Warum sich die Investition in Röntgen-Inspektionssysteme auszahlt Fremdkörper detektieren oder Füllstände überwachen: Röntgen-Inspektionssysteme eignen sich für viele Anwendungen in der Industrie.

Ein Röntgen-Inspektionssystem besteht aus den drei Kernkomponenten Generator, Detektor und Bildverarbeitung sowie Mechanik und Fordertechnik. Für unterschiedliche Anwendungsbereiche sind spezielle Hardwarekonfigurationen erhältlich, die es ermöglichen, die Kernkomponenten in verschiedensten Applikationen einzusetzen.

Aufbau eines Generators

Moderne Röntgenröhren bestehen in ihrer einfachsten Form aus folgenden Bestandteilen:

• Glashülle
• Heizkathode
• Kupferanode
• Wolframscheibe

Alle Bestandteile liegen innerhalb eines Vakuums in einem abgedichteten Glas- oder Keramikkörper. Die Heizkathode dient als Elektronenquelle und besteht aus einem Wolframheizfaden, der durch elektrischen Strom zum Glühen gebracht wird. Durch Anlegen einer hohen Spannung (kV) zwischen der Kupferanode und der Heizkathode werden Elektronen beschleunigt und bewegen sich auf die Wolframscheibe zu. Der Elektronenstrom an diesem Punkt wird als Röntgenröhrenstrom (mA) bezeichnet. Beim Auftreffen der Elektronen auf die Wolframscheibe werden die Elektronen stark verlangsamt. Diese Verzögerung bewirkt die Emission von Röntgenstrahlen. In einem Röntgengenerator ist die Röhre mit Blei oder Kupfer abgeschirmt. Die nutzbare Röntgenstrahlung verlässt den Generator durch eine kleine Öffnung (siehe rote Wellen in der Grafik). Die Erzeugung nutzbarer Röntgenstrahlung setzt Wärme frei und macht eine Kühlung des Generators erforderlich. Daher liegt der Röntgengenerator oft in einem Gehäuse, welches mit einer Kühlflüssigkeit wie zum Beispiel Öl gefüllt ist. Die Abführung der Wärme wird oftmals durch Kühlrippen verstärkt. Der Kühlbedarf ergibt sich aus der Leistung des Generators und der Umgebungstemperatur.

Generell gilt:

• bei Röntgendetektoren von 65W bis 100W reichen einfache Lüfter für die Umwälzung der warmen Luft
• bei Geräten von 100W bis 320W Leistung werden leistungsstarke Klimageräte verwendet
• bei Hochleistungsdetektoren mit 1000W und mehr ist ein Pumpensystem mit einer aktiven Wasserkühlung erforderlich.

Bei der Röntgen-Inspektion wird nach Fremdkörpern gesucht, die eine höhere Strahlenmenge absorbieren als das Produkt, das inspiziert wird. Eine sichere Detektion von Fremdkörpern ist daher nur möglich, wenn diese eine vergleichsweise höhere Dichte aufweisen. Viele Lebensmittel werden auf Wasserbasis hergestellt oder basieren aufgrund ihrer natürlichen Struktur auf Wasser wie z.B. Obst und Gemüse. Somit liegt bei ihnen eine ähnliche Dichte wie Wasser vor (1000 kg / m3). Im Hinblick auf das spezifische Gewicht entspricht dies einem Wert von 1,0 g / cm3. Dieser Wert wird in der Regel als Bezugspunkt verwendet.

Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht die Detektierbarkeit von Materialarten. Rot markierte Materialien können normalerweise nicht detektiert werden, da ihre Dichte zu gering ist oder nahezu der des Produktes entspricht. Grün markierte Materialien sind durch ihre höhere Dichte erkennbar. Die Tabelle ist absteigend nach Dichte sortiert. Je weiter ein Material oben in der Tabelle ist, umso höher ist der Dämpfungsfaktor und somit werden diese Elemente in den Lebensmitteln besser erkannt. Dies bedeutet außerdem, dass kleinere Partikel ebenfalls einfacher erkannt werden können.

Achtung: Bei der Definition von Detektionsempfindlichkeiten für das Qualitätsmanagement-System sollten auch die Dichte der Materialien spezifiziert werden, welche entsprechend der Risikoanalyse ein Risiko darstellen. Zum Beispiel ist Glas nicht gleich Glas: Bleiglas zum Beispiel hat eine Dichte von 3,5 – 4,8 g / cm3. Im Gegensatz hierzu hat Natron-Kalk-Glas (auch als Natron-Kalk-Kieselglas bezeichnet, das am stärksten verbreitete Material für Glasbehälter wie Flaschen oder Glasgefäße) eine Dichte von 2,52 g / cm3. Es ist offensichtlich, dass bei diesen beiden Glasarten die absolute Detektionsempfindlichkeit stark differiert. Daher ist darauf zu achten, dass für die Definition von Suchempfindlichkeiten eines Röntgen-Inspektionsgerätes exakt die Materialien bewertet werden, welche tatsachlich als Risiko im Produktionsumfeld existieren.