Bei der Suche nach dem optimalen Flachdetektor geht es nicht nur um eine möglichst hohe Auflösung. Mit unserem hochenergetischen und hochauflösenden Computertomografen FF85 CT bieten wir zwei verschiedene Detektoren an. Und ich möchte Ihnen zeigen, warum diese für Ihre Anwendungen am besten geeignet sind und warum wir trotzdem bei 139 µm bzw. 150 µm Pixelabstand statt bei 100 µm bleiben.

Je nach Ihren Anforderungen haben Sie die Wahl:

Der Detektor 4343HE ist unsere Hochenergie-Version, die aufgrund der seitlich angebrachten Elektronik und der vollständigen Abschirmung mit bis zu 600 kV eingesetzt werden kann. Der Pixelabstand beträgt 139 µm, die Pixelmatrix ist 3072 x 3072. Sie hat eine Bildrate von vier Bildern pro Sekunde bei voller Auflösung und 15 Bildern pro Sekunde im Binning-Modus. Die aktive Fläche beträgt ca. 43 x 43 cm.

Der Detektor 4343N hat die gleiche Technik wie der Detektor 4343CT, der in den Systemen FF35 CT und FF20 CT eingesetzt wird. Der Pixelabstand beträgt 150 µm, die Pixelmatrix ist 2880 x 2880. Der große Vorteil des 4343N ist, dass die Elektronik viel empfindlicher und linearer und die Bildrate viel höher ist: 15 Bilder pro Sekunde bei voller Auflösung im Vergleich zu den vier Bildern des 4343HE, was bedeutet, dass er viel schneller ist. Aufgrund der internen Abschirmung ist er derzeit nur für bis zu 450 kV verfügbar.

Für unser gemeinsames Verständnis:

Der Pixelabstand ist der Abstand zwischen dem Mittelpunkt eines Pixels und dem Mittelpunkt seines Nachbarpixels. Je kleiner der Abstand ist, desto höher ist die Auflösung der Bilder.

Die Pixelmatrix bezeichnet die Anordnung und Anzahl der Pixel im Detektor. Je mehr Pixel ich habe, desto höher ist die Auflösung.

Wenn Sie den Binning-Modus verwenden, werden die Pixel zu Pixelblöcken von 2 mal 2 zusammengefügt. Diese Methode führt zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis, einer schnelleren Bildrate und einer Verringerung der Datenmenge. Folglich bedeutet dies eine geringere Auflösung. Die Frames sind die vom Detektor aufgenommenen Einzelbilder. Je mehr Bilder pro Sekunde aufgenommen werden, desto schneller arbeiten der Detektor und das CT-System.

Lassen Sie uns einige Berechnungen anstellen:

In früheren CT-Systemen wurden Detektoren mit einem Pixelabstand von 200 µm verwendet, und niemand kann bestreiten, dass die Auflösung von 200 µm für die heutigen Anforderungen nicht mehr ausreichend ist. Viele fragen heute nach einer Auflösung von 100 µm in einem 400 mm x 400 mm großen Detektor. Wir sind jedoch davon überzeugt, dass 139 µm und 150 µm derzeit die optimalen Auflösungen für die Prüf- und Nachbearbeitungsaufgaben der CT-Anwender sind.

Bitte sehen Sie sich das an:

Die Datei eines einzelnen CT-Scans z. B. eines Kolbens mit einem Detektor mit 200 µm Pixelabstand und einer Pixelmatrix von 2048 x 2048 hat eine Größe von 16 GB. Wenn wir auf einen Pixelabstand von 150 µm heruntergehen, haben wir bereits eine 46 GB große CT-Datei mit einer Pixelmatrix von 2880 x 2880. Der 100µm-Detektor und 4096 x 4096 Pixel ergeben eine CT-Dateigröße von 134 GB.

Gehen wir davon aus, dass wir mit einem PC mit 512 GB RAM arbeiten, der bereits recht leistungsstark ist. Benötigt man nun eine horizontale Scanfeld-Erweiterung (wegen eines großen Prüfteils), erhöht sich die Dateigröße mit einem 200µm-Detektor auf 107 GB, mit einem 150µm-Pixelpitch-Detektor haben wir 307 GB Scandaten, und mit 100 µm haben wir bereits eine CT-Dateigröße von 857 GB. Das bedeutet, dass bei einer PC-Konfiguration von 512 GB eine einfache horizontale Scanfelderweiterung mit einem 100 µm Detektor mit 4096 x 4096 Pixeln nicht mehr möglich ist. Je nach Rekonstruktionsalgorithmus könnten die Daten vielleicht rekonstruiert werden, aber es besteht weder die Möglichkeit, sie in voller Auflösung zu öffnen, noch irgendwelche Analysen, wie z.B. Defektdetektionen, durchzuführen. Die Datengröße bei einer einfachen Scanfeld-Erweiterung ist mit einem 100µm-Detektor zu groß. Um diese Probleme bei der Verwendung eines 100µm-Detektors und einer Scanfeld-Erweiterung zu vermeiden, könnte man den Binning-Modus verwenden. Allerdings hätte man dann einen Pixelabstand von 200 µm, was vor mehr als 10 Jahren Stand der Technik war.

Wenn wir zusätzlich eine 2-fache vertikale Scanfeld-Erweiterung benötigten, würde die Dateigröße 214 GB mit einem 200µm-Detektor, 614 GB mit einem 150µm-Detektor und 1,7 TB mit einem 100µm-Detektor betragen. Selbst mit einem PC mit 1 TB Speicher (1024 GB RAM) wäre es nicht möglich, die Datei zu öffnen oder eine Fehlererkennung mit VGSTUDIO MAX usw. durchzuführen. Und eine dreifache Scanfeld-Erweiterung würde bei einem Detektor mit 100 µm Pixelabstand ca. 2,5 TB ergeben. Für eine Scanfeld-Erweiterung oder generell für die Prüfung großer Teile mit voller Auflösung ist das eine Unmöglichkeit.

Bei einer Speicherkapazität von 1024 GB RAM wird deutlich, dass der Pixelabstand von 139 µm oder 150 µm die optimale Auflösung zum Arbeiten ist, da alle Scanfeld-Erweiterungen noch möglich sind und Sie die volle Auflösung Ihres CT-Systems nutzen.

Schaumanalyse, mit freundlicher Genehmigung von IKT Stuttgart
-> Beachten Sie auch unseren Blog-Beitrag 'CT für die Analyse von Kunststoffen'

Fazit:

Wenn Sie vorhaben, ein CT-System anzuschaffen, und evaluieren, welcher Detektor Ihre Anforderungen am besten erfüllt, ist es nicht immer die höchste Auflösung, die Sie brauchen. Bedenken Sie, dass alle Funktionen Ihres CT-Systems auf die variabelste Weise zusammenarbeiten müssen, um optimale Ergebnisse für all Ihre Prüfteile zu erzielen.