Dual Energy Hochenergieradiographie fur die Materialdiskriminierung in Cargo-Containern: Von der Forschung zur Anwendung

摘要

Dual-Energy Rontgenradiographie im Bereich niedriger Energien (< 200 keV) ist eine bewahrte Technik, die ihre Anwendung in der Medizin sowie auch in der Gepackprufung an Flughafen findet. Medizinische Dual-Energy Systeme und Gepackprufanlagen arbeiten mit Rontgenenergien von 80 keV und 160 keV. Die zugehorigen Rontgenspektren sind klar voneinander getrennt. Dabei ist der effektive Schwachungskoeffizient (μ_(eff)) grundsatzlich von der Ordnungszahl (Z) abhangig, was zur Materialdiskriminierung genutzt wird. Im Gegensatz zu medizinischen Anwendungen ist bei der Untersuchung von Seefrachtcontainern die zu durchstrahlende Dicke weitaus hoher (> 1 m), daher wird hier eine Energie im Bereich >1 MeV gewahlt. Aufgrund der weniger guten spektralen Trennung im Hochenergiebereich ist μeff hier weniger abhangig von Z. Dabei spielen aber Dichteunterschiede eine Rolle und zusatzlich wird μ_(eff) von der Materialdicke (t) durch Aufhartung beeinflusst. In diesem Beitrag wird die Dual-Energy Hochenergieradiographie fur die Untersuchung von Containern vorgestellt, bei der ein Betatron und ein hochauflosender Matrixdetektor (200μm) fur die Bildgebung benutzt werden. Fur die Messungen wurde ein Testphantom mit Stufenkeilen aus verschiedenen Materialien (Fe, Cu, Al, Sn, Mg, PMMA) untersucht. Die angewandten Energien fur die Dual-Energy Bildgebung sind 3 MeV und 7.5 MeV mit 10 mm Cu-Vorfilter. Die Dual Energy-Funktion, welche das Verhaltnis zwischen den Schwachungskoeffizienten niedriger und hoher Energie darstellt, wurde basierend auf dem simulierten, polychromatischen Rontgenspektrum und der Detektorempfindlichkeit mit dem aRTist Programm berechnet. Abschliessend wurde die simulierte Dual-Energy Bildgebung mit den zugehorigen experimentellen Daten verglichen. In einem zweiten Teil wird die praktische Anwendbarkeit der hochauflosenden mobilen Durchstrahlungsprufung gezeigt. Dabei wurde ein ausgewahlter Bereich eines heterogen gepackten Seefrachtcontainers auf dem BAM Testgelande "Technische Sicherheit" in Horstwalde mit mobilem Gerat durchstrahlt. Abschliessend werden diese Ergebnisse diskutiert, wobei der Packungsinhalt schrittweise komplexer gestaltet wurde.