Fehlergrößenabhängige Kontrastreduktion und zusätzliche Unschärfe durch Streustrahlung — Film und digitale Detektoren im Vergleich: Herrn Prof. Dr. rer. nat. Manfred Hentschel zum 65. Geburtstag gewidmet

Uwe Ewert; Jörg Beckmann; Carsten Bellon; Gerd-Rüdiger Jaenisch; Uwe Zscherpel; Mirko Jechow

doi:10.3139/120.100915

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Fehlergrößenabhängige Kontrastreduktion und zusätzliche Unschärfe durch Streustrahlung — Film und digitale Detektoren im Vergleich

Herrn Prof. Dr. rer. nat. Manfred Hentschel zum 65. Geburtstag gewidmet

Uwe Ewert , Jörg Beckmann , Carsten Bellon , Gerd-Rüdiger Jaenisch , Uwe Zscherpel and Mirko Jechow

Published/Copyright: May 26, 2013

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From the journal Materials Testing Volume 50 Issue 10

Kurzfassung

Die radiografische Bildqualität in ihrer klassischen Definition hängt von Kontrast, Rauschen und Unschärfe ab. Diese Parameter werden normalerweise mit Bildgüteprüfkörpern (BPK) bestimmt. Die Streustrahlung reduziert im Allgemeinen immer die Bildqualität in der Radiografie. Verschiedene Einflussgrößen werden unter Berücksichtigung von Techniken, wie Film-Radiografie, Computer-Radiografie mit Speicherfolien und digitale Radiographie mit Matrixdetektoren, analysiert. In Lehrbüchern und Standards werden das Streuverhältnis k und verschiedene Kontraste definiert. Für digitale Medien werden zusätzliche Parameter wie das Signal-Rausch-Verhältnis SNR und das Kontrast-Rausch-Verhältnis CNR eingeführt. In diesem Zusammenhang wird der Einfluss der Streustrahlung aus dem Messobjekt und dem Detektor bestehend aus Kassette bzw. Gehäuse und sensitiver Detektorschicht auf die Bildqualität ermittelt. Die numerische Modellierung wird eingesetzt, um die Streustrahlung und die Primärstrahlung aus dem Objekt separat zu bestimmen. Die Streustrahlung aus dem Objekt und Detektor erzeugen eine Abbildung des Objektes, die dem Primärstrahlungsbild überlagert ist, wobei das Streubild eine höhere Unschärfe aufweist. Dieser Effekt hängt von der Fehlergröße, dem Abstand zwischen Detektor und Objekt und der Zwischenfilterung ab.

Abstract

Image quality in radiography generally depends on contrast, noise, and unsharpness. It is controlled using image quality indicators (IQI). Scattered radiation reduces usually the image quality in radiography. Different factors are analysed influencing the image quality for film radiography, computed radiography (CR) with imaging plates, and digital radiography with detector arrays. The scatter ratio k and its contribution to the contrast were discussed in textbooks and standards in this context. Additional parameters are introduced for digital detectors like the signal-to-noise ratio (SNR) and the contrast-to-noise ratio (CNR). Here, the influence of scattered radiation on the image quality is discussed originating from the test object as well as the detector itself consisting of the cassette or the casing. For this, numerical modelling is used to separate the contribution of primary and scattered radiation from the test object. It is shown that scattered radiation generates also an image overlying the primary image where the scatter image contributes to the total unshapness in the radiography. This effect depends on the flaw size, the distance between object and detector, and the filtering used.

Dr. rer. nat. Uwe Ewert, Jahrgang 1952, ist seit 2000 Direktor und Professor der Fachgruppe Radiologie in der Abteilung Zerstörungsfreie Prüfung an der Bundesanstalt für Materialforschung und —prüfung. Er studierte physikalische und theoretische Chemie an der Humboldt-Universität zu Berlin, wo er 1979 promovierte. 1989/90 war er faculty member an der Cornell University in New York. Er ist seit 1997 gewählter Vorsitzender des Fachausschusses Durchstrahlungsverfahren der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung und arbeitet in diversen Normausschüssen von DIN, CEN, ISO und ASTM mit.

Dr. rer. nat. Jörg Beckmann, Jahrgang 1959, studierte Physik an der Technischen Hochschule „Carl Schorlemmer‟ in Merseburg und promovierte 1990 an der Technischen Universität Dresden. 1993 bis 1995 war er Gastwissenschaftler am NIST. Seit 1997 ist er wissenschaftlicher Angestellter an der BAM, befasste sich dort anfänglich mit Materialeigenschaften von Gläsern, Polymeren, faserverstärkten Keramiken. Seit 2004 ist er in der Arbeitsgruppe Digitale Radiologie und Bildanalyse und beschäftigt sich mit der Durchstrahlungsprüfung.

Dr. rer. nat. et Ing. habil. Gerd-Rüdiger Jaenisch, Jahrgang 1963, studierte Physik an der Technischen Universität Dresden, wo er 1992 am Institut für Theoretische Physik promovierte. Seit 1992 ist er Mitarbeiter der BAM im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung. Dort beschäftigt er sich vor allem mit Modellbildung und 3D-Rekonstruktion für Strahlenverfahren. Er hat sich 2001 an der Technischen Universität Dresden habilitiert. Seit 2002 ist er Privatdozent an der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden. Zurzeit leitet er die Arbeitgruppe „Modellierung und Rekonstruktion in der Radiologie‟ and der BAM.

Dr.-Ing. Carsten Bellon, geboren 1967, studierte Werkstofftechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Seit 1993 arbeitet er als Wissenschaftler an der BAM auf dem Gebiet der Computersimulation von Durchstrahlungsprüfungen. 2001 hat er seine Promotion an der Technischen Universität Dresden abgeschlossen.

Dr. rer. nat. Uwe Zscherpel, Jahrgang 1961, hat Physik in Leipzig studiert und auch dort mit einer Arbeit über FTIR-Spektroskopie an Zeolithen promoviert. 1992 wechselte er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an die BAM Berlin und beschäftigt sich im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung mit Durchstrahlungstechniken. Seit 1996 leitet er das Projekt bzw. die Arbeitsgruppe „Digitale Radiologie und Bildanalyse‟. Der Schwerpunkt seiner Arbeiten liegt in der Charakterisierung, Standardisierung und Zertifizierung aller Arten von Bilddetektoren für die digitale industrielle Radiologie mit ionisierender Strahlung.

Dipl.-Phys. Mirko Jechow, geb. 1980, studierte Physik an der Humboldt-Universität Berlin. Seit 2008 ist der Doktorand in der Arbeitsgruppe „Digitale Radiologie und Bildanalyse‟ der Abteilung Zerstörungsfreie Prüfung an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Er beschäftigt sich mit der Charakterisierung und Optimierung vom Speicherfoliensystemen für die indstrielle Durchstrahlungsprüfung.

Literatur

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2008-10-01

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