der Röntgenstrahl-Schwächungskoeffizient des Materials der Oberfläche des Objektes (1; 103).

Description

Verfahren /um Vermessen eines Objektes mittels Röntαcnscnsorik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Objektes mittels einer Röntgensensorik. welche Röntgenstrahlen aussendet, und einer Substanz, welche Röntgenstrahlen absorbiert. Die Erfindung betri fft ferner die Verwendung einer Substanz zur Schwächung von auf das Objekt gerichteten Röntgenstrahlen.
Mittels Röntgensensorik kann ein Objekt mit Röntgenstrahlen durchleuchtet und das entstehende Abbild untersucht werden. Eine besonders effiziente Durchleuchtung und Untersuchung lässt sich mit der Computertomographie erreichen. Sie bietet im Vergleich zu konventionellen Röntgenaufnahmen den Vorteil, dass kein Überlappen von Bildmerkmalen auftritt und das Objekt in einzelnen Querschnittsschichten betrachtet und ausgewertet werden kann. Ein solches Verfahren funktioniert gut und zuverlässig. Schwierigkeiten können jedoch entstehen, wenn das zu untersuchende Objekt mehrere Materialien aufweist, die eine stark unterschiedliche Schwächung der auftreffenden Röntgenstrahlen bewirken.
Nach dem Passieren eines Röntgenstrahles durch ein stark schwächendes Material in einem Objekt besitzt der Röntgenstrahl kaum noch Anteile niedriger Energie, so dass das Bremsstrahlungsspektrum einen höheren Anteil an hochenergetischer Strahlung als Strahlung mit niedriger Energie besitzt. Ein Röntgenstrahl ist nach dem Passieren des Objektes stets ..härter" als vor dem Passieren des Objektes. Somit wird ein schwach absorbierendes Material, welches in dem zu untersuchenden Objekt ebenfalls vorhanden ist, von harter Strahlung fast ohne Schwächung durchdrungen, so dass es in einer Aufnahme kaum oder gar nicht zu erkennen ist. Eine solche Situation tritt zum Beispiel bei einem Kunststoffteil auf. welches in seinem Inneren mit Metalldrähten verschen ist. Ein für die Untersuchung eines solchen Objektes geeignetes Bremsstrahlungsspektrum wird durch die Wahl der Röhrenhochspannung so eingestellt, dass alle Objektpunkte an einem zugehörigen Detektor einen vom Dunkelbild verschiedenen Intensitälswert oder Grauwert liefern. Allgemein gilt, dass der Grauw ert nicht linear abhängig von der Röhrenhochspannung (also dem erzeugten Spektrum) und linear abhängig vom Röhrenstrom (also der Strahlintensität) ist. Daraus folgt, dass bei stark absorbierenden Objektteilen ein ..hartes" Spektrum mit relativ hoher Röhrenhochspannung gewählt werden muss, die Intensität jedoch nicht beliebig gewählt werden kann. Schwach absorbierende Objektteile bewirken damit nur wenig Intensitätsänderung und erzeugen am Detektor nur einen geringen Kontrast. Wenn das zu untersuchende Objekt auch an seiner Außenoberfläche aus Kunststoff besteht, lassen sich die Kanten des Objektes vor dem Objekt-Hintergrund nur ungenau ermitteln. In diesem Fall sind metrologische Untersuchungen am Objekt mit einer großen Messunsicherheit behaftet.
Werden alternativ dazu Röntgenstrahlen mit einem relativ schmalen Frequenzband verwendet („monochromatisches Spektrum"), kann zwar ein Ausfiltern von „weicher" Strahlung durch das Objekt ausgeschlossen werden, jedoch lassen sich auch in diesem Fall Materialien mit geringer Röntgenschwächung nur schwer oder gar nicht von einem Hintergrund unterscheiden, der ebenfalls Röntgenstrahlen nur gering schwächt.
Es besteht daher eine Aufgabe darin, Objekte mit Materialien, die Röntgenstrahlen sowohl stark als auch gering schwächen, mittels Röntgensensorik so darzustellen, dass die Kontur von den gering und stark schwächenden Materialien mit einer geringen Messunsicherheit ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Vermessen eines Objektes mittels Röntgensensorik, die eine Röntgenstrahlquelle aufweist, welche Röntgenstrahlen in Richtung zum Objekt aussendet, und einen Detektor aufweist, welcher die Röntgenstrahlen erfasst, wird die Oberfläche des Objektes mit einer Substanz in Kontakt gebracht, welche einen Röntgenstrahl-Schwächungskoeffizienten besitzt, der höher ist als der Röntgenstrahl- Schwächungskoeffizient des Materials der Objektoberfläche.
