Strahlungsresistenter Schadensprüfer

äglich 24 Stunden lang von Röntgenstrahlen durchleuchtet zu werden, wäre für Menschen lebensgefährlich. Industrielle Röntgenkameras zur Schadensprüfung müssen das aushalten. Pausenlos überprüfen sie fabrikneue Bauteile, die auf dem Fließband vorbei gleiten. Sie fahnden nach gefährlichen Schwachpunkten – Rissen in Autorädern oder verborgenen Lufteinschlüssen in Gussteilen.

Den Dauerbeschuss mit schädlicher Strahlung halten die meisten herkömmlichen, mehrere Zehntausend Euro teuren Spezialkameras je nach Beanspruchung jedoch nur einige Monate aus. Dann müssen sie ersetzt werden. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen haben jetzt die Röntgenkamera XEye entwickelt, die deutlich robuster ist: Zehn Jahre Lebensdauer sind nach ausführlichen Bestrahlungstests zu erwarten. Für die Industrieunternehmen bedeutet das eine gewaltige Kostenersparnis.

Röntgenkameras sind digitale Strahlungswandler. In der Prüf-Apparatur stehen sie der Röntgenquelle gegenüber. Dazwischen gleiten die Bauteile hindurch. Die von der Quelle ausgesandte Strahlung trifft in der Kamera auf den Szintillator, eine Materialschicht, die durch Röntgenquanten zum Leuchten angeregt wird. Das Lichtsignal wiederum wird von einer lichtempfindlichen, in Pixel unterteilten Schicht aufgenommen und in elektrische Impulse verwandelt.

Diese werden an-schließend digital weiterverarbeitet. Das Problem: Nicht nur der Szintillator wird von der Strahlung getroffen, sondern auch die dahinter liegende lichtempfindliche Schicht, die dadurch geschädigt wird. Manche Pixel fallen ganz aus. Andere werden träge und erholen sich nur noch langsam von der Anregung durch Szintillator-Lichtimpulse. Dadurch entsteht ein störendes Nachleuchten – ein Geisterbild. Die Kamera ist unbrauchbar. Die längere Lebensdauer ihrer Kamera erreichen die Forscher durch eine Reihe technischer Tricks. Dazu gehört eine Spezialoptik, die die lichtempfindliche Schicht vor der Röntgenstrahlung schützt. „Darüber hinaus kann XEye in nahezu beliebiger Größe gefertigt werden“, sagt Dr. Peter Schmitt, Abteilungsleiter Berührungslose Mess- und Prüfsysteme am IIS. „Möglich macht das eine modulare Bauweise, mit der sich die Bildschirmfläche einfach erweitern lässt.“

Ein Stahlröhren-Hersteller setzt XEye bereits für die Schweißnaht-Überprüfung ein. Sieben Bilder pro Sekunde liefert das Gerät derzeit bei einer Bildfläche von 20 mal 20 Zentimetern. Das ist schnell genug, um 100 Prozent der Produktion zu kontrollieren. In Planung sind am IIS derzeit Röntgenkameras mit bis zu 60 mal 60 Zentimeter Bildfläche, die mindestens 50 Bilder pro Sekunde liefern werden.

Ansprechpartner:
Dr. Peter Schmitt
Telefon: 0 91 31 / 7 76-72 50
Fax: 0 91 31 / 7 76-72 99
peter.schmitt@iis.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen