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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines
Korrekturwerts zur Kompensation einer Brennfleckpositionsänderung
einer Röntgenquelle einer Messanordnung zum Erzeugen von
Durchstrahlungsbildern eines Messobjekts, insbesondere von Durchstrahlungsbildern
für ein Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes des Messobjekts mittels
Rückprojektion. Die Erfindung betrifft ferner eine Messanordnung
zum Erzeugen von Durchstrahlungsbildern eines Messobjekts, insbesondere
von Durchstrahlungsbildern für ein Erzeugen eines dreidimensionalen
Bildes des Messobjekts mittels Rückprojektion, wobei die
Messanordnung eine Röntgenquelle mit einem Brennfleck,
an dem eine zur Abbildung verwendete elektromagnetische Strahlung
erzeugt wird, einen Objektträger zum Aufnehmen des Messobjekts
und einen Detektor zum Erfassen der Durchstrahlungsbilder umfasst.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch das Gebiet der Untersuchung von
industriell und/oder handwerklich hergestellten Gegenständen
mittels elektromagnetischer invasiver Strahlung.
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Die
Verwendung invasiver Strahlung zur Untersuchung von Werkstücken
ist bekannt. Bei der Computertomographie (CT) wird das Werkstück
beispielsweise in der Regel auf einem Drehtisch angeordnet und durch
Drehung des Drehtisches in verschiedenen Darstellungen aus verschiedenen
Richtungen von Röntgenstrahlung durchstrahlt. Es sind jedoch
auch andere Geometrien der Untersuchungsanordnung möglich
und bekannt. Die durch Extinktion in dem Material des Werkstücks
geschwächte Strahlung wird Orts- und zeitaufgelöst
von einer Sensoreinrichtung detektiert. In der Praxis werden beispielsweise
zwischen 600 und 1200 Projektionsbilder des Messobjektes aufgenommen,
wobei zwischen jeder der Projektionen die Drehstellung um einen konstanten
Drehwinkelbetrag verändert wird. Durch die Anwendung eines
von mehreren bekannten Verfahren der tomographischen Rekonstruktion,
z. B. der gefilterten Rekonstruktion, wird hieraus ein dreidimensionales
(3D) Bild des Werkstücks berechnet. Das 3D-Bild gibt jeweils
für einzelne kleine Volumenbereiche (Voxel) den lokalen
linearen Extinktionskoeffizienten an. Ein Beispiel für
eine CT wird in
DE
39 24 066 A1 beschrieben.
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Das
3D-Bild kann anschließend z. B. zur qualitativen oder quantitativen
Charakterisierung des Messobjekts verwendet werden. Bei der industriellen Anwendung
können so z. B. alle Maße eines Teils zerstörungsfrei
geprüft werden, oder es können qualitative Tests,
wie z. B. auf Lunker, durchgeführt werden. Komponenten
einer typischen Computertomographieanlage sind insbesondere eine
Mikrofokus-Röntgenröhre und ein Flächendetektor
für Röntgenstrahlung. In der Röntgenröhre
ist eine Röntgenquelle mit sehr kleinem Durchmesser realisiert
(typischerweise 5 bis 100 μm Durchmesser). Die Röntgenquelle
erzeugt polyenergetische Röntgenstrahlung im Energiebereich
von ca. 10 bis zu mehreren 100 Kilo-Elektronenvolt. Die Strahlung
durchdringt das Objekt, wird dabei abgeschwächt (durch
Absorption, aber auch auf andere Weise, z. B. Streuung) und erzeugt
ein Röntgenbild des Objekts auf der Detektoreinrichtung.
Die Detektoreinrichtung weist üblicherweise einen Szintillator
auf, der Röntgenstrahlung in sichtbare Strahlung umwandelt,
und ein sich über eine Fläche erstreckendes Fotodiodenarray
zur zweidimensionalen, ortsaufgelösten Messung der sichtbaren
Strahlung. Weitere Komponenten einer solchen CT-Anlage sind Verstelleinheiten
zum genauen Positionieren und Ausrichten des Messobjekts, der Röntgenquelle
und/oder des Detektors. Die Verstelleinheiten liefern Signale, durch
die die relative Lage von Quelle, Objekt und Detektor zueinander jederzeit
mit ausreichender Genauigkeit bekannt sind und/oder ermittelbar
sind, um eine exakte Rekonstruktion zu gewährleisten.
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Die
Erzeugung der Röntgenstrahlung in der Röntgenröhre
erfolgt, indem elektrisch geladene Teilchen an einem Target abgebremst
(negativ beschleunigt) werden. Um eine möglichst punktförmige
Strahlungsquelle zu erhalten, werden die elektrisch geladenen Teilchen,
in der Regel Elektronen, auf einen so genannten Brennfleck des Targets
fokussiert. Die elektromagnetische Röntgenstrahlung wird
im Target im Bereich des Brennflecks erzeugt.
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Eine
Schwierigkeit beim Betreiben von Mikrofokus-Röntgenröhren
besteht darin, die einzelnen physikalischen Parameter konstant zu
halten, so dass sich die Brennfleckposition und Größe
nicht verändert. Insbesondere sind Strahlenergie, Fokussierungsspannungen
und Targettemperatur möglichst konstant zu halten bzw.
so zu regeln, dass sich die Position des Brennflecks auf dem Target
und dessen Größe nicht verändern. Trotz
großer Anstrengungen und vieler Fortschritte auf diesem
Gebiet ist es bisher nicht gelungen, Mikrofokus-Röntgenröhren
herzustellen, bei denen im Betrieb keine Veränderung des Brennflecks
auftritt. Insbesondere eine Veränderung der Brennfleckposition
führt zu einer Veränderung der Abbildungsqualität
bezüglich Skalierung und oder Kantenschärfe und
somit zu Ungenauigkeiten von aus den Abbildungen abgeleiteten Eigenschaften,
insbesondere Maßen, des abgebildeten Messobjekts.
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Grundsätzlich
lässt sich eine Brennfleckposition durch eine aufwendige
Kalibrationsmessung, bei der ein Messobjekt, welches genau bekannt
ist, vermessen wird, bestimmen. Da sich die Brennfleckposition jedoch
im Laufe der Zeit verändern kann, ist in periodischen Abständen
eine erneute Kalibration vorzunehmen. Unbefriedigend ist jedoch,
dass beim Vermessen eines Objekts erst nach dem Aufnehmen einer
Vielzahl von Einzelbildern und der Rekonstruktionsberechnung sich
in den Rekonstruktionsdaten und/oder bei der Auswertung des Messobjekts
zeigt, dass die Brennfleckposition sich verändert hat.
Diese Veränderung ist z. B. in einem Rekonstruktionsbild
an einer verschlechterten Kantenschärfe des Rekonstruktionsbildes
zu erkennen.
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Wird
eine solche mangelhafte oder verschlechterte Auflösung
festgestellt, wird im Stand der Technik eine erneute Kalibration
hinsichtlich der Brennfleckposition durchgeführt. Die zahlreichen
aufgenommenen Röntgenbilder, die zu dem schlecht aufgelösten
Rekonstruktionsbild führten, können in der Regel
nicht weiter verwendet werden. Somit ist es wünschenswert,
eine Verschiebung des Brennflecks auf einfache Weise detektieren
zu können und bei nur kleinen Änderungen eine
Korrektur der Brennfleckposition vorzunehmen bzw. bei einer Auswertung
zu berücksichtigen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bestimmung
mindestens eines Korrekturwerts zur Kompensation einer Brennfleckpositionsänderung
einer Röntgenquelle und eine Messanordnung zu schaffen,
mit der eine verbesserte Korrektur bezüglich einer Brennfleckpositionsänderung
möglich ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Messanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Hierfür
ist ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Korrekturwerts
zur Kompensation einer Brennfleckpositionsänderung einer
Röntgenquelle, insbesondere einer Mikrofokus-Röntgenquelle,
einer Messanordnung zum Erzeugen von Durchstrahlungsbildern eines
Messobjekts vorgeschlagen, insbesondere von Durchstrahlungsbildern
für ein Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes des Messobjekts
mittels Rückprojektion, wobei die Messanordnung die Röntgenquelle,
und einen Detektor umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Erzeugen eines Referenzbildes eines Referenzobjekts, das in einem
Strahlengang der Messanordnung reproduzierbar in einer Referenzstellung
anordenbar ist, bei einer bekannten Brennfleckposition; reproduzierendes
Anordnen des Referenzobjekts in der Referenzstellung in dem Strahlengang;
Aufnehmen eines Korrekturbildes des Referenzobjekts; Ermitteln von
geometrischen Parametern in dem Referenzbild und in dem Korrekturbild
und Ableiten mindestens eines Korrekturwertes für die Brennfleckposition
anhand der ermittelten Parameter. Unter der Referenzstellung wird
sowohl eine Referenzposition als auch eine Referenzorientierung
des Referenzobjekts im Raum verstanden. Dies bedeutet, dass das
Referenzobjekt, wenn es reproduzierend in der Referenzstellung angeordnet
wird, in einer festgelegten Orientierung, einer Referenzorientierung,
in eine Referenzposition bewegt wird. Nur wenn das Referenzobjekt
eine ausgezeichnete Geometrie aufweist, kann es möglich sein,
dass das Referenzobjekt in mehreren Orientierungen in der Referenzposition
angeordnet werden kann und sich in der Referenzstellung befindet.
Anhand der ermittelten geometrischen Parameter des Referenzobjekts
im Referenzbild und in dem Korrekturbild lassen sich Veränderungen
feststellen. Aus diesen Veränderungen kann auf eine Änderung
der Brennfleckposition zurückgeschlossen werden. Zumindest
so lange die Änderung der Brennfleckposition klein ist,
ist es in der Regel möglich, aus den Änderungen
der geometrischen Parameter die Veränderung in der Brennfleckposition
abzuleiten und einen Korrekturwert zu ermitteln, der bei einer Auswertung
der aufgenommenen Durchleuchtungsbilder eines Messobjekts berücksichtigt
werden kann, um eine Veränderung der Brennfleckposition
zu kompensieren, d. h. die aus einer Kalibrierung ermittelte Brennfleckposition
zu korrigieren. Eine Brennfleckposition ist bekannt, wenn sie beispielsweise
in unmittelbarem zeitlichem Zusammenhang mittels einer Kalibrierung
der Messanordnung bestimmt wurde. Bei einer erfindungsgemäßen
Messanordnung zum Erzeugen von Durchstrahlungsbildern eines Messobjekts,
insbesondere von Durchgangsbildern für ein Erzeugen eines
dreidimensionalen Bildes des Messobjekts mittels Rückprojektion,
welche eine Röntgenquelle mit einem Brennfleck, an dem
eine zur Abbildung verwendete elektromagnetische Strahlung erzeugt
wird und einen Detektor zum Erfassen der Durchstrahlungsbilder umfasst,
sind zusätzlich eine Referenzobjektaufnahme zum reproduzierbaren
Aufnehmen eines Referenzobjekts in einer Referenzstellung im Strahlengang
und eine Auswerteeinheit zum Ermitteln von geometrischen Parametern
in einem Referenzbild, das eine Abbildung des Referenzobjekts in
der Referenzstellung bei bekannter Brennfleckposition repräsentiert,
und einem Korrekturbild, das eine Abbildung des Referenzobjekts
in der Referenzdarstellung bei einer zu korrigierenden Brennfleckposition
ist, und zum Ableiten mindestens eines Korrekturwerts für
die Brennfleckposition vorgesehen. Das Verfahren und die Messanordnung
bieten den Vorteil, dass sie eine einfache Messung eines Referenzobjekts
im Strahlengang verwenden, um eine Änderung der Brennfleckposition
zu bestimmen. Ferner ist es möglich, die aktuelle Brennfleckposition mittels
mindestens eines Korrekturwerts aus einer zeitlich zuvor exakt bestimmten
Brennfleckposition herzuleiten oder zu bestimmen. Somit kann anhand einer
einfachen Messung festgestellt werden, ob eine Brennfleckpositionsänderung
zu der vorbekannten Brennfleckposition eingetreten ist, und wenn
ja, wie groß die Brennfleckpositionsveränderung
ist. Diese Referenzmessung kann vorzugsweise vor und/oder nach dem
Erfassen der einem 3D-Bild eines Messobjekts zugeordneten Durchstrahlungsbilder
aufgenommen werden. Insbesondere das Aufnehmen eines Referenzbildes
vor dem Anfertigen der Durchleuchtungsbilder für ein CT-3D-Bild
gewährleistet, dass nach einer aufgetretenen Brennfleckpositionsänderung
nicht eine große Zahl von Durchleuchtungsbildern aufgenommen
wird, die später nicht verwendbar sind oder aufwendig nachbearbeitet
werden müssen. Wird anhand des Referenzbildes nur eine kleine Änderung
der Brennfleckposition ermittelt, die eine vernünftige
Korrektur der Brennfleckposition anhand des mindestens einen Korrekturwerts
ermöglicht, so kann dieser mindestens eine Korrekturwert verwendet
werden, um die nachfolgend aufgenommenen Durchleuchtungsbilder bei
einer Auswertung hinsichtlich der Brennfleckpositionsveränderung
zu korrigieren. Ferner kann mindestens ein Korrekturwert verwendet
werden, um den Brennfleck primärseitig mittels Zentrierspulen
wieder auf die Referenzposition zu positionieren.