Damit ist es möglich, in einer Röntgenaufnahme die Kontur eines Objektes vor dem Objekt- Hintergrund deutlicher abzugrenzen. Die Objektoberfläche erscheint dann mit einem Grauwertkontrast vor dem Hintergrund, so dass sich Materialien, welche die Außenoberfläche eines Objektes bilden und Röntgenstrahlen relativ schwach absorbieren und streuen, identifizieren lassen. Zusätzlich können stark schwächende Materialien in der Röntgenaufnahme weiterhin gut erkannt werden. Die Auswahl der Substanz kann zum einen davon abhängig gemacht werden, aus welchem Material sich die Objektoberfläche zusammensetzt. Weist die Objektoberfläche unterschiedliche Materialien auf, kann die Substanz danach ausgewählt werden, welches Material an einer Stelle vorliegt, die für eine metrologische Untersuchung von besonderem Interesse ist. Es wird darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „Oberfläche" einerseits eine Außenoberfläche gemeint ist, die von außen sichtbar ist. Andererseits kann es sich um eine Oberfläche handeln, die im Bereich eines Objektes liegt, welcher von einer Substanz nur durch einen Spalt, eine Pore, einen Hinterschnitt oder ähnliches zwar von außen zugänglich, aber von außen nicht mehr sichtbar ist. Vorzugsweise ist ein solcher Zugang ohne weitere Hilfsmittel (z.B. Injektionsnadel) möglich.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren eine Substanz verwendet, welche einen Röntgenstrahl- Schwächungskoeffizienten besitzt, der höher oder niedriger ist als der Schwächungskoeffizient jedes im Inneren des Objektes enthaltenen Materials, welches nicht in der Oberfläche des Objektes enthalten ist. Damit kann nicht nur die Kontur des Objektes vor dem Hintergrund besser erfasst werden. Die Substanz lässt sich außerdem stets von dem Material gut unterscheiden, welches sich im Inneren des Objektes befindet, ohne dass ein direkter Kontakt zur Substanz notwendig ist. Dies erhöht die Sicherheit bei der Auswertung der Bildinformation. Ferner können auch von außen nicht zugängliche Materialien zuverlässig identifiziert werden.
Es ist vorteilhaft, wenn als Substanz ein Fluid verwendet wird. Ein Fluid kann relativ einfach auf ein Objekt aufgebracht werden. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass das Objekt in die Substanz eingetaucht wird und während einer Bestrahlung mit Röntgenstrahlen in dieser Substanz eingetaucht bleibt. Die Wegstrecke, welche die Röntgenstrahlen durch diese Substanz zurücklegt, beeinflusst die Intensität der Strahlung, welche von dem hinter dem Objekt angeordneten Detektor noch erfasst werden kann. Falls sich die Strahlintensität aufgrund der eingesetzten Röntgenquelle nur unwesentlich erhöhen lässt, kann das Objekt mit der Substanz auch nur benetzt werden. Dabei ist ein möglichst flächendeckendes Benetzen anzustreben, wobei auch eine nur teilweise Benetzung ausreicht, wenn nur bestimmte Bereiche des Objektes vermessen werden sollen. Ein Benetzen der Oberfläche ist einem vollständigen Eintauchen des Objektes in die Substanz auch dann vorzuziehen, wenn das Objekt sehr kleine Abmessungen besitzt. Damit wird erreicht, dass die Röntgenstrahlen noch zu einem bedeutenden Anteil durch das Objekt und nicht durch die Substanz absorbiert werden. Auf diese Weise kann auch bei kleinen Teilen eine geringere Messunsicherheit als ohne Einsatz einer Substanz erreicht werden.
Alternativ zu einem Fluid kann auch ein Pulver oder ein sehr feinkörniges Material mit beliebiger Röntgenschwächung zum Einsatz kommen. Durch Vibration ist es möglich, ein solches Pulver gut zu verdichten, so dass das zu untersuchende Objekt gut umhüllt wird. Damit kann, wie oben beschrieben wurde, ebenfalls die Kontur des Objektes gut erfasst werden.
