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Ability of Non-Destructive Testing to Contribute to Humanitarium Mine Detection and Clearance
(2002)
The preservation of human achievements and progress is undoubtedly a pillar of our society. This includes detecting threats in time to prevent disasters that may occur from forces of nature, defective technology, human failure or malicious intent. In this respect, there is arguably no difference between safety and security, though different institutions are involved in the regulation and control of them. However, the unifying rationale ought to result in the building of bridges between them. This is the Working Group's mission.
The baroque epitaph Reyer (1704) at the St. Laurentius church in Tönning was treated with carbolineum as a wood preservation agent in 1903. The subsequent constant migration of carbolineum through the layers of paint to the surface has had a detrimental effect on the aesthetic appearance of the epitaph. Carbolineum is an oily, water-insoluble, flammable, dark brown mixture of coal tar oil components. Due to its content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), which are classified as carcinogenic and harmful to the environment, the use of carbolineum has been forbidden. The aim of the project is to develop an exemplary Conservation treatment (hat will reduce the toxic contents of the historical wooden object. The new method should be applicable to similar objects that are also contaminated with carbolineum. The historic carbolineum was identified by the GC-MS method and the X-Ray computed tomography revealed the biological wood damage and previous restoration measures. Several decontamination methods such as the extraction with supercritical C02, with dichloromethane vapour/fluids, with 1,3-dioxolane or with petrol ether by vaccum impregnation were investigated. This project is founded by the Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU).
Safety and security both entail freedom from danger, i.e. unacceptable risk, whatever the cause might be. This
entails an understanding of the term 'risk' that is broadly used in areas such as economics, health, insurance etc.
According a rather popular definition used in the economical sciences for a long time (KNIGHT), risk has a lot
in common with uncertainty while the former is regarded quantifiable and the latter one is not. However, it has
to be taken into account that there are other understandings of 'uncertainty'. Particularly encountering rare
events never experienced before and recent contemporary definitions are weakening Knightfs differentiation.
This is reflected in some recent standard definitions. Attempts have been made to define a risk as common as
possible covering not only societal, ecological and financial areas but also natural and technical, ones. This is of
particular concern in non-destructive testing. This raises the question how far this can be achieved in a common
understanding, i.e. the discussion on this term seems not at all finished yet.
It is a common ambition to lower the risk by several actions including detection technologies. This entails that a
risk could be estimated somehow. The existence of numerous approaches indicates the complexity of this question.
The EFNDT (European Federation for Non-Destructive Testing) Working Group 5 took a commitment
also to tackle this central aspect of safety and security in its understanding as a bridging forum between these
two areas.
Bildbearbeitung
(2002)
Bildbearbeitung
(2002)
The objects of this investigation were sculptures taken from a ca. three hundred years old baroque epitaph of a church in Tonning, a town in Northern Germany. Around 1900 it was found in a disastrous state heavily damaged by wood-worm. At that time, the whole artwork was treated with the tar extract carbolineum as a remedy. Nowadays, this substance has been identified as carcinogenic, and its presence can be perceived by its stench and visually at certain spots on the surface where it has penetrated the covering paint.
A gold-painted sculpture of a massive wooden skull was interrogated with X-rays and fast neutrons to investigate the internal distribution of the carbolineum. The X-ray tomography, with its excellent spatial resolution revealed galleries left over from the worm infestation in the outer areas and cracks in the central region. The golden color coating appeared as a thick and dense layer. In comparison the tomography with fast neutrons, though being of lower resolution and yet unresolved artefacts revealed sections of slightly different densities in the bulk of the wood. These differences we attribute to the differences in the distribution of the impregnant in the wood, visible due to its higher hydrogen content making it less transparent for neutrons.
Demonstration von Beispielen zur Bildverarbeitung von radiologischen Aufnahmen (Speicherfolien)
(2002)
The detection of defects in aircraft components or parts of a power plant or mines in the ground is connected with the task to distinguish between signals caused be the item searched for and noisy signals from other sources. The reliability of the system is the better the better the system is in detecting the wanted signal and avoiding false alarms caused by noise. It is usual to measure the reliability of diagnostic systems in terms of ROC-curves (Re-ceiver Operating Characteristics) and POD-curves (Probability of Detec-tion). The ROC curves describe the POD versus Probability of False Alarm with growing system sensitivity along the curve. POD curves describe the Probability of Detection for a fixed sensitivity for a variation of item sizes or depths. Reliability of the whole system is always a composition of the physics
and technique, application influences and the human factors. For the scien-tific understanding and possibilities of improvement, decomposition accord-ing to a modular model is helpful. The authors present their experiences with the reliability evaluation of metal detectors for humanitarian demining and an NDT system of mechanized ultrasonic phased array testing of copper welds. The special concern in demining is the influence of soil types, detec-tors and the experiences of human beings.