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Vorteilhafterweise
wird das Referenzobjekt beim reproduzierenden Anordnen in der Referenzstellung
angrenzend an eine Begrenzungsfläche, vorzugsweise eine
Austrittsfläche oder ein Austrittsfenster, der Röntgenquelle
angeordnet. Angrenzend bedeutet hier, dass das Referenzobjekt möglichst nahe
einer Begrenzungsfläche, die die Austrittsöffnung
der Röntgenstrahlung aus der Röntgenquelle umfasst,
angeordnet wird. Eine Austrittsöffnung ist hierbei eine Öffnung,
durch die Röntgenstrahlung dringen kann. Da sich die geladenen
Teilchen, die auf dem Target im Brennfleck die elektromagnetische Strahlung
erzeugen, nur im Vakuum ungestört ausbreiten können,
ist das Innere der Röntgenröhre gegenüber
dem Rest der Messanordnung durch ein vakuumtaugliches Gefäß umschlossen.
Eine Begrenzungsfläche, aus der die zur Abbildung des Messobjekts
verwendete Röntgenstrahlung austritt, wird hierbei als
Austrittsblende betrachtet. Dies bedeutet, dass das Referenzobjekt
möglichst nahe benachbart zu dem Brennfleck im Strahlengang
angeordnet wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine Veränderung
der Brennfleckposition eine große Änderung des
abgebildeten Referenzobjekts und somit der bestimmten geometrischen
Parameter zwischen dem Referenzbild und dem Korrekturbild ergibt.
Eine bevorzugte Messanordnung ist somit vorzugsweise so ausgebildet, dass
die Referenzobjektaufnahme mechanisch mit der Röntgenquelle,
vorzugsweise einer Austrittsblende, verbunden ist.
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Eine
Referenzobjektaufnahme weist bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung drei Paare von jeweils zu einer entsprechenden Mittelachse
parallel ausgerichteten Zylinderflächen auf, wobei die
Mittelachsen sich in einem Punkt schneiden. Zylinderflächen
sind zu einer Achse parallel, wenn die Zylinderachsen parallel zu
der Mittelachse sind. Der Schnittpunkt der Mittelachsen ist so gewählt,
dass er auf einer Hauptstrahlachse, d. h. auf einem zentralen Strahl
einer kegelförmig vom Brennfleck ausgehenden elektromagnetischen
Strahlung, liegt, welcher senkrecht zur Solldetektionsfläche liegt.
Dies bedeutet, dass eine Gerade, die durch eine Sollbrennfleckposition
und den Schnittpunkt der Mittelachsen verläuft, senkrecht
und in der Regel mittig auf den Detektor trifft. Eine so ausgestaltete
Referenzobjektaufnahme gewährleistet, dass ein Referenzobjekt,
das drei Kugelsektoroberflächen umfasst, die für
ein Ineinandergreifen mit den Zylinderflächen zum zentrierten
reproduzierenden Anordnen des Referenzobjekts ausgebildet sind,
eine einfache optimale reproduzierbare Anordnung des Referenzobjekts
in der Referenzstellung ermöglichen. Vorzugsweise wird
somit das Referenzobjekt beim reproduzierenden Anordnen in der Referenzstellung mittels
einer Drei-Punkt-Lagerung gegen die Röntgenquelle, vorzugsweise
gegen die Austrittsblende der Röntgenquelle gedrückt.
Dies bedeutet, dass die Referenzobjektaufnahme vorzugsweise in die
Begrenzungsfläche (die in der Regel eine Austrittsfläche
der Röntgenstrahlung ist und vorzugsweise ein Austrittsfenster
umfasst) der Röntgenquelle eingearbeitet ist oder zumindest
mechanisch mit dieser verbunden ist. Ein Drücken gegen
die Begrenzungsfläche liegt somit auch dann vor, wenn die
Referenzobjektaufnahme mechanisch mit der Begrenzungsfläche
der Röntgenquelle verbunden ist und das Referenzobjekt
gegen die Referenzobjektaufnahme gedrückt wird.
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Ein
Anordnen des Referenzobjekts in der Referenzstellung und ein Entfernen
aus dem Strahlengang erfolgt vorzugsweise mittels einer beweglichen
Einheit. Dies bedeutet, dass bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Messanordnung das Referenzobjekt auf einer beweglichen Einheit
angeordnet ist, mit der das Referenzobjekt wahlweise in die Referenzstellung
bewegbar oder aus dem Strahlengang entfernbar ist.
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Bei
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Referenzobjekt
mit einem Positioniersystem für das Messobjekt in die Referenzstellung
bewegt wird. Vorzugsweise ist in einem solchen Fall die bewegliche
Einheit ein Positioniersystem für das Messobjekt. Bei einer
solchen Ausführungsform kann ein Objektträger,
auf dem Messobjekte für eine Computertomographie angeordnet
werden, mit dem Referenzobjekt gekoppelt werden, so dass bei einem Entfernen
des Objektträgers aus dem Strahlengang das Referenzobjekt
in die Referenzstellung bewegt wird.
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Das
Referenzobjekt ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es eine geometrische
Figur in einer Ebene senkrecht zur Hauptstrahlungsrichtung umfasst,
wenn es in der Referenzstellung angeordnet ist. Dies bedeutet, dass
die geometrische Figur in einer Ebene ausgebildet ist, die parallel
zu einer Solldetektionsfläche ist.
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Hierdurch
ist es einfach möglich, eine Veränderung der Lage
der geometrischen Figur und/oder eine veränderte Vergrößerung
der geometrischen Figur zwischen Referenzbild und Korrekturbild
zu bestimmen. Hieraus können entsprechend eine Referenzpositionsveränderung
in einer Ebene parallel zur Detektionsebene oder entsprechend senkrecht
zur Detektionsebene ermittelt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die geometrischen
Parameter somit eine Ausdehnung, insbesondere einen oder mehrere
Durchmesser und/oder einen Umfang, eine oder mehrere ausgezeichnete
Position/en, insbesondere eine oder mehrere geometrische Mittelpunktposition/en
einer oder mehrerer Figur/en des Referenzobjekts, und/oder eine
Verzerrung einer Objektdarstellung. Diese Parameter lassen sich
besonders einfach anhand einer Vielzahl von Bildpunkten bestimmen.
Wird zur Bestimmung der Parameter eine Vielzahl von Bildpunkten
verwendet, so wird ein mit der Bestimmung verknüpfter Fehler
reduziert.
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Um
in eine Berechnung eines Parameters eine Vielzahl von Bildpunkten
aufnehmen zu können, ist es von Vorteil, wenn das Referenzobjekt
eine oder mehrere Figur/en in einer Ebene parallel zur Abbildungsebene,
d. h. senkrecht zu einer Hauptstrahlachse aufweist oder umfasst,
die eine hohe Symmetrie aufweist. Eine besonders hohe Symmetrie
weist beispielsweise ein Kreis auf. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht daher vor, dass das Referenzobjekt eine kegelförmige
Bohrung umfasst, deren Kegelwinkel größer als
ein Öffnungswinkel der Strahlung der Röntgenquelle
ist. Das Referenzobjekt wird im Strahlengang beim Anordnen in der
Referenzstellung so angeordnet, dass sich die kegelförmige
Bohrung in Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung aufweitet.