Vorzugsweise weist die Substanz, mit der die Oberfläche des Objektes in Kontakt kommt, Jod oder Barium auf. Jod besitzt die Ordnungszahl 53, und Barium besitzt die Ordnungszahl 56. Da sich die Röntgenstrahl-Absorption proportional zur 3. Potenz der Ordnungszahl verhält, können diese Elemente als sog. „positive Kontrastmittel" verwendet werden. Sie erhöhen also den Kontrast zu einem Objekt, welches Elemente mit niedrigerer Ordnungszahl aufweist.
Vorzugsweise kommt als Substanz eine wässrige Lösung zum Einsatz, welche ein gelöstes Salz auf Basis von Jod und einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall aufweist. Dies kann zum Beispiel Natriumjodid sein. Eine solche Substanz ist vorteilhaft, da sie in Wasser eine sehr hohe Löslichkeit besitzt, sich schnell bei Raumtemperatur auflöst, im gelösten Zustand nicht mit Kunststoffen, Eisen und Aluminium reagiert und sich daraus Konzentrationen herstellen lassen, deren Röntgenstrahl- Schwächungskoeffizient etwa jenem von Eisen entspricht. Ferner ist vorteilhaft, dass Natriumjodid gesundheitlich unbedenklich ist, sich ohne Verfärbung von einer Oberfläche abwaschen lässt und in einem weiten Konzentrationsbereich herstellbar ist. Außerdem findet bei Natriumjodid kein Zerfall oder Zersetzen innerhalb von langen Zeiträumen (Jahren) statt, es ist unempfindlich gegen Lichteinwirkung und ist bei Raumtemperatur oder Temperaturen, wie sie bei Probenvorbehandlungen üblich sind, chemisch stabil.
Anstelle von Natriumjodid können auch andere Salze des Jods verwendet werden. Dabei ist darauf zu achten, dass im Messobjekt kein Metall vorhanden ist, welches einen niedrigeren Elektronegativitätskoeffizienten als das Metall des Salzes aufweist. Ansonsten könnte es passieren, dass das Jod mit dem Metall des Messobjektes chemisch reagiert und zum Beispiel die Oberfläche des Objektes angegriffen wird. Alternativen zu Natriumjodid können auch Salze der Trijod-Benzoesäure als wasserlösliche Kontrastmittel oder ölige Jodverbindungen sein.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Substanz zur Schwächung von auf ein zu vermessendes Objekt gerichteten Röntgenstrahlen. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Substanz mit einer Oberfläche des zu untersuchenden Objektes in Kontakt zu bringen. Unter .,Oberfläche" ist hier vorrangig eine von außen ohne weitere Hilfsmittel zugängliche Oberfläche zu verstehen, die nicht unbedingt von außen sichtbar sein muss. Zusätzlich zu einem Innenbereich eines Objektes kann somit ein zum Beispiel Röntgenstrahlen gering schwächender Außenbereich eines zu vermessenden Objektes mit einer solchen Substanz in Kontakt gebracht werden. Auf diese Weise lässt sich die Kontur des Objektes in einer Röntgenaufnahme besser erkennen. Vorzugsweise weist die Substanz Jod auf, da Jod einen hohen Schwächungskoeffizienten für Röntgenstrahlen besitzt.
Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Figuren erläutert, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine schematische, stark vereinfachte Darstellung eines Computertomographen; Fig. 2 ein Röntgenbild mit einer Seitenansicht eines zu vermessenden Objektes, welches teilweise in Kontakt mit einer Röntgenstrahl absorbierenden Substanz ist; Fig. 3 eine mittels eines Computertomographen erstellte erste rekonstruierte Aufnahme einer Ebene durch das Objekt entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 2; Fig. 4 eine mittels eines Computertomographen erstellte zweite rekonstruierte Aufnahme einer Ebene durch das Objekt entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 2; Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung der Schnittebene B-B in Fig.
