eu-radiographie zur l - jt2015.dgzfp.dejt2015.dgzfp.de/portals/jt2015/bb/di2c2.pdf · 1....
TRANSCRIPT
DACH
Lizenz: ht
Norm
Kurzf
Die Erdurch Fall istvon derschwRadiogZugangSchlitzdieser ObjektAngestMateriRöntgeLuftfrabeinhadetektiSpektrsowie erreichTechni
H-Jahrestagu
ttp://creativecomm
RönDete
ma WROBE1 BAM
fassung
rkennbarkeüberlappent. Im Vergle
dicht gepackwert. Die vographie zur g. Hierzu wzkollimator besonderen
te, sondern trahlte inneialien, welchenrückstreuachtcontainealtete, um ieren. Die brum an Ma
ebenfalls ehen. Abschlik für Unter
ung 2015 –
mons.org/license
ntgenrüektion
L
EL 1, SanjeeM Bundesa
it von Gefnde Objekte eich zum Pekten Luftfr
orliegende AUntersuchu
wird eine Rund Matrix
n Kamera edie Einflü
ere Details hes ein einz
u-Kamera daer durchgehier verste
bisher erzielaterialien (zeine Untersließend wirrsuchungen
Di.2.C.2
s/by-nd/3.0/de/
ückstrn von GLuftfah
evareddy KOanstalt für M
(norma
fahrstoffen wie es bei
ersonengeprachtcontainArbeit präseung großer Röntgenrückxdetektor füerfolgt nichüsse aus de
werden abzigartiges Carstellt. Da
eführt, weleckte Gefahlten Ergebnz.B. Metallscheidung zd der Vortein der Luft
1
reu-RaGefahhrtsich
OLKOORI
Materialforsa.wrobel@b
in einem Di der Handgpäck ist die Anern durch entiert einenObjekte mikstreu-Kam
für die Bildht nur aufgrer Umgebunbgebildet a
Charakteristiazu wurden cher u.a.
ahrstoffe innisse dieser le, Kunststozwischen Fleil und Anwt- und Seeve
adiogrhrstoffherhei
1, Uwe ZSCschung und bam.de)
DurchstrahlgepäckkontrAuswertung
die höhern neuen Ansit gewisser
mera mit eindgebung einrund der Dng spielen aber auch Sikum in derExperimenElektronik
nnerhalb sicTechnik zeoffe, Organlüssigkeitenwendungsmerkehrssiche
raphiefen fürit
CHERPEL 1
–prüfung, B
ungsbild wrolle an Flug von Durchre Komplexsatz in der REindringtie
nem spezielngesetzt. Di
Dichte der zhierbei ebe
Schatten voBildgebung
nte an einemBauteile u
chtbar zu eigen die Fänisches Man und Fests
möglichkeiteerheit disku
e zur r die
1, Uwe EWEBerlin
wird eingescughäfen häuhstrahlungsxität des IRöntgenrücefe bei einsell geschwuie Bildgebuzu untersucenfalls eineon absorbieg der entwim dicht gepund Gegenmachen bz
ähigkeit ein aterial) abzustoffen in Ben der verwutiert.
ERT 1
chränkt ufig der sbildern Inhaltes ckstreu-eitigem
ungenen ung mit henden
e Rolle. erenden ckelten packten nstände zw. zu breites
ubilden Bild zu
wandten
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Röntgenrückstreu-Radiographie zur Detektion vonGefahrstoffen für die Luftfahrtsicherheit
N. Wrobel, S. Kolkoori, U.Zscherpel, U. Ewert
BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfungBerlin, Deutschland
Fachbereich 8.3 Radiologische Verfahren
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Containersicherheit
Flughafensicherheit Luftfrachtsicherheit
Logistik
Detektion von Explosivstoffen in Gepäck und Cargo-Containern mit einseitigen Zugang
Identifizierung von gefährlichen Flüssigkeiten in einer komplexen Umgebung
Notwendigkeit für neue Röntgenrückstreu-Bildgebung
Motivation
2
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Bleistift-strahl Detektor
Objekt
Röntgenquelle
Objekt
Lochblenden-kamera
Detektor
„Bleistiftstrahl“-Technik Lochblenden-Kamera
Großflächige und empfindlicheDetektoren
Festgelegte Geometrie und eineEinstrahlrichtung
Diaphragma so dünn wie möglichfür große Blickwinkel
lange Messzeiten
wenig geeignet für X-rays >200keV
Bestehende Methoden und ihre Grenzen
(A) (B)
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Gliederung
• Prinzip zur Bildgebung mit der Röntgenrückstreu-technik
• Konstruktion der portablen Röntgenrückstreu-Kamera
• Experimenteller Aufbau und Datenerfassung
• Experimentelle Validierung der entwickelten Technik für die Luftsicherheit
Detektion gefährlicher Materialien in Gepäck, Cargo und elektronischen Bauteilen
• Zusammenfassung und Ausblick
Gliederung:
3
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Röntgenröhre
Testobjekt
spezieller Schlitzkollimator
Matrix-Detektor
Rückstreubild
“Rückstreu-Kamera”
gestreuterStrahl
einfallender Kegelstrahl
Prinzip der Bildgebung mit der Röntgenrückstreu-Technik:
Prinzip der Bildgebung
Schlitzkollimator für die Bildgebung, Deutsches Patent, DE 10 2005 029 674, BAM.
