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Röntgentomographie / Computertomographie


Dipl.-Ing. Andreas Szentivanyi

MSc., Dipl.-Ing. Tanja Wadouh

 

Die Röntgentomographie (auch Computertomographie, abgekürzt CT) ist eines der tomographischen Messverfahren, die am Institut für Verfahrenstechnik der Universität Hannover eingesetzt und weiterentwickelt werden. Anfang der siebziger Jahre wurde die Röntgentomographie für die medizinische Diagnostik entwickelt. Dies ist nach wie vor ihr Haupteinsatzgebiet. Mittlerweile wird sie zunehmend auch in der Material- und Bauteilprüfung und zur Oberflächenrückführung (reverse engineering) eingesetzt. Die Verfahrenstechnik ist ein neues Anwendungsgebiet für die Röntgentomographie.

 

Röntgenstrahlung ist kurzwellige elektromagnetische Strahlung. Sie durchdringt Materie in begrenztem Maße. Röntgentomographie basiert ebenso wie die herkömmliche Radiographie auf der Durchstrahlung des Messobjekts und dem Messen der vom Messobjekt geschwächten Strahlung.

Bild 1: Prinzip der Radiographie

Bei der herkömmlichen Radiographie (Röntgendurchstrahlung) wird eine Projektion des Messobjekts erzeugt. Das dreidimensionale Messobjekt wird zweidimensional abgebildet. Dabei geht Information verloren. Objekte, die hintereinander im Strahlengang liegen, sind in der gemessenen Projektion überlagert. Ihre exakte Position kann nachträglich nicht mehr bestimmt werden.

Bild 2: Prinzip der Röntgentomographie

Die Röntgentomographie basiert ebenfalls auf der Durchstrahlung des Messobjekts. Allerdings wird bei der Tomographie das Messobjekt rotiert und nacheinander von unterschiedlichen Seiten durchstrahlt. Aus dieser Vielzahl von Projektionen wird anschließend mit Hilfe eines Computers ein Schnitt durch das Messobjekt rekonstruiert. Ein vollständiger dreidimensionaler Scan besteht aus einer Vielzahl solcher Schnitte durch das Messobjekt. Alternativ zur Rotation des Messobjekts können Röntgenröhre und Detektor um das unbewegte Messobjekt rotiert werden. Diese Variante wird vor allem in der medizinischen Röntgentomographie verwendet.

 

Die Röntgentomographie ist ein zerstörungsfreies Messverfahren. Das Messobjekt wird nicht beeinflusst, verändert oder gar zerstört. Es werden Informationen über Details des Messobjekts gewonnen, die für andere zerstörungsfreie Messtechniken unzugänglich sind (z.B. Einschlüsse im Material, Verbundmaterialien, Hinterschneidungen, Hohlräume, usw.).

 

Die folgenden Abbildungen zeigen beispielhaft unterschiedliche Anwendungen der Röntgentomographie aus den Bereichen Medizin, Material- und Bauteilprüfung und Verfahrenstechnik.

Bilder 3-5: Blutgefäße im Gehirn, Motorblock, Getriebegehäuse

Bilder 6+7: Ungeordnete Schüttung, strukturierte Packung

 

Am Institut für Verfahrenstechnik wird die Röntgentomographie als nicht-intrusives Messverfahren für komplexe mehrphasige Strömungen eingesetzt, um die räumliche Verteilung der einzelnen Phasen zu messen. Mit Hilfe eines Röntgentomographen wird die mehrphasige Strömung in Packungen und Schüttungen untersucht. Die Strömung in dreiphasig betriebenen Blasensäulen wird mit Hilfe der Dual-Energie-Röntgentomographie gemessen. Dies ist eine Erweiterung der oben beschriebenen Röntgentomographie. Dabei wird Röntgenstrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen verwendet. Dadurch können die lokalen Phasenanteile aller drei vorhandenen Phasen bestimmt werden. Hierfür wird ein speziell konstruierter Röntgentomograph am Institut aufgebaut.

 

Scan - Service

 

Das Institut für Verfahrenstechnik betreibt einen industriellen Röntgentomographen. Neben der Anwendung für Forschungsarbeiten stellt das Institut den Röntgentomographen auch Kunden zur Verfügung. Auftragsmessungen werden als Dienstleistung für Dritte durchgeführt. Objekte aus den verschiedensten Bereichen von Industrie und Forschung können gescannt werden.

 

Haben Sie eine konkrete Messaufgabe? Wollen Sie überprüfen, ob die Röntgentomographie für Ihre Aufgabe geeignet ist? Benötigen Sie tomographische Messungen, wollen aber keinen eigenen Tomographen beschaffen?

 

Wenden Sie sich bitte an: ameinkenimp.uni-hannover.de

 

Beispiele:

 

  • Zylinderkopf: Vermessen von inneren und äußeren Konturen, Prüfen auf Lunker, Poren und Einschlüsse
  • Wellen: Rückführen der Oberfläche in CAD-Systeme

  • Skulpturen: Rückführen von Konturen mit komplizierten Hinterschneidungen zur Vervielfältigung mit einem rapid prototyping Verfahren

  • Verfahrenstechnik: Benetzung von strukturierten Packungen und Schüttungen

  • Faserverstärkte Bauteile: Prüfen auf Delamination, Poren und Einschlüsse