Das Referenzobjekt ist dabei vorzugsweise aus einem Material möglichst
hoher Röntgenschwächung zu wählen. Hieraus
folgt, dass auf dem Detektor eine scharfe kreisförmige
Kante des Bohrlochs, die der Röntgenquelle zugewandt ist,
abgebildet wird. Dies bedeutet, dass die kegelförmige Bohrung
in dem Referenzobjekt vorzugsweise so auszuführen ist,
dass die kleinere kreisförmige Öffnung einen Durchmesser
aufweist, der geringer als ein Durchmesser des Strahlungskegels
an der Stelle ist, an der sich die kleinere kreisförmige Öffnung
der Kegelbohrung des Referenzobjekts in der Referenzstellung befindet.
Ferner ist die Größe der Kegelbohrung vorzugsweise
so auszuführen, dass sie bei gewählter Referenzstellung
vorzugsweise zu einer vollständigen Abbildung auf dem Detektor
führt.
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Im
Weiteren kann anstelle der Kegelbohrung das Referenzobjekt als eine
quasi 2D-Struktur als kreisförmige Fläche auf
einem geeigneten Träger aufgetragen sein. Die Dicke der
Schicht und die Auswahl des Materials der absorbierenden Struktur
richten sich nach der gewählten Vergrößerung
und dem Energiespektrum der Röntgenquelle. Solche Strukturen
lassen sich durch diverse Lithographieverfahren mit hoher Genauigkeit
fertigen.
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Die
Anordnung des Referenzobjekts in der Referenzstellung und eine Wahl
der einen oder der mehreren Figuren des Referenzobjekts erfolgt
vorzugsweise so, dass eine möglichst hohe Ausnutzung der
Detektionsfläche beim Abbilden der einen oder der mehreren
Figuren des Referenzobjekts erreicht wird. Hierdurch stehen eine
Vielzahl von Bildpunkten zur Verfügung, um die geometrischen
Parameter zu ermitteln.
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Die
Anordnung des Referenzobjekts in der Referenzstellung bzw. die Ausführung
der kegelförmigen Bohrung in dem Referenzobjekt erfolgen
so, dass die Kegelachse der Bohrung parallel zu einer zentralen
Abbildungsachse ausgerichtet ist, wenn das Referenzobjekt in die
reproduzierbare Referenzstellung bewegt ist. Vorzugsweise ist die
kegelförmige Bohrung zentriert bezüglich der Kugelsektoroberflächen
ausgeführt, die für ein Zentrieren des Referenzobjekts
in der Referenzobjektaufnahme vorgesehen sind. Hierdurch ist sichergestellt,
dass die kreisförmige Bohrung zentriert in der Referenzobjektaufnahme
aufgenommen wird.
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Wünschenswert
ist es, dass eine Figur des Referenzobjekts möglichst zentriert
zu einer Hauptachse der zentralen Abbildungsachse der zur Durchleuchtung
verwendeten Röntgenstrahlung, d. h. einer Symmetrieachse
eines Röntgenstrahlkegels, ausgerichtet ist. Da die Brennfleckposition
auf dem Target kleinen Variationen unterworfen ist, ist es von Vorteil, wenn
die Referenzobjektaufnahme bezüglich der bekannten Brennfleckposition,
die beispielsweise mittels einer aufwendigen Kalibrierung ermittelt
wurde, zentriert werden kann. Daher ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die Referenzobjektaufnahme bezüglich des
Targets, auf dem der Brennfleck erzeugt wird, beweglich angeordnet
ist, um die Referenzobjektaufnahme bezüglich der bekannten
Brennfleckposition, vorzugsweise zentriert, auszurichten. Sind das
Referenzobjekt und die Referenzstellung präzise bekannt,
so kann das Referenzbild anhand einer Berechnung erzeugt werden
und muss nicht notwendigerweise als Durchleuchtungsbild mittels
des Detektors erfasst werden. Hierdurch kann eine Referenzmessung
eingespart werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
das Verfahren als Korrekturverfahren Bestandteil eines Messverfahrens
ist, bei dem die Messanordnung kalibriert wird und die bekannte Brennfleckposition
ermittelt wird, für die das Referenzbild erzeugt wird und
Korrekturbilder in zeitlichen Abständen, insbesondere vor
und/oder nach einer Vermessung eines Objekts, aufgenommen werden, wobei
sich das Objekt beim Aufnehmen eines der Korrekturbilder nicht im
Strahlengang befindet und beim Vermessen des Objekts aufgenommene
Bilder anhand des mindestens einen Korrekturwerts automatisch korrigiert
werden.
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Die
Erfindung kann verwendet werden, um eine Qualität der Zentrierung
und Fokussierung zu überprüfen. Ferner kann eine
Korrektur der Skalierung in einer Auswertesoftware zum Ermitteln
von Merkmalen des Messobjekts vorgenommen werden. Außerdem
kann eine Brennfleckform für eine Justage und zu Kontrollzwecken
ermittelt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher
erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
stark vereinfachte schematische Darstellung einer Messanordnung
zum Erzeugen von Durchstrahlungsbildern eines Messobjekts;
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2 eine
schematische Darstellung eines Strahlengangs zur Abbildung eines
Messobjekts;
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3 eine
schematische Draufsicht auf einen Austrittsbereich einer Röntgenquelle
mit einer Referenzobjektaufnahme und einem aus dem Strahlengang
entfernten Referenzobjekt;
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4 eine
schematische Draufsicht auf den Austrittsbereich der Röntgenquelle
nach 3, bei der das Referenzobjekt in die Referenzstellung
bewegt ist;
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5 einen
Ausschnitt einer Schnittansicht entlang einer Linie A-A durch das
Referenzobjekt, die Referenzaufnahme und eine Begrenzungswand der Röntgenquelle
nach 4;
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6 eine
schematische Schnittansicht eines Austrittbereichs der Röntgenquelle
mit einem in der Referenzposition befindlichen Referenzobjekt; und
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7 ein
schematisches Ablaufdiagramm eines Mess- und Korrekturverfahrens.
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In 1 ist
schematisch eine Messanordnung 1 zum Aufnehmen von Durchstrahlungsbildern dargestellt.
Die relativen Größenverhältnisse der
dargestellten Objekte entsprechen nicht realistischen Größenverhältnissen.
