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Reinschauen ohne aufzumachen Teil 2 – Röntgenverfahren

16. Juni 2008 Claudia Arnold Kommentar verfassen

  1. Grundsätzliches – über Röntgenstrahlung und die Apparate
  2. Anwendungsbeispiele – von Medizin bis zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung

1. Grundsätzliches

Entdeckung der Röntgenstrahlen

Die populärwissenschaftliche Seite des DESY (Deutsches Elektronensynchrotron, Mitglied der Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, in Hamburg) erklärt die Entdeckung der Röntgenstrahlung, die zum ersten bildgebenden Verfahren in der Medizin wurde.

Röntgenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung mit einem Wellenlängenbereich von ca. 5 pm – 10 nm. Wenn Röntgenstrahlen Materie durchdringen, wird ihre Intensität in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke und der Ordnungszahl der Atome, die in ihrem Weg liegen, geschwächt. Schwerere Atome absorbieren die Strahlen stärker als leichtere. Das Calcium im Knochen bildet sich in der Kohlenstoff-Wasserstoff-Sauerstoffumgebung des umliegenden Gewebes deutlich ab, und das Titan aus „Nägeln“ (Osteosynthesematerial) ergibt noch gegen den Knochen einen starken Kontrast. Hier als Beispiel das Röntgenbild eines genagelten Oberschenkelhalses.

Hingegen bilden sich die 116 Kokainpäckchen im Magen-Darm-Kanal eines Bodypackers (Körperschmugglers) deutlich schwächer ab. Das Röntgenbild ist auf Zoll-Online zu sehen, ebenso der Text der gesamten Meldung.

Es ist also nicht, wie oft angegeben, nur die absolute Dichte des durchleuchteten Materials, die der Kontrast in der Röntgendarstellung ergibt. Die Dichteunterschiede lassen sich aber in ansonsten ähnlichen Umgebungen zur Darstellung nutzen.

Röntgenuntersuchungen in der Industrie werden zum Beispiel angewendet, um fremde Objekte (etwa Kunststoffpartikel, versengte Kanten, eventuell auch Holzspäne) in Lebensmitteln zu detektieren. Das funktioniert auch dann noch, wenn das fertige Produkt – etwa ein Müsliriegel – bereits in Plastikfolie, Papier oder gar dünne Aluminiumfolie verpackt ist. Partikel mit ähnlicher Dichte und Zusammensetzung (Haare, PE-Folie in Lebensmitteln) sind dagegen nicht zu sehen.

Genauso kann man mit der Röntgentechnik Füllstandskontrollen durchführen. Die Technik wird z. B. auch verwendet, um in der Pharmaproduktion fertige Blisterpackungen daraufhin zu untersuchen, ob alle Blasen gefüllt sind.

Die Röntgentechnik ist investitionsintensiv und erfordert die gesetzlich vorgeschriebenen Strahlenschutzmaßnahmen. Sie lohnt sich dann, wenn die gesuchten Strukturen auf anderem Wege nicht detektiert werden können. Insbesondere die Möglichkeit, mit der Technik in die Tiefe eines Bauteils dringen zu können, statt nur die Oberfläche zu prüfen, macht die Technik (noch) unverzichtbar.

Röntgenoptiken

Auf der Website der niederländischen Firma Cosine wird die Hochenergieoptik XEUS vorgestellt. Sie wird vor allem in der Astronomie angewendet.

Das Abbild erstellen

Einige Informationen über mögliche Detektoren:

  •  Mini-Tutorial über Röntgendetektoren
  • Strahlungsdetektoren, Seite der Lawrence Berkeley National Laboratories

2. Anwendungsbeispiele

Radiographie für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Das ziemlich ausführliche Vorlesungsskript der Uni Stuttgart behandelt die Durchstrahlungsprüfung, die Ultraschallprüfung und andere Methoden.

Radiographie und Tomographie

Auf der Website der Forschungsneutronenquelle der Technischen Universität München sind räumlich aufgelöste Bilder eines Automotors und eines Knieschützers zu sehen.

Automobil, Luftfahrt, Behälterbau

Defekte in Metallen lassen sich besonders gut mit Röntgentechnik abbilden. Der folgende Hersteller zeigt die Anwendungen seiner Technik in verschiedenen Industriebereichen. Die Dimensionen Reichen von Kesseln und Pipelines bis zu Details auf Mikrochips.

Personenkontrolle und Suche nach Sprengstoffen in der Luftfahrt

Bericht vom Fraunhofer Symposium FUTURE SECURITY über den aktuellen Stand und zukünftige Entwicklungen in der Sicherheitskontrolle an Flughäfen. Sie können dort sehen, wie die Handgranate in Ihrem Koffer auf dem Röntgenschirm aussieht, und woran das Sicherheitspersonal Goudakäse von Plastiksprengstoff unterscheiden kann (ohne aufzumachen, versteht sich).

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Analysieren - messen - regeln, Blog, Werkstoffe Analytik

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