2; und Fig. 6 eine mittels eines Computertomographen erstellte dritte rekonstruierte Aufnahme einer Ebene durch das Objekt entlang der Schnittlinie C-C in Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Computertomographen gezeigt. Der Computertomograph 100 weist eine Röntgenstrahlquelle 101 auf, die Röntgenstrahlen 102 kegelstrahlföπnig in Richtung zu einem zu untersuchenden Objekt 103 aussendet. Die in Form eines Kegels ausgebildeten Strahlen 102 treffen auf das Objekt 103, welches auf einem Manipulator 104 relativ zur Röntgenstrahlquelle 101 bewegbar gelagert ist, siehe Bezugszeichen 105. und werden teilweise absorbiert, gestreut oder hindurch gelassen. Ein hinter dem Objekt 103 angeordneter Detektor 106 erfasst die durch das Objekt 103 passierten Röntgenstrahlen 102. Dabei werden vom Detektor 106 eine Vielzahl von Aufnahmen in Abhängigkeit von einer Winkelposition des Objektes 103 zur Röntgenstrahlquelle 101 aufgenommen. Mit einer Datenverarbeitung 107 lassen sich diese Aufnahmen so aufbereiten, dass eine dreidimensionale Struktur des Objektes 103 erstellt werden kann („Rekonstruktion"), durch die sich anschließend beliebige Querschnitte legen lassen.
In Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Objektes 1 in einem Behälter 2 dargestellt, welches durch eine Röntgenaufnahme erstellt wurde. Bei dem Objekt 1 handelt es sich um ein Spritzgussteil, das in den Behälter senkrecht gestellt wurde, wobei sich der untere Bereich des Spritzgussteiles in einer Substanz 6 befindet, die bei dieser Ausführungsform als wässrige Lösung auf der Basis von Jod ausgebildet ist. Das Objekt 1 besitzt ein Gehäuse 3 aus Kunststoff, wobei innerhalb des Gehäuses 3 metallische Zuleitungen 4 in senkrechter Richtung verlaufen. Im oberen Bereich des Spritzgussteiles ist zentrisch ein metallisches Teil 5 zu erkennen, welches in der Röntgenaufnahme in einem dunklen Grauwert erscheint. Dies lässt darauf schließen, dass das Teil 5 einen höheren Röntgenstrahl- Schwächungskoeffizienten als die metallischen Zuleitungen 4 besitzt, welche in einem helleren Grauwert erscheinen. Der Behälter 2 ist mit einem sehr hellen Grauwert dargestellt, wobei hauptsächlich die trichterförmige Außenkontur 7 zu erkennen ist; vereinzelt sind auch horizontale Querrillen 8 des Behälters 2 sichtbar. Aufgrund der Grauwertunterschiede zwischen Behälter 2 und Objekt 1 wird deutlich, dass der Kunststoff des Behälters 2 weniger Röntgenstrahlen als der Kunststoff des Objektes 1 schwächt. Eine hohe Schwächung wird von der Substanz 6 erreicht, welche in Fig. 2 in einem sehr dunklen Grauwert erscheint. Der untere Bereich des Objektes 1 ist in der Substanz 6 nicht mehr zu erkennen.
Werden das Objekt 1 und der Behälter 2 mit der Substanz 6 auf einem Manipulator 9 platziert und um ihre eigene Achse in zum Beispiel 800 Winkelschritten bei einer vollständigen Umdrehung gedreht, können diese dann ermittelten Aufnahmen von einer Datenverarbeitung so ausgewertet werden, dass sich Schnittdarstellungen entlang mehrerer Ebenen erstellen lassen. Die Fig. 3 bis 4 zeigen Querschnitte durch das Objekt 1 und den Behälter 2 in einer Ncgativdarstcllung (stark schwächende Bereiche in hellem Grauwert, gering schwächende Bereiche in dunklem Grauwert). In Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der in Fig. 2 eingezeichneten Linie A-A dargestellt. In dieser Ebene befinden sich nur der Kunststoff des Behälters 2, der Kunststoff des Objektes 1 und die metallischen Zuleitungen 4 innerhalb des Spritzgussteiles. Das rekonstruierte Bild dieser Ebene zeigt die metallischen Zuleitungen 4 in einem hellen Grauwert sowie ausstrahlende Linien 10 in einer Verlängerung zu jeweils einer Reihe der metallischen Zuleitungen 4, wobei die ausstrahlenden Linien in einem dunklen Grauwert erscheinen. Zwischen den einzelnen metallischen Zuleitungen 4 einer Reihe sind sehr dunkle Bereiche 1 1 zu erkennen.
