Bei der Suche nach dem optimalen Flachbilddetektor kommt es nicht allein auf die höchstmögliche Auflösung an. Unser hochenergetisches und hochauflösendes Computertomographiesystem YXLON FF85 CT bietet zwei verschiedene Detektorarrays. Ich möchte Ihnen zeigen, warum diese optimal für Ihre Anwendungen geeignet sind und warum wir weiterhin auf Pixelabstände von 139 µm bzw. 150 µm anstelle von 100 µm setzen.

Entsprechend Ihren Anforderungen haben Sie die Wahl:

Der Detektor 4343HE ist unsere Hochenergieversion, die dank ihrer seitlich angebrachten Elektronik und der vollständigen Abschirmung bis zu 600 kV eingesetzt werden kann. Der Pixelabstand beträgt 139 µm. Aktiver Bereich Detektor Die Auflösung beträgt 3072 x 3072 Pixel. Die Bildrate liegt bei vier Bildern pro Sekunde in voller Auflösung und bei 15 Bildern pro Sekunde im Binning-Modus. Die aktive Fläche beträgt ca. 43 x 43 cm.

Der Detektor 4343N verwendet die gleiche Technik wie der Detektor 4343CT, der mit dem YXLON FF35 CT und die YXLON FF20 CT-Systeme. Der Pixelabstand beträgt 150 µm. Aktiver Bereich Detektor Die Auflösung beträgt 2880 x 2880 Pixel. Der große Vorteil des 4343N liegt in der deutlich höheren Empfindlichkeit und Linearität der Elektronik sowie der wesentlich höheren Bildrate: 15 Bilder pro Sekunde in voller Auflösung im Vergleich zu den vier Bildern des 4343HE. Das bedeutet eine deutlich höhere Geschwindigkeit. Aufgrund der internen Abschirmung ist er derzeit nur bis zu einer Spannung von 450 kV verfügbar.

Zur gemeinsamen Übereinkunft:

Der Pixelabstand ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Pixel. Je kleiner dieser Abstand, desto höher ist die Auflösung der erzielten Bilder.
Der Aktiver Bereich Detektor Das bedeutet die Anordnung und die Anzahl der Pixel im Detektor. Je mehr Pixel, desto höher die Auflösung.
Im Binning-Modus werden Pixel zu 2x2-Pixelblöcken zusammengefasst. Dies führt zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis, einer höheren Bildrate und einem geringeren Datenvolumen. Folglich verringert sich die Auflösung. Die Frames sind die Einzelbilder, die vom Detektor aufgenommen werden. Je mehr Frames pro Sekunde erfasst werden, desto schneller arbeiten der Detektor und das CT-System.

Lasst uns einige Berechnungen durchführen:

In früheren CT-Systemen wurden Detektoren mit einer Pixelgröße von 200 µm verwendet, und es ist unbestritten, dass diese Auflösung den heutigen Anforderungen nicht mehr genügt. Viele Anwender fordern heutzutage eine Auflösung von 100 µm in einem 400 mm x 400 mm großen Detektor. Wir sind jedoch überzeugt, dass 139 µm und 150 µm aktuell die optimalen Auflösungen für die Inspektions- und Nachbearbeitungsaufgaben von CT-Anwendern darstellen.
Bitte schauen Sie sich das an:

Die Datei eines einzelnen CT-Scans, z. B. eines Kolbens, mit einem Detektor mit 200 µm Pixelabstand und einem Aktiver Bereich Detektor Eine CT-Datei mit 2048 x 2048 Pixeln hat eine Größe von 16 GB. Bei einer Pixelgröße von 150 µm beträgt die Dateigröße bei einer Auflösung von 2880 x 2880 Pixeln bereits 46 GB. Aktiver Bereich Detektor Der 100 µm Detektor und die 4096 x 4096 Pixel ergeben eine CT-Dateigröße von 134 GB.

Angenommen, wir arbeiten mit einem PC mit 512 GB RAM, der bereits recht leistungsstark ist. Benötigen wir nun eine horizontale Scanfelderweiterung (beispielsweise aufgrund eines großen Prüfteils), steigt die Dateigröße mit einem 200-µm-Detektor auf 107 GB, mit einem Detektor mit 150 µm Pixelabstand auf 307 GB und mit 100 µm bereits auf 857 GB. Das bedeutet: Mit einer PC-Konfiguration von 512 GB ist eine einfache horizontale Scanfelderweiterung mit einem 100-µm-Detektor (4096 x 4096 Pixel) nicht mehr möglich. Je nach Rekonstruktionsalgorithmus könnten die Daten zwar rekonstruiert werden, aber es besteht weder die Möglichkeit, sie in voller Auflösung zu öffnen, noch Analysen wie Fehlererkennung durchzuführen. Die Datenmenge für eine einfache Scanfelderweiterung ist mit einem 100-µm-Detektor einfach zu groß. Um diese Probleme bei Verwendung eines 100-µm-Detektors und einer Scanfelderweiterung zu vermeiden, könnte man den Binning-Modus nutzen. Allerdings ergäbe sich dann eine Pixelgröße von 200 µm, was vor über 10 Jahren dem Stand der Technik entsprach.

Wenn wir zusätzlich eine doppelte vertikale Scanfelderweiterung benötigen würden, läge die Dateigröße bei 214 GB mit einem 200-µm-Detektor, bei 614 GB mit einem 150-µm-Detektor und bei 1,7 TB mit einem 100-µm-Detektor. Selbst mit einem PC mit 1 TB Arbeitsspeicher (1024 GB RAM) war es unmöglich, diese zu öffnen oder eine Fehleranalyse mit VGSTUDIO MAX o. Ä. durchzuführen. Eine Verdreifachung des Scanfelds würde bei einem Detektor mit 100 µm Pixelabstand zu ca. 2,5 TB führen. Damit scheidet eine Scanfelderweiterung oder die Prüfung großer Bauteile in voller Auflösung praktisch aus.

Angesichts eines Speichers von 1024 GB RAM zeigt sich, dass ein Pixelabstand von 139 µm oder 150 µm die optimale Arbeitsauflösung darstellt, da hierbei alle Scanfelderweiterungen möglich bleiben und die volle Auflösung Ihres CT-Systems genutzt wird.

Fazit:

Wenn Sie die Anschaffung eines CT-Systems planen und bewerten möchten, welches Detektorarray am besten zu Ihren Anforderungen passt, ist nicht immer die höchste Auflösung die beste Wahl. Bedenken Sie, dass alle Komponenten Ihres CT-Systems optimal aufeinander abgestimmt sein sollten, um bei all Ihren Prüfteilen bestmögliche Ergebnisse zu erzielen.