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Geschwungener Schlitzkollimator
* K. Osterloh et al., Schlitzkollimator für Röntgenrückstreu-Bildgebung, Patent, DE 10 2005 029 674, BAM.
50 cm
50 cm
50 cm
Passage der gestreuten Strahlung durch einen speziell geschwungenen Schlitz in Analogie zu einer Mehrfachlochblende
4
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Eigenschaften der Rückstreu-Kamera
Variable Schlitzbreite (0.1 mm-2 mm)Gewicht : ~ 50 kgMaterial: Wolfram
Belichtungszeit: < 60 sec Strahlungsenergie: 50 keV to 1 MeV
Anwendung: Sicherheit in der Luftfahrt
Rückstreu-Kamera Rückansicht
Diaphragma mit einer geschwungenen Schlitzblende
weitwinklige Blendenöffnung
kurze Belichtungszeit (< 60 s)
geeignet für die Abschirmung von hoch energetischer Röntgenstrahlung und Gamma-Strahlung
verbesserte Bildqualität
Schlitz-öffnung
Detektor-Abschirmung
Passage der zurückgestreuten Strahlung
Konstruktion der Schlitzkamera
S. Kolkoori et al., Journal of Instrumentation, Vol.8 , pp: 1-17, 2013
Matrix-Detektor
Pixelgröße: 143µm
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Experimenteller Aufbau
Röntgenröhre 420kV(GE ISOVOLT TitanE)
Testobjekt
Rückstreu-Kamera
Detektor-Abschirmunug
Einflussfaktoren auf die Qualität der Rückstreubilder:
a. Schlitzöffnung c. Strahlungsenergie
b. Blickwinkel der Kamera d. Belichtungszeit
5
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Experimentelle Ergebnisse
Testobjekt Rückstreubild
Möglichkeit zur Abbildung von Materialien mit geringer und hoher Dichte/Kernladungszahl, von Metallen und Plastik (organische und anorganische Materialien)
420 kV, 10 mA, 5 min, Schlitzbreite: 0.8 mm
1. Holz
2. PE Vial mit Wasser
3. Spirale (Fe)
4. Stahlblock
5. Plexiglas
6. Wachs
7. Cu
8. Al
9. Pb
10. Cu-Draht
11. PVC mit Löchern
12.Elektronikbauteil
13. Batterien
14. Plastikrohr
15. Stahl-Klemme
1 2 3
4 56
7
89
10
11
12 13 14
15
verschiedene Blickwinkel
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Anwendung in der Gepäckprüfung
verstecktes gefährliches Material
RöntgenrückstreubildRegion of Interest
Röntgenquelle
Rückstreu-Kamera
Koffer
6
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Rückstreu-Untersuchungen an Cargo
Holzbehälter
RückstreubildExperimenteller Aufbau
Detektion von verdächtigen Objekten und Bedrohungen in Cargo ist möglich mit dieser Technik
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Festplatte mit versteckten Bedrohungen Rückstreubild hinter 2mm Al
versteckte gefährliche Gegenstände und Materialien in Elektronik-Bauteilen können detektiert werden
Untersuchung von Elektronik-Bauteilen
1
2
7
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Nitromethan Glycerin
Al-Platte mit Schweißnaht
Paket
leere Flasche
Nitromethan GlycerinGlycerin
Gefährliche Materialien können in einer komplexen Umgebung identifiziert werden
Gute Unterscheidung zwischen Feststoffen und Flüssigkeiten
Al-Platte Al-Platte
Anwendungen in der Frachtprüfung
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Inspektion von Objekten in einer komplexen Umgebung
Al-Platte mit Schweißnaht
Al-Platte mit Löchern
Röntgenrückstreu-Bild
Bildgebung der Glasflaschen mit gefährlichem Material auch möglich in einer komplexer, dicht gepackter Umgebung
Surrogat für fl. Explosivstoffe
8
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
1. einfallende Strahlung 2. äußere Hülle3. dichtes Material im
Inneren 4. zurückgestreute
Strahlung 5. Detektorsignal
freistehendes Mobiltelefon Rückstreubild
Mobiltelefon vor Wassergefäß
Innenliegende Details aus absorbierendem Material werden als Silhouette sichtbar
Einflüsse aus der Umgebung müssen bei der Bildgebung berücksichtigt werden
Spezielle Vorteile der Rückstreu-kamera
1. einfallende Strahlung 2. äußere Hülle3. dichtes Material im
Inneren 4. zurückgestreute
Strahlung 5. Detektorsignal6. Wassergefäß
DACH Tagung 11.-13. Mai 2015, Salzburg BAM 8.3 Radiologische Verfahren
Zusammenfassung
Neue Inspektions-Technik bei nur einseitigem Zugang
Fähigkeit zur Detektion von gefährlichen Materialien in der Gepäckprüfung, Frachtprüfung und bei Elektronik-Bauteilen
Entwicklung einer Mehrfachschlitzblenden-Kamera für dieRöntgenrückstreu-Technik
Dual-Energy Röntgenrückstreu-Bildgebung für die Materialdiskriminierung
Möglichkleit zur Identifizierung von internen Details aus absorbierendem Material
Ausblick
9