Vielmehr sind die einzelnen Elemente nur zur Veranschaulichung ihrer
prinzipiellen Funktion dargestellt. Insbesondere die Elemente einer
Röntgenröhre 2 sind stark vergrößert
dargestellt. Die Messanordnung 1 umfasst die Röntgenröhre 2,
die vorzugsweise als Mikrofokus-Röntgenröhre ausgebildet
ist, einen Objektträger 3, auf dem ein Messobjekt 4 angeordnet
ist, einen Detektor 5 und eine vorzugsweise als Computer
ausgebildete Auswerteeinheit 6. Diese einzelnen bisher
beschriebenen Komponenten sind einem Fachmann grundsätzlich
bekannt und werden daher hier, soweit es nicht für die
Erfindung notwendig ist, nicht detaillierter beschrieben. Die Röntgenquelle 2 umfasst
eine Teilchenerzeugungseinheit 7, die vorzugsweise als Haarnadelkathode
ausgebildet ist, obwohl hier zeichnerisch eine Glühwendel
dargestellt ist. Eine vor der Teilchenerzeugungseinheit 7 angeordnete
Beschleunigungsblende 8, die gegenüber der Teilchenerzeugungseinheit 7 einen
elektrischen Potenzialunterschied aufweist, beschleunigt die aus
der vorzugsweise als Haarnadelkathode ausgebildeten Teilchenerzeugungseinheit 7 austretenden
geladenen Teilchen, insbesondere thermisch emittierte Elektronen. Ein
so entstehender Teilchenstrahl 9 wird mittels einer Fokussiereinheit 10 auf
ein Target 11 beschleunigt. Die Fokussiereinheit 10 kann
unterschiedliche Fokussierelemente, beispielsweise Spulen, Ablenkplatten
usw., umfassen. An einer Auftreffstelle des fokussierten Teilchenstrahls 9 auf
das Target 11 entsteht ein Brennfleck, an dem durch ein
Abbremsen der geladenen Teilchen, d. h. ein negatives Beschleunigen,
Röntgenstrahlung erzeugt wird.
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Ein
Gehäuse 13 der Röntgenröhre 2 umfasst ein
Austrittsfenster 14, welches transparent für Röntgenstrahlung
ist. Dieses kann beispielsweise aus Beryllium, Aluminium oder Diamant
gefertigt sein. Der Rest des Gehäuses 13 ist so
ausgebildet, dass er Röntgenstrahlung absorbiert. Eine
dem Detektor 5 zugewandte Gehäusewand 15 der
Röntgenröhre 2 wirkt somit gemeinsam
mit dem Austrittsfenster 14 als Austrittsblende. Für
den Fachmann ergibt es sich, dass bei einer konkreten Ausgestaltung
einer Mikrofokus-Röntgenröhre im Innern der Röntgenröhre Blenden
vorgesehen sein können, die eine Ausbreitung der Röntgenstrahlung
innerhalb der Röntgenröhre beeinflussen.
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Die
am Brennfleck 12 erzeugte Röntgenstrahlung tritt
idealisiert in einem kegelförmigen Strahlenbündel 16 aus
dem Austrittsfenster 14 der Röntgenröhre 2 aus.
Eine Symmetrieachse des idealisierten Strahlungsbündels 16 wird
im Folgenden als Hauptausbreitungsrichtung 17 bezeichnet.
Die Röntgenstrahlung durchdringt das Messobjekt 4 und
erzeugt auf dem Detektor 5 eine Abbildung. Die einzelnen
Bildpunkte repräsentieren hierbei eine Extinktion der Röntgenstrahlung
durch das Messobjekt. Um ein 3D-Bild des Messobjekts zu erzeugen,
werden zeitlich nacheinander folgend mehrere Durchleuchtungsbilder
des Objekts 4 aufgenommen, wobei das Messobjekt 4 durch
den Objektträger 3 um eine in der Zeichnungsebene
liegende Drehachse 18 jeweils um ein vorgegebenes Winkelinkrement
gedreht wird. Die Hauptausbreitungsrichtung kreuzt hierbei vorzugsweise
die Drehachse 18 unter einem 90°-Winkel. Aus einer
Vielzahl dieser unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Durchleuchtungsbilder
des Messobjekts 4 erzeugt die Auswerteeinheit 6 ein CT-3D-Bild
mittels einer Rückprojektion. Dem Fachmann sind hierfür
geeignete Algorithmen bekannt.
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In
2 ist
schematisch ein Strahlengang für eine Abbildung eines Messobjekts
zur Erzeugung eines Durchstrahlungsbildes dargestellt. Gleiche technische
Merkmale sind in allen Figuren der Beschreibung mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet. Röntgenstrahlen breiten sich von einem punktförmig
angenommenen Brennfleck
12 zu einem Detektor
5 aus.
Der Übersichtlichkeit halber sind nur ein zentraler Strahl
21,
der das Messobjekt
4 entlang der Hauptausbreitungsrichtung
17 durchdringt,
sowie Kantenstrahlen
22 eingezeichnet, die die Begrenzungspunkte
23 des
Messobjekts
4 auf dem Detektor
5 als Begrenzungsbildpunkte
23' abbilden.
Ein Abstand der Begrenzungspunkte
23 gibt eine Ausdehnung
des Objekts, beispielsweise eine Objekthöhe, an. Ein Abstand
der Bildbegrenzungspunkte
23' gibt entsprechend eine Bildobjektausdehnung,
beispielsweise eine Bildobjekthöhe, an, die entsprechend
mit Doppelpfeilen
24 und
25 eingezeichnet sind.
Ferner sind im Strahlengang ein Abstand SD
26 vom Brennfleck
12 zum
Detektor
5, ein Abstand SO
27 vom Brennfleck
12 zum
Objekt
4 und ein Abstand OD
28 vom Messobjekt
4 zum
Detektor
5. Ein Verhältnis der Bildobjekthöhe
25 zur
Objekthöhe
24 wird als Vergrößerung
V bezeichnet. Diese ist von der Entfernung SD
26 des Brennflecks
12 von
dem Detektor
5 und der Entfernung SO des Brennflecks
12 von
dem Messobjekt
4 abhängig. Es gilt folgender Zusammenhang:
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Hieraus
ist leicht ersichtlich, dass eine Veränderung der Brennfleckposition
sowohl eine Veränderung der Entfernung SD
26 als
auch der Entfernung SO
27 bewirkt. Entfernt sich beispielsweise
die Brennfleckposition um einen Abstand D von dem Detektor, so ist
die neue Vergrößerung V' gegeben durch:
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Es
ergibt sich, dass die Vergrößerung V' kleiner
wird. Driftet die Brennfleckposition hingegen zum Detektor 5 hin,
so wird die Vergrößerung der Abbildung größer.
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Wandert
die Brennfleckposition in einer Richtung parallel zur Detektionsfläche
des Detektors 5, beispielsweise um einen Abstand H entlang
eines Pfeils 30, so verschiebt sich ein Bild 4' des
Messobjekts 4 auf dem Detektor 5 in entgegengesetzter Richtung,
wie mittels des Pfeils 31 angedeutet ist. Eine Veränderung
des Vergrößerungsverhältnisses tritt
nicht ein.
