Multisensor-Tomografie – Zwei-Röhren-Messsystem jetzt auch mit Submikrofokusröhre

Die Submikrofokusröhre erhöht die Auflösung des Zwei-Röhren-Messsystems um eine Grössenordnung, es wird eine Auflösung von unter einem Mikrometer erreicht. Die 300-kV-Mikrofokusröhre ermöglicht die Messung grosser oder dichter Werkstücke mit Auflösungen im Bereich weniger Mikrometer. Damit eignet sich das Gerät für Anwendungen mit stark unterschiedlichen Anforderungen an die Auflösung sowie für verschiedene Werkstückgrössen und -materialien. Nahezu alle Computertomografie-Messaufgaben sind nun mit einem einzigen Gerät lösbar. Durch Kombination mit Region-of-Interest-Computertomografie (ROI-CT) können auch mehrere kleine Details an vergleichsweise grossen Werkstücken gemessen werden (Patent). Hierzu wird die Übersichts-CT mit der Mikrofokusröhre gemessen, die ROI mit der Submikrofokus-Röhre in höherer Vergrösserung.

Leistungsstarkes Duo

Die Mikrofokusröhre erreicht Spannungen bis zu 300 kV bei einer maximalen Leistung von 80 W und Brennfleckgrössen von wenigen Mikrometern. Das Transmissionstarget ermöglicht solche kleinen Brennfleckgrössen auch bei maximaler Leistung. So können grosse oder dichte Werkstücke hochauflösend und schnell gemessen werden.

Die Submikrofokusröhre verfügt über eine maximale Spannung von 160 kV und bis zu 50 W Leistung. Durch eine zusätzliche Fokussiereinheit erreicht sie eine kleinste Brennfleckgrösse von 0,5 μm. Als Kenngrösse eines CT-Geräts wird häufig die Auflösung im Durchstrahlungsbild angegeben, die meist nicht der Auflösung im Volumen entspricht, oder es wird nur eine Voxelgrösse angegeben, die rechnerisch nahezu beliebig klein gewählt werden kann. Beides ist kein Mass dafür, welche Strukturgrösse tatsächlich aufgelöst wird. Mit der Werth-Submikrofokusröhre beträgt die Auflösung im Durchstrahlungsbild 0,5 μm.

Die effektive Auflösung eines CT-Koordinatenmessgeräts resultiert hauptsächlich aus der kombinierten Wirkung (Faltung) der Auflösungsfunktionen von Brennfleck, Drehachse und Detektor unter Berücksichtigung der Vergrösserung. Deshalb ist das Gerät auch mit einer hochgenauen Drehachse ausgestattet, deren Rundlaufabweichungen unter 0,2 μm liegen. Damit beträgt die praktische Volumenstrukturauflösung des Zwei-Röhren-Messsystems mit Submikrofokusröhre ca. 1 μm. Anwendungen der Submikrofokusröhre sind z. B. Messungen zur Faserstruktur von Filtermaterialien, die Messung der Eindringtiefe von Partikeln mit farbcodierter Darstellung und die Messung von Partikelgrössen.

Voraussetzungen

Bereits eine Drift von weniger als einem Mikrometer führt zu einer signifikanten Verschlechterung der Auflösung. Daher sind eine Erfassung und Korrektur der Drift während der Tomografie notwendig. Werth verfügt über eine langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet durch die hochgenauen Multisensor-Koordinatenmessgeräte. Für die Submikrofokusröhre wurde das Verfahren zur Drifterfassung während der Tomografie optimiert und ein neues Verfahren zur Überprüfung der Volumenstrukturauflösung entwickelt. So gelang der Nachweis, dass die theoretisch erreichbare Auflösung tatsächlich erreicht wird und Einflüsse wie die Drift nach der Korrektur vernachlässigbar sind.
Ein Zwei-Röhren-Messsystem lässt sich in den Geräten TomoScope® L, XL und XL NC installieren. Weitere Sensoren wie der Chromatic Focus Point Sensor für optische Messungen können ergänzt werden, beispielsweise zur schnellen Erfassung von Messpunkten in Teilbereichen oder für Rauheitsmessungen.

Anwendungsbeispiele

Mit einem Zwei-Röhren-Messgerät ist die Lösung von Messaufgaben mit stark unterschiedlichen Anforderungen an die Auflösung sowie verschiedenen Werkstückgrössen und -materialien möglich. Beim Kunststoff- Spritzguss mit Faserverbundwerkstoffen können die geometrischen Eigenschaften mit der Mikrofokusröhre gemessen werden, Faserorientierung, -länge und -durchmesser mit der Submikrofokusröhre. Für Druckguss- Werkstücke bietet sich die Analyse auf Poren, Lunker oder Risse an. Weitere Anwendungen finden sich beispielsweise in der Forschung und Entwicklung.