Für die öffentliche Sicherheit wird gesorgt, indem Gefahren rechtzeitig entdeckt werden. Deren Ursprung kann im technischen oder menschlichen Versagen liegen, womit im englischen Sprachraum zwischen 'Safety' und 'Security' unterschieden wird. Hinsichtlich der Folgen verschwimmt aber dieser Unterschied, obwohl für deren Verhinderung unterschiedliche Zuständigkeiten existieren. Bezüglich des gemeinsamen Interesses und auch überlappender Methoden und Vorgehensweisen würden beide Seiten gewinnen können, wenn es eine Brücke zwischen ihnen gäbe. Eine solche zu schaffen hat sich die EFNDT Arbeitsgruppe (Working Group) 5 zur Aufgabe gestellt. Gestaltet werden soll sie durch gemeinsame Veranstaltungen und Seminaren, die zur Bildung von Konsortien und der Durchführung gemeinsamer Projekte führen sollen.
Die Arbeitsgruppe 5 'Public Security and Safety NDT Technologies
(PSSndtT)' der Europäischen Föderation für Zerstörungsfreie Prüfung (EFNDT) hat
sich zur Aufgabe gestellt, vorhandene ZfP-Techniken darauf hin zu überprüfen, ob
und inwieweit sie für einen Einsatz im Bereich der öffentlichen Sicherheit
('Security') geeignet sind. Ausgangspunkt war die Suche nach Antipersonenminen
in ehemaligen Kriegsgebieten. Die zunehmende Bedrohung der Allgemeinheit
durch den Terrorismus veranlasste den EFNDT, ZfP-Anwendungen auf die
allgemeine öffentliche Sicherheit auszuweiten. Der Blick auf die Praxis und die Erfahrungen
in der ZfP kann neue Wege eröffnen und erspart mögliche parallele Eigenentwicklungen.
Umgekehrt wird man immer auch vom praktischen Feldeinsatz
mobiler Inspektionstechnik lernen, besonders unter erschwerten Einsatzbedingungen
in Bezug auf erschwerte Zugänglichkeit und eingeschränkt verfügbare Zeitrahmen.
Es wird über die bisherigen Aktivitäten und Perspektiven berichtet.
Ein gemeinsames Anliegen sowohl der technischen Sicherheit im Sinne von
'Safety' als auch der öffentlichen im Sinne von 'Security' als Schutz vor Anschlägen
und Verbrechen ist die Einschätzung bzw. die Bewertung vorbeugender Maßnahmen,
die der rechtzeitigen Erkennung einer Bedrohung dienen. An einem Beispiel
soll gezeigt werden, wie umgekehrt die ZfP auch von Konzepten zur Maßnahmenbewertung
in Sicherheitskontrollen profitieren könnte, besonders dann, wenn
eine einzelne Methode nicht hinreicht, um ein drohendes Schadensereignis zu erkennen.
EFNDT Marine Forum
(2011)
Some of the most perfidious remnants of war are mines threatening not
only combating parties but also innocent civilian lives. Moreover, they make large
areas inaccessible that otherwise could be used economically. This threat exists
even long after cessation of hostile actions. Up to now, the range of tools for humanitarian
demining is confined to mine detection dogs, metal detectors, prodders,
manual excavation tools and mechanical clearance machines (flails and tillers). In
1999, this gave rise for the Board of Directors of the EFNDT to suggest whether
detection methods commonly applied may also be helpful in detecting mines and the
like. It was proposed to transfer existing NDT technology to these areas. As a consequence,
Working Group 5 Antipersonnel Landmine Detection (APLD) was
founded to support this concept. As soon as the group became aware of the fact that
mines were encountered not only in the soil but also elsewhere the name was
changed to Antipersonnel Mine Detection (APMD).
It now is becoming more and more obvious that vicious devises such as mines
and bombs threatening lives everywhere represent an increasing risk to everybody.
In contrast, the particular interest in antipersonnel mine detection is decreasing in
favour of general security and safety. However, all these problems have in common
that such devices need to be detected in time, i.e. before they become effective. This
gives reason to extend the scope of the existing Working Group 5 accordingly. It is
of advantage to exchange existing knowledge and there is a chance to keep the
awareness of the mine problem alive by this way.
The existence of some 100 million active mines threatens human life and curtails substantially the economic base in over 70 countries. Humanitarian demining is tedious and it currently only employs metal detectors, prodders, dogs and armoured mechanical vehicles.
Achieving a world free of mines within a period of 10 years as stipulated in international treaties requires safer and more efficient technologies. In response to this challenge the Working Group 5 of the European Federation for Non-Destructive Testing (EFNDT WG5) was founded in Berlin in March 1999. The subject of this working group now consisting of 50 members from 17 countries is the detection of antipersonnel mines (APMD). The basic idea was to investigate existing NDT methods into their ability to aid mine detection. The scope of activities ranged from collecting available information, setting up links to related organisation, defining terminology and standards to selecting dedicated research projects. Since some of these tasks are already conducted by other organisations on an European and international level the attention of the working group has been focused mainly on two R&D areas and on reliability assessment studies. Otherwise, EFNDT WG5 APMD nevertheless remains open to novel approaches in mine detection. Aim of all activities is to provide deminers with safer and more efficient tools than merely with prodders and metal detectors currently used for their dangerous task.
EFNDT Working Group 5 "NDT Technology for Public Security and Safety", two areas with the same aim
(2014)
EFNDT working group 5 'NDT technology for public security and safety', two areas with the same aim
(2014)
It is a quite common and understandable wish to make the world a safer place. This entails both freedom from danger, and thus encompasses both, safety and security. However, it is a trivial fact that public security and technical safety are commitments to distinct social entities that might be quite understandable due to the various kinds of threats. On the other hand, it is a common justifiable interest to have effective methodologies to detect them in time, i.e., before something disastrous might happen. It is rather obvious that particularly non-destructive inspection technologies, namely radiological methods, are applied in both areas. As a logical consequence, sharing the technical knowledge and experiences could be of benefit for both of them. However, the different areas of activities cleave the information exchange between them. In order to overcome this gap, the EFNDT Working Group 5 'NDT Technology for Public Security and Safety' (EFNDT WG 5) has taken an initiative to bring together actors of both areas of activities, symbolized as building a 'bridge'. The activities of the EFNDT WG 5 range from identifying features exhibiting certain threats that are detectable with available NDT technologies, adapting and improving them according to their specified applications and to search for alternative technologies or ways of applications where deemed to be applicable. Successful exchanges of information and experiences have been achieved in recent workshops, where also new ideas have been raised for future common projects. This kind of work is far from being completed; it is more or less at its beginning. In future workshops it is intended to follow up these ideas and to pave the way for future common interdisciplinary projects. Therefore, all groups involved in such projects are welcome, not only researchers and NDT-specialists, but also all endusers of the respective technologies as well as theoreticians for risk assessment, performance evaluation, modelling, statistics etc. All the addressed areas are deemed to play an important role in making the world a safer place, cooperatively.
Die Arbeitsgruppe 5 der Europäischen Föderation für Zerstörungsfreie Prüfung (EFNDT Working Group 5 „Public Security and Safety“, EFNDT WG 5) verfolgt weiterhin das Ziel, organisatorisch weit auseinanderliegende Zuständigkeiten und Arbeitsgebiete zusammenzuführen, die weitgehend mit gleichen, zumindest ähnlichen Prinzipien und Methoden arbeiten.
Auf der Suche nach neuen Wegen stoßen beide Seiten auf Gemeinsamkeiten. Dies gilt auch für neue Ansätze und Bewertungsmethoden von Techniken, mit denen Risiken vermindert werden sollen. Hierzu hat in Berlin ein Workshop im Oktober 2012 stattgefunden, auf dem parallele Projekte zur Container- und Frachtsicherheit zusammengeführt werden konnten. Herausgestellt wurde die Komplementarität der laufenden Projekte, gemeinsame Aspekte sollen künftig auch zusammen bearbeitet werden. Darüber hinaus wurden neue Methoden und Vorgehensweisen vorgestellt, aber auch die Sichtweise der Europäischen Kommission mit ihren Vorstellungen zu einem europäischen Markt für Sicherheitstechnik dargestellt. Angesprochen wurden bestehende und vorgeschlagene europaweite Regulierungen und das europäische Referenznetz zum Schutz kritischer Infrastrukturen (ERNCIP), welches ein Netzwerk von Laboratorien für den Test von Sicherheitstechnik zum Ziel hat. Auf technischem Sektor standen Methoden im Vordergrund, mit denen die Gesamtmenge eines Gefahrstoffes wie z.B. Sprengstoff erkannt werden können, und nicht nur Spuren als indirektem Hinweis. Die Arbeitsgruppe konnte somit erstmalig ein neutrales Forum für parallel laufende Projekte zur öffentlichen Sicherheit zur Verfügung stellen. Die auf den Workshops 2010 bis 2012 in Berlin gehaltenen Vorträge sind auf der EFNDT WG 5 – Webseite im geschützten Bereich zu finden.