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Wird
eine Brennfleckpositionsänderung nicht detektiert und kompensiert,
so werden Auflösung und Genauigkeit eines computertomografischen
3D-Bildes nachteilig beeinflusst. An dem Messobjekt untersuchte
Maße werden bei einfachen Durchstrahlungsbildern sowie
bei den 3D-Bildern falsch ermittelt.
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Um
eine aufwendige Kalibration zur Bestimmung der exakten Brennfleckposition
zu vermeiden, ist bei der Messanordnung nach 1 an der
Gehäusewand 15 benachbart zu dem Austrittsfenster 14 eine
Referenzobjektaufnahme 41 angeordnet. Diese ist so ausgebildet,
dass sie ein Referenzobjekt 42 reproduzierbar in einer
Referenzobjektstellung aufnehmen kann. Vorzugsweise sind die Referenzobjektaufnahme 41 und
das Referenzobjekt 42 so ausgebildet, dass sich in der
Referenzstellung eine selbst zentrierende Drei-Punkt-Lagerung ergibt.
Das Referenzobjekt 42 ist vorzugsweise mit einem Schieber 43 verbunden,
mit dem das Referenzobjekt 42 aus dem Strahlengang entfernt
bzw. in die Referenzstellung bewegt werden kann. In 1 ist
das Referenzobjekt 42 gestrichelt in der Referenzstellung
dargestellt. Eine schematisch dargestellte Feder 44 ist dargestellt,
um anzudeuten, dass das Referenzobjekt in der Referenzstellung gegen
die Referenzobjektaufnahme 41 gedrückt wird, so
dass es zuverlässig in der Referenzstellung verharrt, bis
es mittels des Schiebers 43 erneut aus dem Strahlengang
entfernt wird.
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In 3 ist
schematisch eine Draufsicht auf die Gehäusewand 15 und
eine darauf angeordnete Referenzobjektaufnahme 41 dargestellt.
Die Referenzobjektaufnahme weist eine Aussparung 45 auf, um
die aus dem Austrittsfenster 14 austretende Röntgenstrahlung
ungehindert passieren zu lassen. Eine Mitte 46 des Austrittsfensters 14 liegt
auf einem zentralen Strahl der Röntgenstrahlung, wenn die
Brennfleckposition mit einer Sollbrennfleckposition übereinstimmt.
Zu erkennen ist, dass ein Mittelpunkt 47 der Aussparung 45 gegenüber
der Mitte 46 des Austrittsfensters 14 versetzt
ist. Der Mittelpunkt 47 der Aussparung 45 der
Referenzobjektaufnahme 41 ist vorzugsweise so zentriert,
dass er auf der Hauptstrahlungsrichtung von Röntgenstrahlung
liegt, die von der Brennfleckposition emittiert wird, die bei der zuletzt
durchgeführten Kalibrierung ermittelt worden ist. Um die
Referenzobjektaufnahme 41 gegenüber der Gehäusewand 15 und
dem Austrittsfenster 14 verschieben zu können,
sind an der Referenzobjektaufnahme 41 Stellglieder 48 angeordnet,
die jeweils ein bewegliches Element 49 gegen einen Vorsprung 50 der
Gehäusewand 15 abstützen.
-
Die
Referenzobjektaufnahme 41 umfasst drei Paare parallel ausgerichteter
Zylinderflächen 51. Die Zylinderflächen 51 sind
jeweils parallel zu einer Mittelachse 52 ausgerichtet.
Die Mittelachsen 52 schneiden sich im Mittelpunkt der Aussparung 45 der Referenzobjektaufnahme 41 und
schließen jeweils paarweise vorzugsweise einen Winkel von
120° ein.
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An
der Referenzobjektaufnahme 41 ist eine Führung 53 vorgesehen,
in der ein Schieber 43 geführt wird. Der Schieber 43 ist
an einem Referenzobjekt 42 über eine Feder (nicht
dargestellt) befestigt, die das Referenzobjekt 42 gegen
die Referenzobjektaufnahme 41, d. h. in Richtung auf die
Zeichnungsebene, andrückt. Das Referenzobjekt ist in 3 aus dem
Strahlengang entfernt. Das Referenzobjekt 42 ist scheibenförmig
parallel zur Zeichnungsebene ausgebildet. Es umfasst eine kegelförmige
Bohrung 54, wobei eine Kegelöffnung größer
als ein Öffnungswinkel eines Röntgenstrahlungsbündels
(vergleiche 16 in 1) ist,
das aus der Röntgenquelle austritt. Eine Bohrlochkante 55 mit
einem geringeren Durchmesser als eine größere
Bohrlochkante 56 der kegelförmigen Bohrung 54 ist
hierbei der Röntgenquelle zugewandt. Die kreisförmige
Bohrlochkante 55 stellt eine hoch symmetrische Figur dar,
die in einer in 4 gezeigten Referenzstellung
des Referenzobjekts 42 parallel zur Detektionsebene und
senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung, die senkrecht aus der Zeichnungsebene
heraustritt, ausgerichtet ist. Drei an einer Unterseite des Referenzobjekts 42 angebrachte
Kugelsektoroberflächen liegen jeweils auf einem Paar der
parallel zueinander ausgerichteten Zylinderflächen. Hierdurch
wird erreicht, dass das Referenzobjekt zentriert gegenüber
dem Mittelpunkt 47 der Aussparung 45 der Referenzobjektaufnahme 41 zentriert
wird. Hierfür sind die Kugelsektoroberflächen 57 auf
einem zu der kreisförmigen Bohrlochkante 55 konzentrischen
Kreis jeweils unter einem Winkel von 120° angeordnet.
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Wird
von dem Referenzobjekt in der Referenzstellung ein Durchleuchtungsbild
aufgenommen, so erhält man ein Referenzbild, sofern die
Brennfleckposition während der Aufnahme, beispielsweise aufgrund
einer zeitlich kurz zuvor vorgenommenen Kalibrierung, bekannt ist.
Nimmt man zu späteren Zeitpunkten erneut ein Durchleuchtungsbild
des Referenzobjekts in der Referenzstellung auf, so erhält man
ein Korrekturbild. In dem Referenzbild und in dem Korrekturbild
werden jeweils gleiche geometrische Parameter, beispielsweise ein
Durchmesser der abgebildeten kreisförmigen Bohrkante 55' sowie
deren Mittelpunkt, bestimmt. Aus einer Änderung des Durchmessers
lässt sich eine Drift der Brennfleckposition in Richtung
der Hauptstrahlungsrichtung, d. h. auf den Detektor zu oder von
dem Detektor weg, bestimmen. Eine Verschiebung des Mittelpunkts
zeigt hingegen eine Veränderung der Brennfleckposition parallel
zur Detektionsebene an. Eine Verzerrung der Abbildung der kreisförmigen
Bohrkante 55' zeigt eine Verkippung des Detektors an. Die
hierbei ermittelten Korrekturwerte können bei einer Auswertung
von Durchleuchtungsbildern eines Messobjekts verwendet werden, um
die Brennfleckposition zu korrigieren. Die Ermittlung der geometrischen
Parameter und ein Ableiten der Korrekturwerte erfolgt in der Regel
in der Auswerteeinheit 6, in der auch die Durchleuchtungsbilder
ausgewertet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann
eine gesonderte Auswerteeinheit vorgesehen sein. Ferner kann bei
einer Ausführung der Auswerteeinheit in Software ein Auswertemodul
zum Bestimmen der Korrekturwerte in einer integrierten Auswertesoftware
für eine Auswertung der Durchleuchtungsbilder, einschließlich
einer Korrektur bezüglich einer Änderung der Brennfleckposition,
vorgesehen sein.
