Wenn wir nach dem optimalen Flachdetektor suchen, kommt es nicht nur auf die höchstmögliche Auflösung an. Mit unserem Hochenergie- und Hochauflösungs-Computertomografiesystem YXLON FF85 CT bieten wir zwei verschiedene Detektor-Arrays an. Ich möchte Ihnen zeigen, warum diese perfekt zu Ihren Anwendungen passen und warum wir nach wie vor an einem Pixelabstand von 139 µm bzw. 150 µm anstelle von 100 µm festhalten.

Je nach Anforderung haben Sie die Wahl:

Der Detektor 4343HE ist unsere Hochenergie-Version, die dank ihrer seitlichen Elektronik und der vollständigen Abschirmung mit bis zu 600 kV betrieben werden kann. Der Pixelabstand beträgt 139 µm, der Aktive Bereich Detektor ist 3072 x 3072. Er bietet 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 nutzt dieselbe Technik wie der Detektor 4343CT in den Systemen YXLON FF35 CT und YXLON FF20 CT. Der Pixelabstand beträgt 150 µm, der Aktive Bereich Detektor liegt bei 2880 x 2880. Der große Vorteil des 4343N liegt darin, dass die Elektronik deutlich empfindlicher und linearer arbeitet und die Bildrate mit 15 Bildern pro Sekunde bei voller Auflösung im Vergleich zu den vier Bildern des 4343HE wesentlich höher ist – was ihn deutlich schneller macht. Aufgrund der internen Abschirmung ist er derzeit nur für bis zu 450 kV verfügbar.

Zum besseren Verständnis:

Der Pixelabstand (Pixel Pitch) ist der Abstand von der Mitte eines Pixels zur Mitte seines Nachbarpixels. Je kleiner dieser Abstand, desto höher ist die Auflösung der erzeugten Bilder.
Der Aktive Bereich Detektor bezeichnet die Anordnung und Anzahl der Pixel auf dem Detektor. Je mehr Pixel vorhanden sind, desto höher ist die Auflösung.
Im Binning-Modus werden Pixel zu Blöcken von 2 x 2 zusammengefasst. Dies führt zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis, einer höheren Bildrate und einem geringeren Datenvolumen, bedeutet jedoch gleichzeitig eine reduzierte Auflösung. Frames sind die einzelnen vom Detektor aufgenommenen Bilder. Je mehr Frames pro Sekunde also erfasst werden, desto schneller arbeiten der Detektor und das CT-System.

Rechnen wir einmal nach:

In früheren CT-Systemen wurden Detektoren mit einem Pixelabstand von 200 µm eingesetzt, und niemand bestreitet, dass eine Auflösung von 200 µm den heutigen Anforderungen nicht mehr genügt. Heutzutage fordern viele Anwender eine Auflösung von 100 µm bei einem Detektor von 400 mm x 400 mm. Wir sind jedoch überzeugt, dass 139 µm und 150 µm derzeit die optimalen Auflösungen für die Prüf- und Nachbearbeitungsaufgaben von CT-Anwendern sind.
Schauen wir uns das an:

Die Datei eines einzelnen CT-Scans (z. B. eines Kolbens) hat bei einem Detektor mit 200 µm Pixelabstand und einem Aktive Bereich Detektor von 2048 x 2048 eine Größe von 16 GB. Gehen wir auf einen Pixelabstand von 150 µm herunter, beträgt die CT-Dateigröße bei einem Aktive Bereich Detektor von 2880 x 2880 bereits 46 GB. Der 100-µm-Detektor mit 4096 x 4096 Pixeln führt zu einer CT-Dateigröße von 134 GB.

Nehmen wir an, wir arbeiten mit einem PC mit 512 GB RAM, was bereits recht leistungsstark ist. Wenn Sie nun eine horizontale Scanfeldausweitung benötigen (aufgrund eines großen Prüfteils), steigt die Dateigröße bei einem 200-µm-Detektor auf 107 GB, bei einem Detektor mit 150 µm Pixelabstand haben wir 307 GB Scandaten, und bei 100 µm liegt die CT-Dateigröße bereits bei 857 GB. Das bedeutet: Mit einer PC-Konfiguration von 512 GB ist eine einfache horizontale Scanfeldausweitung mit einem 100-µm-Detektor und 4096 x 4096 Pixeln nicht mehr möglich. Je nach Rekonstruktionsalgorithmus lassen sich die Daten zwar eventuell rekonstruieren, aber es gibt weder die Möglichkeit, sie in voller Auflösung zu öffnen, noch Analysen wie Fehlererkennungen etc. durchzuführen. Die Datenmenge ist bei einer einfachen Scanfeldausweitung mit einem 100-µm-Detektor zu groß. Um diese Probleme bei der Verwendung eines 100-µm-Detektors in Kombination mit einer Scanfeldausweitung zu umgehen, könnten Sie den Binning-Modus nutzen. Dann hätten Sie jedoch wieder einen Pixelabstand von 200 µm, was bereits vor über 10 Jahren Stand der Technik war.

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.