Nicht alles davon ist geeignet, es der allgemeinen Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Deshalb sind alle Vorträge aus den Workshops in einem passwortgeschützten Verzeichnis abgelegt. Die Erteilung des Passwortes erfolgt über den Convenor der Arbeitsgruppe durch die EFNDT. Eine Erweiterung dieser Struktur zu einem Austauschforum ist vorgeschlagen. Zur Teilnahme daran sind nicht nur Mitglieder in den Gesellschaften für zerstörungsfreien Prüfung eingeladen, sondern auch diejenigen, die in den Anwendungsgebieten zur öffentlichen Sicherheit tätig sind.
Die Arbeitsgruppe 5 der Europäischen Föderation für Zerstörungsfreie Prüfung (EFNDT Working Group 5 'Public Security and Safety', EFNDT WG 5) verfolgt weiterhin das Ziel, organisatorisch weit auseinanderliegende Zuständigkeiten und Arbeitsgebiete zusammenzuführen, die weitgehend mit gleichen, zumindest ähnlichen Prinzipien und Methoden arbeiten. Auf der Suche nach neuen Wegen stoßen beide Seiten auf Gemeinsamkeiten. Dies gilt auch für neue Ansätze und Bewertungsmethoden von Techniken, mit denen Risiken vermindert werden sollen. Hierzu hat in Berlin ein Workshop im Oktober 2012 stattgefunden, auf dem parallele Projekte zur Container- und Frachtsicherheit zusammengeführt werden konnten. Herausgestellt wurde die Komplementarität der laufenden Projekte, gemeinsame Aspekte sollen künftig auch zusammen bearbeitet werden. Darüber hinaus wurden neue Methoden und Vorgehensweisen vorgestellt, aber auch die Sichtweise der Europäischen Kommission mit ihren Vorstellungen zu einem europäischen Markt für Sicherheitstechnik dargestellt. Angesprochen wurden bestehende und vorgeschlagene europaweite Regulierungen und das europäische Referenznetz zum Schutz kritischer Infrastrukturen (ERNCIP), welches ein Netzwerk von Laboratorien für den Test von Sicherheitstechnik zum Ziel hat. Auf technischem Sektor standen Methoden im Vordergrund, mit denen die Gesamtmenge eines Gefahrstoffes wie z. B. Sprengstoff erkannt werden kann, und nicht nur Spuren als indirekter Hinweis. Die Arbeitsgruppe konnte somit erstmalig ein neutrales Forum für parallel laufende Projekte zur öffentlichen Sicherheit zur Verfügung stellen. Die auf den Workshops 2010 bis 2012 in Berlin gehaltenen Vorträge sind auf der Webseite des EFNDT WG 5 im geschützten Bereich zu finden. Nicht alles davon ist geeignet, es der allgemeinen Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Deshalb sind alle Vorträge aus den Workshops in einem passwortgeschützten Verzeichnis abgelegt. Die Erteilung des Passwortes erfolgt über den Convenor der Arbeitsgruppe durch die EFNDT. Eine Erweiterung dieser Struktur zu einem Austauschforum ist vorgeschlagen. Zur Teilnahme daran sind nicht nur Mitglieder in den Gesellschaften für zerstörungsfreie Prüfung eingeladen, sondern auch diejenigen, die in den Anwendungsgebieten zur öffentlichen Sicherheit tätig sind.
Abweichend von der gängigen Vorgehensweise, mit einem Bleistiftstrahl
die Lage eines Bildpunktes festzulegen und die rückgestreute Strahlung großflächig aufzunehmen, bietet die neu entwickelte Kamera Unabhängigkeit von Einstrahl- und Blickrichtung. Ausgestattet mit einer 'Optik' für hochenergetische Strahlung, wie die bereits beschriebene Schlitzblendenkamera, ist die variable Gestaltung von Einstrahl- und Blickrichtung möglich. Damit eröffnet sich die
Chance, Strahlung absorbierende Details in einem Objekt sichtbar werden zu lassen, die sonst von einer streuenden Umgebung überstrahlt würden. Zudem wird gezeigt, wie sich das Erscheinungsbild von Objekten umgebungsbedingt im Rückstreubild ändern kann.
While the absorption of X-rays and gamma radiation is determined by the Z-number of the elements a specimen is composed of, it is the hydrogen making an effective contrast with neutron imaging. As a consequence, interrogating with neutrons presents a suitable tool to study the distribution of organic consolidants in materials such as wood as encountered in impregnated wooden artworks.