-
Werden
Abweichungen oberhalb von Toleranzgrenzen festgestellt, so empfiehlt
es sich, eine erneute Kalibration der Messanordnung durchzuführen.
Entscheidend ist hierbei, dass die Referenzobjektaufnahme 41 bezüglich
der Gehäusewand 15 der Röntgenröhre
zwischen dem Erstellen des Referenzbildes und dem Aufnehmen von
Korrekturbildern nicht verändert werden darf. Lediglich
unmittelbar nach einer Kalibrierung der Brennfleckposition wird die
Referenzobjektaufnahme bezüglich der bekannten Brennfleckposition
vor dem Erzeugen des Referenzbilds zentriert.
-
In 5 ist
ein Ausschnitt einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie
A-A aus 4 schematisch dargestellt. Gut
zu erkennen ist, wie die Kugelsektoroberfläche 57 zum
Ausbilden der Drei-Punkt-Lagerung auf den Zylinderflächen 51 aufliegt.
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In 6 ist
eine schematische Schnittansicht eines Austrittbereichs einer weiteren
Ausführungsform einer Röntgenröhre 2 mit
einem in der Referenzposition befindlichen Referenzobjekt 42 dargestellt.
Technisch gleiche oder ähnliche Merkmale sind mit identischen
Bezugszeichen wie in den übrigen Figuren versehen. Das
Referenzobjekt 42 liegt an einer Gehäusewand 15 an.
Hierbei ist eine Drei-Punkt-Lagerung realisiert. Zwei von drei Kugelsektoroberflächen 57 der
Drei-Punkt-Lagerung sind erkennbar. Gut zu erkennen ist ferner die
kegelförmige Bohrung 54, die sich in einer Hauptausbreitungsrichtung 17 eines
von einem Brennfleck 12 ausgehenden Strahlenbündels 16 aufweitet.
Das Strahlenbündel 16 wird durch die dem Brennfleck 12 zugewandte
Bohrlochkante 55 eingegrenzt. Diese wird somit auf dem
Detektor (nicht dargestellt) abgebildet. Die Abmessungen der kegelförmigen
Bohrung 54 sind so zu wählen, dass die Abbildung
der Bohrlochkante 55 möglichst die gesamte Detektorfläche
ausfüllt.
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In 7 ist
schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von
Durchleuchtungsbildern, insbesondere CT-3D-Bildern schematisch dargestellt,
welches Verfahrensschritte eines Korrekturverfahrens zur Kompensation
einer Brennfleckpositionsänderung umfasst. Zunächst
wird in einem Verfahrensschritt 101 eine Kalibrierung der Messanordnung
durchgeführt, um eine Brennfleckposition exakt zu bestimmen.
Hiernach ist die Brennfleckposition bekannt. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform wird in einem Verfahrensschritt 102 die Referenzobjektaufnahme
bezüglich der bekannten Brennfleckposition zentriert, so
dass ein reproduzierbar in die Referenzstellung angeordnetes Referenzobjekt,
welches eine Figur in einer Ebene parallel zur Detektionsebene und
senkrecht zur Hauptstrahlungsachse umfasst, vorzugsweise zentriert
zur Hauptstrahlungsachse abgebildet wird. Dieser Verfahrensschritt 102 kann
bei anderen Ausführungsformen entfallen. Zur Zentrierung
der Referenzobjektaufnahme oder hiernach wird das Referenzobjekt, wie
dies im Verfahrensschritt 103 angezeigt ist, in die Referenzstellung
bewegt.
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Wie
in einem Verfahrensschritt 104 angedeutet ist, wird ein
Referenzbild erzeugt, welches eine Abbildung des Referenzobjekts,
vorzugsweise einer hoch symmetrischen Figur in einer Ebene parallel
zur Detektionsebene, bei bekannter Brennfleckposition repräsentiert.
Aus dem Referenzbild, insbesondere aus einer Abbildung der Figur
des Referenzobjekts in einer Ebene senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung
der Röntgenstrahlung werden geometrische Parameter, die
als Referenzparameter bezeichnet werden, bestimmt. Ist die Brennfleckposition bekannt
und sind auch die Referenzstellung sowie das Referenzobjekt genau
bekannt, so können das Referenzbild und/oder die Referenzparameter
auch rechnerisch oder mit einer Simulation bestimmt werden. In diesem
Fall kann der Verfahrensschritt "Bewegen des Referenzobjekts in
die Referenzstellung" 103 sowie der nachfolgende Schritt 105 "Entfernen des
Referenzobjekts aus der Referenzstellung", der sich sonst jetzt
anschließt, entfallen. Es sei angemerkt, dass ein Aufnehmen
des Referenzbildes (oder auch später eines Korrekturbilds)
so erfolgt, dass sich im Strahlengang kein weiteres Messobjekt befindet.
-
Anschließend
können Messobjekte vermessen werden. Hierzu wird zunächst
das Messobjekt auf dem Messobjektträger positioniert 106.
Anschließend wird ein Durchleuchtungsbild aufgenommen 107.
In einer Abfrage 108 wird abgefragt, ob das Messobjekt
fertig vermessen ist. Ist dies nicht der Fall, so wird gemäß einem
Verfahrensschritt 109 das Messobjekt um ein vorgegebenes
Winkelinkrement gedreht, um eine Rückprojektion mehrerer
Durchleuchtungsbilder zum Erstellen eines 3D-Bildes zu ermöglichen.
Anschließend wird das Verfahren mit Verfahrensschritt 107,
Aufnehmen eines Durchleuchtungsbildes, fortgesetzt.
-
Ergibt
die Abfrage 108, dass das Messobjekt fertigt vermessen
ist, so wird das Messobjekt aus dem Strahlengang entfernt 110 und
eine Auswertung der Durchleuchtungsbilder, gegebenenfalls unter
Berücksichtigung von Korrekturwerten für die Brennfleckposition,
durchgeführt. Beispielsweise wird eine Rückprojektion
ausgeführt, um ein CT-3D-Bild des Messobjekts zu erzeugen.