Die ausstrahlenden Linien 10 und die dunklen Bereiche 1 1 sind Artefakte, die keine tatsächliche Entsprechung in dem Objekt besitzen. Sie sind in der Abbildung unerwünscht, lassen sich aber bei Objekten mit unterschiedlich absorbierenden Materialien ohne Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht vermeiden. Sie entstehen dadurch, dass nach dem Durchtritt von Röntgenstrahlen durch zum Beispiel Metalle mit einem hohen Schwächungskoeffizienten Röntgenanteile mit relativ niedriger Energie von diesen Metallen absorbiert und gestreut werden, so dass nur noch „harte" Strahlung für den weiteren Durchtritt durch ein Objekt zur Verfügung steht („Strahlaufhärtung"). Harte Strahlung wird von Materialien mit geringem Röntgenstrahl-Schwächungskoeffizienten nicht mehr geschwächt, so dass bei Existenz von gering schwächenden Materialien eine fehlerhafte Bildinformation ermittelt wird. Ferner sind in Fig. 3 noch in hellerem Grauwert Linien 12 zu erkennen, welche zu einem Kunststoff des Gehäuses 3 korrespondieren; nicht sichtbar sind der Behälter 2 und der äußere Umfang des Objektes 1. Ein wie in Fig. 3 dargestelltes Bild hat den Nachteil, dass zum einen Artefakte dargestellt werden. Zum anderen sind real vorhandene Ränder eines zu vermessenden Objektes zum Teil nicht oder fast nicht erkennbar. Ein in Fig. 3 dargestelltes Bild entspricht einer Computertomographie-Aufnahme ohne Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das in Fig. 4 gezeigte Bild zeigt einen Querschnitt entlang der Ebene B-B in Fig. 2. In dieser Ebene ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Substanz 6 sehr dünn mit dem Objekt 1 in Kontakt gebracht. Die Substanz 6 benetzt die Oberfläche des Objektes 1 , so dass Röntgenstrahlen nur durch eine relativ dünne, aber intensiv schwächende Schicht passieren. Ausstrahlende Linien 10 sind in weniger ausgeprägter Form als bei Fig. 3 zu erkennen. Hingegen sind der Innenumfang des Behälters 2 und des Objektes 1 deutlicher zu erkennen. Der Innenumfang des Behälters 2 ist mit einer kreisrunden Linie 13 und der Außenumfang des Objektes I durch eine Linie 14 dargestellt, wobei beide Linien 13. 14 in einem mittleren Grauwert erscheinen. Ein Vergleich mit Fig. 3 ergibt, dass in Fig. 3 die Linie 14 nur sehr schwach und die Linie 13 überhaupt nicht zu erkennen ist. In Fig. 4 erscheinen sie als genau vermessbare Linien, da die Substanz 6 sowohl mit dem Innenumfang des Behälters 2 als auch mit dem Außenumfang des Objektes 1 in Kontakt ist. Auch innerhalb des Objektes sind noch Grauwert-Abstufungen zu erkennen, siehe Bezugszeichen 15.
Der Raum zwischen dem Innenumfang des Behälters 2 und dem Außenumfang des Objektes 1 ist in dieser Schnittebene B-B nicht von der Substanz 6 ausgefüllt, da die Schnittebene knapp oberhalb der mittleren Flüssigkeitsoberfläche verläuft. Fig. 5 zeigt den Verlauf der Schnittebene B-B schematisch in einer Vergrößerung. Die dünne Benetzung des Innenumfangs des Behälters 2 und des Außenumfangs des Objektes 1 erklärt sich durch die positive Haftspannung der Substanz, welche dazu führt, dass im Grenzbereich zwischen Substanz 6 und Kunststoff des Objektes 1 bzw. Kunststoff des Behälters 2 die Substanz 6 nach oben kriecht, so dass sich jeweils ein Randwinkel θ\ bzw. θi ausbildet.
Die metallischen Zuleitungen 4 sind in Fig. 4 in einem geringfügig helleren Grauwert als die Kunststoff-Ummantelung 14 des Objektes 1 oder der Innenumfang 13 des Kunststoff- Behälters 2 sichtbar. Dies zeigt, dass ein geringer, aber noch vorhandener Unterschied in der Schwächung von Röntgenstrahlen zwischen den metallischen Zuleitungen 4 und der Substanz 6 besteht. Ausstrahlende Linien 10 sind weniger stark ausgeprägt als bei der Darstellung in Fig. 3, da eine geringere Aufhärtung der Röntgenstrahlen vorliegt. Diese in Fig. 4 gezeigte Darstellung ermöglicht ein genaueres Vermessen des aus Materialien mit unterschiedlichem Schwächungskoeffizienten zusammengesetzten Objektes 1.