Four different examples of objects are presented here to demonstrate the potential of neutron CT: 1) small wooden pieces of ship wrecks (< 2 cm thickness) interrogated with cold neutrons (0.5 meV at the ANTARES facility of the FRM II in Garching) to demonstrate the potential and the limitation of using low energy neutrons, 2) a wooden statue soaked with carbolineum (fission neutrons 1.8 MeV at the NECTAR facility of the FRM II), 3) a smaller wooden figure of a skull heavily soaked with carbolineum so it was too tight for the fission neutrons used before with accelerator neutrons (broad range about 5.5 MeV at the PTB in Braunschweig) and 4) pieces of charred wood to study the impregnation with a consolidant (NECTAR, FRM II). With the exception of the last example, all results have been combined with X-ray tomography (BAM 8.3 in Berlin). In the case of the charred wood specimens (example 4) the density histograms of the neutron tomography results were compared with those obtained from untreated references. The observed gain in specific density of the soaked specimens corresponded with an increase of specific weight. All results obtained so far showed distinct distribution patterns attributable to structural peculiarities or organic consolidants providing valuable support for subsequent restoration works.
Wood is the material that has accompanied the whole development of mankind in various applications, for manufacturing tools and weapons, for buildings and constructions and also as fuel. It has various appearances and is subjected to decomposing changes, so there are sufficient arguments for non-destructive testing of wooden objects in the same way as is common practice with other technologically used materials. However, even today wood is rarely tested. Moreover, artefacts of cultural heritage containing wood are rare and delicate, so dismantling these for studying purposes is undesirable. Radiological inspection technologies are the methods of choice to provide a non-destructive insight. Interrogations of a specimen with various kinds of radiation provide different answers about their internal structures. High-quality detailed images are achievable with X-rays or gamma radiation in cases where heavy metals or other dense materials are not involved. Neutrons behave complementarily; they are avidly absorbed by light elements such as hydrogen on the one hand and yet are capable of easily penetrating heavy metals on the other. This provides an alternative for X-ray radiography and tomography when material characteristics are of primary interest rather than structural details, or when shielding with plates or sleeves of heavy metal severely impedes inspections with X-ray or gamma radiation technologies. However, due to the moderating effect of wooden samples it is essential to use fast neutrons for radiography and tomography of voluminous objects. Some typical examples described here will show the difference between neutron and X-ray photon-based radiographic technologies.
An algorithm has been developed to remove reliably dotted interferences impairing the perceptibility of objects within a radiographic image. This particularly is a major challenge encountered with neutron radiographs collected at the NECTAR facility, Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II): the resulting images are dominated by features resembling a snow flurry. These artefacts are caused by scattered neutrons, gamma radiation, cosmic radiation, etc. all hitting the detector CCD directly in spite of a sophisticated shielding. This makes such images rather useless for further direct evaluations.
One approach to resolve this problem of these random effects would be to collect a vast number of single images, to combine them appropriately and to process them with common image filtering procedures. However, it has been shown that, e.g. median filtering, depending on the kernel size in the plane and/or the number of single shots to be combined, is either insufficient or tends to blur sharp lined structures. This inevitably makes a visually controlled processing image by image unavoidable. Particularly in tomographic studies, it would be by far too tedious to treat each single projection by this way. Alternatively, it would be not only more comfortable but also in many cases the only reasonable approach to filter a stack of images in a batch procedure to get rid of the disturbing interferences.
The algorithm presented here meets all these requirements. It reliably frees the images from the snowy pattern described above without the loss of fine structures and without a general blurring of the image. It consists of an iterative, within a batch procedure parameter free filtering algorithm aiming to eliminate the often complex interfering artefacts while leaving the original information untouched as far as possible.
For the radiographic investigation of large cargo Containers the energies of conventional Xray tubes are inadequately for certain layer thicknesses. In that case the high energy radiation sources like electron accelerators and gamma radiators (60CO) are adequate for the non invasive inspection of large Containers because of the high penetration through thick materials. Multiple imaging even enables to distinguish between different materials. The main challenging task in air and sea cargo Container inspection is to improve the detectability of contraband and dangerous materials which are hidden in the heterogeneously packed Containers by detailed analysis of cluttered radiographic images. So it is to be expected that objects of organic substances like certain explosives or their precursors are hard to identify behind thick walls of heavy metal objects such as engine-blocks with flat bottom holes. The primary aim here is to investigate the detectability of dangerous materials (typically of light elements) in cargo Containers using high energy X-ray digital radiography.