Hieraus können beispielsweise Abmessungen des Messobjekts
abgeleitet werden. Ebenso können qualitative Merkmale des Messobjekts
analysiert werden.
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In
einem Abfrageblock 112 wird ermittelt, ob eine Vermessung
eines weiteren Messobjekts stattfinden soll. Ist dies nicht der
Fall, ist das Verfahren beendet 113. Soll hingegen ein
weiteres Messobjekt vermessen werden, so wird in einem Verfahrensschritt 114 das
Referenzobjekt in die Referenzstellung bewegt.
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Anschließend
wird ein Durchleuchtungsbild aufgenommen 115. Das aufgenommene
Durchleuchtungsbild wird als Korrekturbild bezeichnet. Anhand der
Abbildung des Referenzobjekts in dem Korrekturbild werden geometrische
Parameter, die als Korrekturparameter bezeichnet werden, ermittelt 116.
In einem Verfahrensschritt 117 werden die geometrischen
Parameter, d. h. die Referenzparameter und Korrekturparameter, miteinander
verglichen und hieraus mindestens ein Korrekturwert für
die Brennfleckposition abgeleitet.
-
Das
Referenzobjekt wird wieder aus dem Strahlengang entfernt 118.
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In
einer Abfrage 119 wird ermittelt, ob einer der ermittelten
Korrekturwerte einen entsprechenden Toleranzwert überschreitet.
Ist dies der Fall, so wird dem Nutzer der Messanlage eine erneute
Kalibrierung vorgeschlagen 120. Befolgt der Nutzer diesen Vorschlag,
so wird das Verfahren mit dem Verfahrensschritt 101, dem
Kalibrieren zum Bestimmen der Brennfleckposition, fortgesetzt. Bei
einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die
Kalibrierung automatisch ausgeführt wird.
-
Hat
die Abfrage 119 ergeben, dass keiner der Korrekturwerte
einen Toleranzwert überschreitet, so wird das Verfahren
mit dem Verfahrensschritt 106 "Positionieren des neuen
Messobjekts auf dem Messobjektträger" fortgesetzt.
-
Für
den Fachmann ergibt es sich, dass das beschriebene Messverfahren
und das darin enthaltene Korrekturverfahren modifiziert werden können. Beispielsweise
kann es vorgesehen werden, eine Bestimmung eines Korrekturbildes
auch nach Beendigung einer Vermessung eines Messobjekts auszuführen,
um zu kontrollieren, ob die Brennfleckposition sich während
der Vermessung des Messobjekts verändert hat. Wird eine
solche Veränderung festgestellt, die beispielsweise oberhalb
weiterer Toleranzgrenzen liegt, so kann eine Auswertung der Durchleuchtungsbilder
unterbleiben. Bei wieder einer anderen Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass nicht nach jedem zu vermessenden Objekt
ein Korrekturbild aufgenommen wird. Viele weitere Ausgestaltungen
des Messverfahrens sind möglich. Der Vorteil des hier beschriebenen
Korrekturverfahrens liegt darin, dass mit einfachen, schnell auszuführenden
Messungen zuverlässig die Brennfleckposition bezüglich
Veränderungen kontrolliert werden kann und zusätzlich
Korrekturwerte zur Kompensation einer Brennfleckpositionsänderung
ermittelt werden können. Hierbei ist es von entscheidendem
Vorteil, wenn das Referenzobjekt möglichst nahe an der Brennfleckposition
angeordnet wird.
-
- 1
- Messanordnung
- 2
- Röntgenröhre
- 3
- Objektträger
- 4
- Messobjekt
- 5
- Detektor
- 6
- Auswerteeinheit
- 7
- Teilchenerzeugungseinheit
- 8
- Beschleunigungsblende
- 9
- Teilchenstrahl
- 10
- Fokussiereinheit
- 11
- Target
- 12
- Brennfleck
- 13
- Gehäuse
der Röntgenröhre
- 14
- Austrittsfenster
- 15
- Gehäusewand
- 16
- Strahlenbündel
- 17
- Hauptausbreitungsrichtung
- 18
- Drehachse
- 21
- zentraler
Strahl
- 22
- Kantenstrahl
- 23
- Begrenzungspunkt
- 23'
- Begrenzungsbildpunkt
- 24
- Objekthöhe
- 25
- Bildobjekthöhe
- 26
- Entfernung
Brennfleck (Quelle) – Detektor
- 27
- Entfernung
Brennfleck (Quelle) – Objekt
- 28
- Entfernung
Objekt-Detektor
- 30
- Pfeil
- 31
- weiterer
Pfeil
- 41
- Referenzobjektaufnahme
- 42
- Referenzobjekt
- 43
- Schieber
- 44
- Feder
- 45
- Aussparung
- 46
- Mitte
des Austrittsfensters
- 47
- Mittelpunkt
der Aussparung
- 48
- Stellglied
- 49
- bewegliches
Element
- 50
- Vorsprung
- 51
- Zylinderfläche
- 52
- Mittelachse
- 53
- Führung
- 54
- kegelförmige
Bohrung
- 55
- Bohrlochkante
(mit kleinerem Durchmesser)
- 55'
- abgebildete
Bohrlochkante (mit kleinerem Durchmesser)
- 56
- Bohrlochkante
(mit größerem Durchmesser)
- 57
- Kugelsektoroberfläche
- 101
- Kalibrieren – Bestimmung
Brennfleckposition
- 102
- Zentrieren
der Referenzobjektaufnahme
- 103
- Bewegen
des Referenzobjekts in die Referenzstellung
- 104
- Erzeugen
eines Referenzbildes und Ermitteln von geometrischen Referenzparametern
- 105
- Entfernen
des Referenzobjekts aus dem Strahlengang
- 106
- Positionieren
eines Messobjekts auf dem Objektträger
- 107
- Aufnehmen
eines Durchleuchtungsbildes
- 108
- Abfrage:
Messobjekt fertig vermessen?
- 109
- Drehen
des Messobjekts um ein vorgegebenes Winkelinkrement
- 110
- Entfernen
des Messobjekts aus dem Strahlengang
- 111
- Auswerten
des/der Durchleuchtungsbildes/er, gegebenenfalls unter Berücksichtigung
von Korrekturwerten für die Brennfleckposition
- 112
- Abfrage:
Vermessen eines weiteren Messobjekts?
- 113
- Ende
- 114
- Bewegen
des Referenzobjekts in die Referenzstellung
- 115
- Aufnehmen
eines Korrekturbildes
- 116
- Ermitteln
von geometrischen Korrekturparametern
- 117
- Vergleichen
von Referenz- und Korrekturparametern und Ableiten von mindestens
einem Korrekturwert für die Brennfleckposition
- 118
- Entfernen
des Referenzobjekts aus dem Strahlengang
- 119
- Abfrage:
Ist ein Korrekturwert größer als ein entsprechender
Toleranzwert?
- 120
- Vorschlag:
neue Kalibrierung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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