Bei der digitalen Radiographie, d.h. beim digitalen Röntgen, entsteht sofort ein digitales Röntgenbild auf einem Computerbildschirm. Bei dieser fortschrittlichen Form der Röntgenprüfung werden röntgenempfindliche Platten verwendet, um während der Untersuchung des Objekts Daten zu erfassen, die sofort auf einen Computer übertragen werden, ohne dass eine Zwischenkassette erforderlich ist. Die einfallende Röntgenstrahlung wird durch einen Detektorsensor in eine äquivalente elektrische Ladung und dann in ein digitales Bild umgewandelt.
Im Vergleich zu anderen bildgebenden Geräten liefern Flachdetektoren, die auch als Digital-Detektor-Arrays (DDAs) bezeichnet werden, qualitativ hochwertige digitale Bilder. Sie weisen oft ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis und einen verbesserten Dynamikbereich auf, was eine hohe Empfindlichkeit für radiografische Anwendungen ermöglicht.
Flachdetektoren arbeiten nach zwei verschiedenen Ansätzen, nämlich der indirekten und der direkten Konversion. Flachdetektoren mit indirekter Konversion haben eine Szintillator-Schicht, die Röntgenphotonen in Photonen des sichtbaren Lichts umwandelt, und eine Photodiodenmatrix aus amorphem Silizium, um die Lichtphotonen anschließend in eine elektrische Ladung umzuwandeln. Diese Ladung ist proportional zur Anzahl und Energie der Röntgenphotonen, die mit dem Detektorpixel wechselwirken, und damit zur Menge und Dichte des Materials, das die Röntgenstrahlen absorbiert hat.
Direktkonversions-Flachdetektoren verwenden einen Photoleiter wie amorphes Selen (a-Se) oder Cadmiumtellurid (Cd-Te) auf einer Multi-Mikro-Elektrodenplatte, die die höchste Schärfe und Auflösung bietet. Die Informationen auf beiden Detektortypen werden von Dünnschichttransistoren ausgelesen.
Bei der direkten Umwandlung werden die Röntgenphotonen beim Auftreffen auf den Photoleiter, z. B. amorphes Selen, direkt in elektronische Signale umgewandelt, die verstärkt und digitalisiert werden. Da kein Szintillator vorhanden ist, gibt es hier keine seitliche Streuung der Lichtphotonen, was ein schärferes Bild gewährleistet. Dies unterscheidet sie vom indirekten Aufbau.
Digitale Radiographie-Detektoren für die direkte und die indirekte Umwandlung
Wenn ein Flachdetektor mit einem geeigneten Manipulator und einer Bildverarbeitungssoftware gekoppelt wird, kann er für die Röntgen-Computertomographie (CT) verwendet werden und ein 3D-Bild der äußeren und inneren Struktur des Prüfobjekts erzeugen.
Eine andere Art von digitalen Röntgendetektoren sind lineare Detektorarrays (LDAs). Diese bestehen aus einer einzigen Reihe von Röntgendetektionspixeln und nicht aus einer Matrix. Der LDA und das zu prüfende Objekt müssen sich relativ zueinander bewegen, um ein 2D-Röntgenbild zu erzeugen. LDAs eignen sich für die Prüfung von Objekten, die sich auf einem Förderband bewegen.
Siehe auch: TWIs Ressourcen
Was sind die Vorteile der digitalen Radiographie?
Die digitale Radiographie bietet für die zerstörungsfreie Prüfung von Werkstoffen und Werkstücken viele Vorteile, darunter:
- Kürzere Belichtungszeiten
- Anwendungen in Echtzeit
- Einsatz von Analysewerkzeugen und Fehlererkennungssoftware
- Verbesserte Detailerkennbarkeit
- Verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise Ratio, SNR) und verbesserte Linearität
- Verkürzte Inspektionszeit, da keine chemische Verarbeitung des Films erforderlich ist
- Eliminierung der chemischen Verarbeitung, daher umweltfreundlich
- Digitale Bildverbesserung und Datenspeicherung
- Höhere Produktivität
- Tragbarkeit
- Ein größerer Dynamikbereich ermöglicht die Inspektion mehrerer Dicken in einer Aufnahme
- Unmittelbare Rückmeldung
- Einfache elektronische Übermittlung an Kunden
Was ist der Unterschied zwischen digitaler und computergestützter Radiographie?
Digitale Radiografie-Systeme verwenden Aktivmatrix-Flachbildschirme oder lineare Detektorarrays, die aus einer Detektionsschicht bestehen, die über einem aktiven Matrix-Array aus Dünnfilmtransistoren und Fotodioden aufgebracht ist. Die Bilder der digitalen Radiographie werden in Echtzeit in digitale Daten umgewandelt und stehen innerhalb von Sekunden zur Analyse zur Verfügung.
Anstelle eines herkömmlichen Röntgenfilms verwenden die Kassetten für die computergestützte Radiographie fotostimulierte Lumineszenz-Schirme, um das Röntgenbild zu erfassen. Die Computerradiographie-Kassette wird in ein Lesegerät eingelegt, das die gespeicherten Daten in ein digitales Bild umwandelt. Die Speicherfolien für die Computerradiographie sind flexibel und benötigen keine starre Halterung. Es sind flexible Kassetten erhältlich, mit denen der Detektor auch in gekrümmten Bereichen eingesetzt werden kann.
Obwohl sowohl die computergestützte Radiographie als auch die digitale Radiographie einen größeren Dosisbereich haben und zur Rauschunterdrückung nachbearbeitet werden können, hat das digitale Röntgen viele Vorteile gegenüber der Computerradiographie. Die digitale Radiographie verbessert den Arbeitsablauf, da sie sofort eine höhere Bildqualität liefert und gleichzeitig eine bis zu dreimal höhere Dosisleistung als die Computerradiographie bietet. Durch die ständigen technologischen Fortschritte und die Preisreduzierung wird die digitale Radiographie immer mehr zur bevorzugten Wahl für Anwender der zerstörungsfreien Prüfung.
Anwendungen der digitalen Radiographie
Wie bei allen zerstörungsfreien Prüfverfahren gibt es auch für die digitale Radiographie zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, darunter:
- Prüfung von Luft- und Raumfahrtprodukten
- Nachweis von Korrosion unter der Isolierung (CUI) in der petrochemischen Industrie, der Öl- und Gasindustrie und der Stromerzeugung
- Erkennung von beschleunigter Korrosion durch Strömung
- Erkennung von Fremdkörpern
- Guss- und Schweißnahtprüfung
- Inspektion von Verbundwerkstoffen und faserverstärkten Komponenten
- Produkt- und Prozessentwicklung
Einblicke und weiterführende Informationen
Wie kann TWI helfen?
TWI arbeitet seit langem in einer Reihe von Industriezweigen an zerstörungsfreien Prüfverfahren wie der digitalen Radiographie. TWI bietet seinen Mitgliedern Dienstleistungen im Bereich der digitalen Röntgenprüfung sowie maßgeschneiderte digitale Prototyp-Radiographie-Systeme und Beratungsdienstleistungen an.