Wirtschaftliche Computertomografie

Mithilfe des Werth TomoScope® XS Plus können Millionen Jahre alte Sammlungsstücke digitalisiert werden, beispielsweise diese Fliege in Bernstein (Quelle: Dr. Solórzano Kraemer, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum). Die Facettenaugen sind klar erkennbar und die Dicke des Chitinpanzers von 3 µm messbar.

Werth Messtechnik stellt die erste Submikrofokus-Röntgenröhre im wartungsarmen Monoblock-Design für wirtschaftliche Computertomografie-Kompaktgeräte vor. Neben dem Submikrofokus-Modus verfügen die Koordinatenmessgeräte auch über einen High-Power-Modus.

2017 präsentierte Werth Messtechnik mit dem TomoScope® XS das erste Kompaktgerät mit Röntgen-Computertomografie für schnelle Messungen mit hoher Strukturauflösung. Durch das neuartige Röhrendesign lässt sich das Wartungsintervall für solche Geräte erstmals auf 12 Monate erhöhen. Mit dem ersten TomoScope® XS Plus – damals noch mit 130 kV oder 160 kV maximaler Spannung – wurde das Messvolumen vervierfacht. Heute ist das Kompaktgerät mit bis zu 200 kV Röhrenspannung erhältlich. Die höhere Spannung ermöglicht den Einsatz auch bei schwierig zu durchstrahlenden Werkstücken aus dichten Materialien mit langen Durchstrahlungslängen.

Nun stellt Werth diesen Gerätetyp mit der ersten Submikrofokusröhre im Monoblock-Design und Longlife-Komponenten vor. Submikrofokusröhren waren bisher besonders wartungsintensiv, was zu langen Stillstandzeiten und hohen Kosten führte. Die neuen Röhren mit bis zu 160 kV Spannung erlauben eine hohe Verfügbarkeit und erheblich geringere Wartungskosten im Vergleich zu konventionellen Submikrofokusröhren mit separatem Generator.

Hierdurch steht erstmals eine Submikrofokusröhre auch in dieser Geräteklasse zur Verfügung. Häufig wird als Kenngröße die maximale Strukturauflösung im 2D-Durchstrahlungsbild angegeben. Hierfür ist praktisch nur die Brennfleckgröße der Röntgenquelle relevant, andere Einflussgrößen werden weitgehend vernachlässigt. Damit kann man sehr kleine Zahlenwerte von einigen hundert Nanometern spezifizieren. Dieser Wert beträgt bei einem TomoScope® XS Plus mit der neuen Submikrofokusröhre etwa 0,8 µm. Entscheidend für die Strukturauflösung im 3D-Volumen ist jedoch außerdem die richtige Abstimmung mit den anderen Gerätekomponenten wie Drehachse und Detektor. Auch die Temperatur hat bei Auflösungen im Grenzbereich großen Einfluss. Deshalb ist eine aktive Temperaturregelung auf 20 °C ± 1 K im Geräteinnenraum im Einsatz. Zusätzlich erfolgt eine automatische Korrektur von temperaturbedingter Drift. Durch all diese Maßnahmen lässt sich eine 3D-Volumen-Strukturauflösung von etwa 1 µm erreichen, die auch von konventionellen, sogenannten „Nanofokussystemen“ praktisch kaum übertroffen wird.

Im Submikrofokus-Modus erlaubt die Röntgenröhre die Messung weniger Mikrometer großer Strukturen mit sehr hoher Volumen-Strukturauflösung. Im außerdem verfügbaren High-Power-Modus sind schnelle, hochaufgelöste Messungen von Objekten mit wenige zehn Mikrometer großen Strukturen mit den gewohnt kurzen Messzeiten der Werth TomoScope® Geräte möglich.