Das in Fig. 6 dargestellte rekonstruierte Bild zeigt einen Schnitt durch die Ebene C-C in Fig. 2. Die Röntgenstrahlen passieren hier eine größere Wegstrecke durch die Substanz 6, so dass eine starke Schwächung der Röntgenstrahlen erfolgt. Das im Zentrum des Behälters 2 angeordnete Objekt 1 ist kaum noch zu erkennen, so dass an Hand dieses Bildes keine genaue Vermessung vorgenommen werden kann. Ein Eintauchen des Objektes 1 in die Substanz 6 ergibt bei der gewählten Strahlintensität und der gewählten Weglänge durch die Substanz 6 eine zu starke Absorption der Röntgenstrahlen. Ein Vergleich zwischen den Aufnahmen in Fig. 3, 4 und 6 führt zu dem Ergebnis, dass das verwendete Objekt 1 bei den gewählten Parametern mittels Röntgenstrahlen sehr gut vermessen werden kann, wenn seine Oberfläche lediglich mit einer Röntgenstrahlen schwächenden Substanz benetzt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Vermessen eines Objektes (1 ; 103) mittels Röntgensensorik, die eine Röntgenstrahlquelle (101 ) aufweist, welche Röntgenstrahlen (102) in Richtung zum Objekt (1 ; 103) aussendet, und einen Detektor (106) aufweist, welcher die Röntgenstrahlen (102) erfasst, wobei die Oberfläche des Objektes (1 ; 103) mit einer Substanz (6) in Kontakt gebracht wird, welche einen Röntgenstrahl- Schwächungskoeiϊizienten besitzt, der höher ist als der Röntgenstrahl- Schwächungskoeffizient des Materials der Oberfläche des Objektes (1 ; 103).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine Substanz (6) verwendet wird, welche einen Röntgenstrahl-Schwächungskoeffizienten besitzt, der höher oder niedriger ist als der Röntgenstrahl-Schwächungskoeffizient jedes im Inneren des Objektes (1 ; 103) enthaltenen Materials, welches nicht in der Oberfläche des Objektes (1 ; 103) enthalten ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Substanz (6) ein Fluid oder ein Pulver verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberfläche des Objektes (1 ; 103) mit der Substanz (6) derart in Kontakt gebracht wird, indem das Objekt (1 ; 103) in die Substanz eingetaucht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberfläche des Objektes (1 ; 103) mit der Substanz derart in Kontakt gebracht wird, indem das Objekt (1 ; 103) mit der Substanz (6) benetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Substanz (6) Jod oder Barium aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Substanz (6) eine wässrige Lösung zum Einsatz kommt, welche ein gelöstes Salz auf Basis von Jod und einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall aufweist.
8. Verwendung einer Substanz (6) zur Schwächung von auf ein zu vermessendes Objekt (1 ; 103) gerichteten Röntgenstrahlen (102), wobei die Substanz (6) mit einer Oberfläche eines zu untersuchenden Objektes (1 ; 103) in Kontakt gebracht wird.