Zur Durchstrahlung großer, dichter Objekte reichen die Energien, die mit normalen Röntgenröhren erzielt werden können, ab gewissen Schichtdicken nicht mehr aus. Als hochenergetische Strahlenquellen stehen Kobalt-60 und Elektronenbeschleuniger zur Verfügung. Als Einschränkung der Hochenergieradiografie ist der geringere Kontrast besonders beim Vorhandensein leichterer Objekte umgeben von Körpern bestehend aus schweren Elementen anzusehen. Es ist daher zu erwarten, dass Objekte aus organischen Substanzen hinter dicken Schwermetallwänden oder in Bohrungen von Metallblöcken schwer zu erkennen sind. Im Unterschied zu einem Gammastrahler wie Kobalt-60 mit den beiden Spektrallinien um 1,3 MeV besitzt die Bremsstrahlung aus einem Beschleuniger einen wesentlichen Anteil an niederenergetischer Strahlung, der fließend zu höheren Energien übergeht. Es wird hier untersucht, welche Signaturen von leichten Materialien in einer Umgebung aus Schwermetall bis zu welcher Dicke und bis zu welchem Komplexitätsgrad erkennbar sind. Mit einem Betatron (JME X-ray Betatron 7,5 MeV) und einem Matrixdetektor (Perkin Elmer XRD 1621) wurden Aufnahmen von unterschiedlichen leichten Objekten angefertigt, die zunehmend in eine Umgebung aus Schwermetallen gestellt wurden. Mit unterschiedlichen Energieeinstellungen wurde untersucht, inwieweit eine Materialerkennung hinter welcher Abschirmung möglich ist. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die mit einer Software zur Modellierung von Durchstrahlungsverfahren (aRTist) erzeugt wurden. Dabei wird dem Problem der Aufhärtung bei Anwendung von Bremsstrahlung Rechnung getragen. Die Ergebnisse können sowohl zur Erkennung von Fremdkörpern in Maschinen oder Pumpen als auch zur Überprüfung von Frachtladungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit und bei Zollkontrollen dienen.
Zur Durchstrahlung großer, dichter Objekte reichen die Energien, die mit normalen Röntgenröhren erzielt werden können, ab gewissen Schichtdicken nicht mehr aus. Als hochenergetische Strahlenquellen stehen Kobalt-60 und Elektronenbeschleuniger zur Verfügung. Als Einschränkung der Hochenergieradiographie ist der geringere Kontrast besonders beim Vorhandensein leichterer Objekte umgeben von Körpern bestehend aus schweren Elementen anzusehen. Es ist daher zu erwarten, dass Objekte aus organischen Substanzen hinter dicken Schwermetallwänden oder in Bohrungen von Metallblöcken schwer zu erkennen sind. Im Gegensatz zu einem Gammastrahler wie Kobalt-60 mit den beiden Spektrallinien um 1,3 MeV besitzt die Bremsstrahlung aus einem Beschleuniger einen wesentlichen Anteil an niederenergetischer Strahlung, der fließend zu höheren Energien übergeht. Es wird hier untersucht, welche Signaturen von leichten Materialien in einer Umgebung aus Schwermetall bis zu welcher Dicke und bis zu welchem Komplexizitätsgrad erkennbar sind. Mit einem Betatron (JME X-ray Betatron 7,5 MeV) und einem Matrixdetektor (Perkin Elmer XRD 1621) wurden Aufnahmen von unterschiedlichen leichten Objekten angefertigt, die zunehmend in eine Umgebung aus Schwermetallen gestellt wurden. Mit unterschiedlichen Energieeinstellungen wurde untersucht, inwieweit eine Materialerkennung hinter welcher Abschirmung möglich ist. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die mit einer Software zur Modellierung von Durchstrahlungsverfahren (aRTist) erzeugt wurden. Dabei wird dem Problem der Aufhärtung bei Anwendung von Bremsstrahlung Rechnung getragen. Die Ergebnisse können sowohl zur Erkennung von Fremdkörpern in Maschinen oder Pumpen als auch zur Überprüfung von Frachtladungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit und bei Zollkontrollen dienen.
