Zerstörungsfreie Prüfung

Röntgenverfahren

© Fraunhofer IKTS

Untersuchung an einer elektronischen Baugruppe mittels hochauflösender Röntgen-Laminographie.

© Fraunhofer IKTS

Röntgen-CT einer Einzeiger-Halsuhr, gefertigt um 1600 (Ausstellungsstück der Staatlichen Kunstsammlungen Dresden).

Mikrocomputer-Tomographie

Die industrielle Mikro-Computertomographie (μCT) ist ein etabliertes Analyseverfahren für technische und naturwissenschaftliche Anwendungen und wird zunehmend in der Untersuchung künstlerischer und kultureller Güter eingesetzt. Sie ist ein ideales Verfahren, um Lufteinschlüsse, Risse und andere Materialinhomogenitäten innerhalb eines beliebig geformten Objekts sichtbar zu machen. Die Mikro-Computertomographie ermöglicht eine zerstörungsfreie dreidimensionale Prüfung von Objekten mit hoher räumlicher Auflösung.

Das Fraunhofer IKTS verfügt über eine Mikro-CT-Anlage, die je nach Kundenwunsch an die Prüfaufgabe angepasst wird. Dies gestattet sowohl die Untersuchung von sehr kleinen Komponenten wie Elektronikbauteilen als auch von großen Objekten wie Kunstgegenständen oder Fossilien.

Technische Details

  • 225 kV Mikrofokus-Röntgenröhre
  • 2048 x 2048 Pixel-Flächendetektor
  • Reale Auflösung: max. 1 μm
  • Probengröße: max. 60 cm (größte Ausdehnung)
  • Probengewicht: max. 6 kg

Anwendungsfelder

  • Material- und Produktentwicklung für die Elektronikindustrie und Medizintechnik
  • Prüfung von Massenteilen
  • Prüfung von archäologischen Funden und Kunstgegenständen

Hochauflösende CT-Laminographie

Die hochauflösende Computerlaminographie (High Resolution Computed Laminography, HRCL) ist ein neu entwickeltes Röntgentomographie-Verfahren des Fraunhofer IKTS. Es ermöglicht, kleine Bereiche insbesondere großflächiger und planarer Schaltungsträger hochaufgelöst und zerstörungsfrei zu untersuchen. Durch einen veränderten Messaufbau und einen optimierten Rekonstruktionsalgorithmus im Vergleich zur Mikro-CT stellt die hochaufgelöste Untersuchung von Leiterplatten beliebiger Größe nun kein Problem mehr dar. So können beispielsweise Steuerplatinen für die Automobil- oder Leistungselektronik sowie eingebettete Systeme zerstörungsfrei und ohne Präparationsaufwand analysiert werden.

Technische Details

  • 225 kV Mikrofokus-Röntgenröhre
  • 2048 x 2048 Pixel-Flächendetektor
  • Reale Auflösung: max. 900 nm
  • Probengröße: max. 60 cm (größte Ausdehnung), bei Prüfungen von Teilbereichen auch größer
  • Probengewicht: max. 6 kg

Anwendungsfelder

  • Schnelles Sichtbarmachen von Rissen in Fügestellen elektronischer Bauteile auf deren Schaltungsträger
  • Prüfung von in CFK-Platten eingebetteten Systemen

Röntgendiffraktion

Die Röntgendiffraktion ist ein Verfahren, mit dem das Fraunhofer IKTS die Zusammensetzung von Stoffgemischen bestimmt. Dabei wird Röntgenstrahlung an geordneten Strukturen wie Kristallen oder Quasikristallen gebeugt und die Beugungsintensitätsverteilung gemessen.

Darüber hinaus nutzt das Fraunhofer IKTS die Röntgendiffraktion für die Bestimmung von Eigenspannungen durch das Sinus2y-Verfahren. Dabei wird die Probe in einen Reflex um einen gewissen Bereich y (Psi) gekippt. Um die Verteilung der Eigenspannungen über den Prüfkörper zu bestimmen, wird an verschiedenen Punkten, mindestens aber in den extremen Bereichen (Ränder, Ecken und Mitte), gemessen. Da die Textur die Ergebnisse vieler Verfahren beeinflusst, liefert auch das Sinus2y-Verfahren nur zuverlässige Werte, wenn die zu untersuchende Schicht untexturiert ist. Deshalb werden an verschiedenen Punkten des Untersuchungsobjekts die Polfiguren für mindestens zwei verschiedene Reflexe aufgenommen. Aus den ermittelten Peak-Positionen lässt sich anschließend die Eigenspannung ableiten.

Anwendungsfelder

  • Bestimmung der Zusammensetzung von Stoffgemischen und von Eigenspannungen in der Material- und Produktentwicklung
  • Studien zur Ursachenklärung bei Bauteilfehlern

 

Röntgenzeile L100

Röntgenzeilendetektoren werden meist dann eingesetzt, wenn fortlaufende Güter zu untersuchen sind oder wenn die Größe des Objekts nur eine streifenförmige Beleuchtung zulässt, um unerwünschte Streustrahlung zu vermeiden. Der vom Fraunhofer IKTS entwickelte Zeilendetektor L100 wird aus kundenspezifischen Einzelschaltkreisen (ASIC) aufgebaut, sodass eine kostengünstige Fertigung und vielfältige Konfigurationen – insbesondere auch beliebige Größen – möglich sind. Zusätzlich arbeitet der neuartige Detektor direkt konvertierend. Dadurch steigen Auflösung und Geschwindigkeit im Gegensatz zum herkömmlichen Detektorprinzip deutlich an. Zudem können dank Einzelphotonendetektion die Röntgenphotonen hinsichtlich ihrer Energie bewertet werden. Dies ermöglicht »Dual Energy«-Anwendungen, bei denen Materialien in ihrer Zusammensetzung unterschieden werden.

Technische Details

  • Zeilenlänge: 102,4 mm
  • Auflösung: 100 μm
  • Energiebereich: 30 bis 200 keV und 2 bis 40 keV
  • Prüfgeschwindigkeit: bis zu 50 m/s

Anwendungsfelder

  • Inline-Qualitätssicherung und Materialklassifikation für:
  • Lebensmittelindustrie und Pharmazie
  • Kleinteil-/Halbzeugfertigung