9. Verwendung gemäß Anspruch 8, wobei die Substanz (6) Jod aufweist.
PCT/EP2007/006402 2006-08-05 2007-07-19 Verfahren zum vermessen eines objektes mittels röntgensensorik Ceased WO2008017369A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006036692A DE102006036692A1 (de) 2006-08-05 2006-08-05 Verfahren zum Vermessen eines Objektes mittels Röntgensensorik
DE102006036692.1 2006-08-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008017369A2 true WO2008017369A2 (de) 2008-02-14
WO2008017369A3 WO2008017369A3 (de) 2008-04-10

Family

ID=38776364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/006402 Ceased WO2008017369A2 (de) 2006-08-05 2007-07-19 Verfahren zum vermessen eines objektes mittels röntgensensorik

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006036692A1 (de)
WO (1) WO2008017369A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180245912A1 (en) * 2016-01-14 2018-08-30 Everbright Innovations Limited Method of measuring the interior volume of an object
US10845615B2 (en) 2016-09-29 2020-11-24 Marel Iceland Ehf Method of generating a three dimensional surface profile of a food object

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1939829A (en) * 1929-05-13 1933-12-19 Gen Electric X Ray Corp Method and means of radiography
GB2017468B (en) * 1978-02-14 1982-08-18 De Beers Cons Mines Ltd Radiography
US5185773A (en) * 1991-07-19 1993-02-09 General Motors Corporation Method and apparatus for nondestructive selective determination of a metal
DE4438993C2 (de) * 1994-10-31 1998-02-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Bestimmung der Außenkontur und Abmessungen von Körpern

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006036692A1 (de) 2008-02-07
WO2008017369A3 (de) 2008-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10143131B4 (de) Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren
DE102005006895B4 (de) Röntgendiagnostikeinrichtung sowie Verfahren zu deren Regelung
DE19950794A1 (de) Röntgeneinrichtung und Verfahren zur Beeinflussung von Röntgenstrahlung
EP1127546B1 (de) Computertomograph zur Ermittlung des Impulsübertrags-Spektrums in einem Untersuchungsbereich
DE102012217301B4 (de) Kombination aus Kontrastmittel und Mammographie-CT-System mit vorgegebenem Energiebereich und Verfahren zur Erzeugung tomographischer Mammographie-CT-Aufnahmen durch diese Kombination
DE102012204980B4 (de) Verfahren zur Rekonstruktion von CT-Bildern mit Streustrahlenkorrektur, insbesondere für Dual-Source CT-Geräte
DE102006035677A1 (de) Verfahren und CT-System zur Erkennung und Differenzierung von Plaque in Gefäßstrukturen eines Patienten
DE2544354A1 (de) Verfahren zur bestimmung der dichte von koerpern mittels durchdingender strahlen und geraet zu seiner durchfuehrung
DE2846702A1 (de) Verfahren und einrichtung fuer die stoerungsfreie materialpruefung, insbesondere zum feststellen der rotfaeule und anderer baumerkrankungen
DE102005027436B4 (de) Verfahren zur Berechnung von absorberspezifischen Gewichtungskoeffizienten und Verfahren zur Verbesserung eines von einem Absorber abhängigen Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses in einem von einer Röntgeneinrichtung erzeugten Röntgenbild eines zu untersuchenden Objektes
DE102007016370A1 (de) Verfahren und eine Messanordnung zum Erzeugen von dreidimensionalen Bildern von Messobjekten mittels invasiver Strahlung
EP0153786A2 (de) Röntgengerät
DE3145046A1 (de) "verfahren und einrichtung zum erzeugen einer darstellung einer stroemungsmittelstroemung innerhalb eines hohlkoerpers"
DE2720840A1 (de) Kollimator zur verringerung der strahlungsbelastung und zur verbesserung der aufloesung von strahlungsdiagnostischen schichtdarstellungen
DE102010042683B4 (de) Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Röntgenstrahlung sowie Rechenprogramm und Datenträger
DE10160613A1 (de) Röhrenseitig modifiziertes bildgebendes Röntgengerät
DE102006019923A1 (de) Verfahren zur Streustrahlungskorrektur bei einem Röntgen-CT und Röntgen-CT zur Anwendung dieses Verfahrens
DE102007043820B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Korrekturwerts einer Bremsfleckposition einer Röntgenquelle einer Messanordnung sowie eine Messanordnung zum Erzeugen von Durchstrahlungsbildern
DE102017102254A1 (de) Verfahren zum dimensionellen röntgenographischen Messen, insbesondere mittels Computertomographie, und Röntgen-Computertomograph
WO2017092835A1 (de) Tomografieanlage und verfahren zum erzeugen einer abfolge von volumenbildern eines gefässsystems
DE102007046281A1 (de) Verfahren und Recheneinheit zur Messung der Flussgeschwindigkeit eines Kontrastmittels in einem Gefäß eines Patienten
DE102009057716A1 (de) Rauschreduktion bei Dual-Source CT Aufnahmen
WO2008017369A2 (de) Verfahren zum vermessen eines objektes mittels röntgensensorik
DE102004031169A1 (de) Röhrenseitig modifiziertes bildgebendes Röngtengerät
DE2920051C2 (de) Röntgengerät zur Ermittlung der Absorptionsverteilung in einem ebenen Untersuchungsbereich

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07786174

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07786174

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2