Human perception of images
(2005)
Stochastic artefacts are frequently encountered in digital radiography and tomography with neutrons. Most obviously, they are caused by ubiquitous scattered radiation hitting the CCD-sensor. They appear as scattered dots and, at higher frequency of occurrence, they may obscure the image. Some of these dotted interferences vary with time, however, a large portion of them remains persistent so the problem cannot be resolved by collecting stacks of images and to merge them to a median image. The situation becomes even worse in computed tomography (CT) where each artefact causes a circular pattern in the reconstructed plane. Therefore, these stochastic artefacts have to be removed completely and automatically while leaving the original image content untouched. A simplified image acquisition and artefact removal tool was developed at BAM and is available to interested users. Furthermore, an algorithm complying with all the requirements mentioned above was developed that reliably removes artefacts that could even exceed the size of a single pixel without affecting other parts of the image. It consists of an iterative two-step algorithm adjusting pixel values within a 3 × 3 matrix inside of a 5 × 5 kernel and the centre pixel only within a 3 × 3 kernel, resp. It has been applied to thousands of images obtained from the NECTAR facility at the FRM II in Garching, Germany, without any need of a visual control. In essence, the procedure consists of identifying and tackling asymmetric intensity distributions locally with recording each treatment of a pixel. Searching for the local asymmetry with subsequent correction rather than replacing individually identified pixels constitutes the basic idea of the algorithm. The efficiency of the proposed algorithm is demonstrated with a severely spoiled example of neutron radiography and tomography as compared with median filtering, the most convenient alternative approach by visual check, histogram and power spectra analysis.
Industrial Radiology
(2006)
Neutrons are absorbed particularly by hydrogen containing materials so
they can be used as a tool for visualising heterogeneous density distributions of organic materials. Penetration limits are set by the layer thicknesses and the neutron energies applied. In case of specimens with a flat shape the situation may be encountered that the object only could be penetrated in selected directions. In addition, the overall size may exceed the beam diameter and thus the viewing window if a certain region of interest should be studied by tomography without destroying the integrity of the specimen.
This study shows the capabilities and limits of thermal and fast neutrons to investigate flat wooden specimens such as boards and girders by neutron tomography under such circumstances. Taking projections was impaired either by the limits of penetrability or by the total size of the object. As a consequence, projections were included for reconstruction only from a limited angular range of 90°. It could be shown that an approach based on the slice theorem was capable to visualise structural features along the beam directions while simply omitting the perpendicular ones without causing additional artefacts.
Small samples with a thickness of up to 2 cm but several times broader could be studied with the ANTARES facility of the FRM II neutron source in Garching providing thermal neutrons while larger objects required a beam of higher energy as available in the NECTAR facility of the same institution. The fast (fission) neutrons (1.5 – 2 MeV) of this site allowed investigating an area of interest inside a girder with a cross section of 23.5 x 49 cm². Internal features such as inclusions could be detected as well as a heterogeneous density distribution in glue layers.
In diesem Beitrag wird die Anwendung von Radiographiesystemen zum Auffinden von Holzschäden beschrieben. Die Anlage besteht aus einer mobilen Röntgenblitzröhre und einem digitalen Radiographiesystem mit Speicherfolie oder einem Flachdetektor. An Hand der durchgeführten Versuche an Laub- und Nadelbäumen sowie an Eichenbalken der Marienkirche der Lutherstadt- Wittenberg wird die Detektion innerer Schäden gezeigt.
"Um Holz auf Schäden hin zu untersuchen, müssen Verfahren auch vor Ort durchführbar sein. Mit Hilfe von mobilen, tragbaren Röntgenblitzröhren und digitalen Radiografiesystemen ist dies möglich. Um die Anzeichen einer Schädigung im digitalen Röntgenbild zu erkennen, ist eine Bildbearbeitung notwendig. Hier werden die Ergebnisse von Röntgenuntersuchungen mit Blitzgeneratoren, einem digitalen Radiografiesystem auf Halbleiterbasis und einer automatisch ablaufenden Bildbearbeitung vorgestellt. Bei den Beispielen handelt es sich jeweils um eine Probe aus Nadelholz und Laubholz, die von geschädigten Bäumen und Bauwerken entnommen wurden. Dem einbaufrischen Bauteil wurden künstliche Strukturen eingebracht. Die aufgeführten Beispiele demonstrieren, wie mit transportablen Geräten innere Schäden im Holz zerstörungsfrei aufgespürt werden können." (gekürztes Autorenreferat) Schadstellen und Fäulnis in trockenen Bäumen und in trockenen Holzbalken lassen sich mit den Mitteln der digitalen Radiographie darstellen. Diese Aufnahmetechniken kommen mit geringeren Strahlendosen als bei einer herkömmlichen Filmbelichtung aus. Die Verwendung digitaler Detektoren, kombiniert mit einer PC-basierten Bildbearbeitung, erlaubt eine schnelle Auswertung vor Ort. Die automatisierte Bildfilterung gestattet eine zügige Durchführung auch ohne tiefgehende Kenntnisse in der digitalen Bildauswertung. Diese spielt hier eine tragende Rolle, wobei die in den Rohbilddaten enthaltenen relevanten Informationen gegenüber denjenigen, die im Augenblick weniger oder nicht interessieren, hervorgehoben werden. Risse werden längs der Einstrahlrichtung gut sichtbar, senkrecht dazu verlaufende allerdings wegen mangelnder Kontrastunterschiede nicht. An dieser Stelle bietet sich die Ultraschall-Echotechnik als komplementäres Verfahren an.
Digital detectors such as phosphor imaging plates (IP) and digital detector arrays (DDA) allow radiographic inspection with higher efficiency and improved image quality in comparison to the classic film technique. Mobile X-ray flash tubes are used routinely for veterinarian and security applications. New high sensetive IPs and DDAs enable to apply them for inspection of light materials with low X-ray attenuation as in aluminium, plastics and composites. A versatile computed tompgraphy (CT) system was developed for in situ inspection of large aircraft components under production conditions. A gate based planar computed tomograph wsa developed and testes for inspection of integrety of the stringer incorporation. Successful test trials were performed to prove the detection rate of cracks in embedded stringers. Honey comb structures of aircrafts have to be inspected for water inclusions during in-service inspections. Thermography is a powerful method for in house inspections when variations in temperature caused e. g. by sunshine can be excluded. A new X-ray diaphragm was developed for mobile back scatter measurements of large components. This method is insensitive to heat alterations in the field and thus can be applied also outdoors.
Throughout human history, wood has been used for various purposes: for
building shelters, houses and bridges, for manufacturing furniture and
household or agricultural appliances (from ploughs to spoons), as burning
material or simply as walking sticks. Contemporarily, vast amounts of wood
are going into paper production. As a consequence, different qualities of
wood are selected appropriately for the various applications. Beams incorporated
into buildings and constructions have to be sturdy and durable;
boards for furniture are supposed to be free of knots or are expected to have
certain ornamental structures. As long as wood is not simply destined for
burning it should be free of undesired knots or internal damages such as rot
or worm holes. Particularly in cases of infestation with wood destroying
fungi that definitely impairs mechanical strength and even may generate
hollows such damages are frequently invisible from the outside. Radiographic
methods are capable to detect internal damages as well as hidden
knots without the need of drilling holes or cutting a specimen to pieces.
The most thoroughly method to visualise the interior of a wooden specimen
is tomography which shows annual growth rings in their complete circumference
and all the knots or damages that might be included. However, some
of them as well as patterns of annual rings suitable for dendrological investigations
are recognisable with a less laborious method that might be applicable
even in the field, i.e. contemporary digital radiography combined with
image processing. Samples of lumber shall be presented showing the typical
annual ring structures and some infested areas.
Radiological inspections, in general, are the nondestructive testing (NDT) methods to detect the bulk of explosives in large objects. In contrast to personal luggage, cargo or building components constitute a complexity that may significantly hinder the detection of a threat by conventional X-ray transmission radiography. In this article, a novel X-ray backscatter technique is presented for detecting suspicious objects in a densely packed large object with only a single sided access. It consists of an X-ray backscatter camera with a special twisted slit collimator for imaging backscattering objects. The new X-ray backscatter camera is not only imaging the objects based on their densities but also by including the influences of surrounding objects. This unique feature of the X-ray backscatter camera provides new insights in identifying the internal features of the inspected object. Experimental mock-ups were designed imitating containers with threats among a complex packing as they may be encountered in reality. We investigated the dependence of the quality of the X-ray backscatter image on (a) the exposure time, (b) multiple exposures, (c) the distance between object and slit camera, and (d) the width of the slit. At the end, the significant advantages of the presented X-ray backscatter camera in the context of aviation and port security are discussed.
Ohne Schäden in die Tiefe - Zerstörungsarme und zerstörungsfreie Verfahren zur Untersuchung von Holz
(2010)
Verleimte Holzproben wurden je nach Größe mit thermischen (ANTARES) bzw. schnellen Neutronen (NECTAR) an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München in Garching untersucht. Entweder ließen die durchstrahlbare Schichtdicke oder die eingeschränkte Strahlgeometrie es nicht zu, das Probenteil allseitig zu durchstrahlen.
Um dennoch innere Strukturen wie Leimschichten zumindest mit einem eingeschränkten Winkelbereich tomographisch darzustellen, wurde mit Hilfe des Slice-Theorems erfolgreich rekonstruiert. Ein Brett von 2 cm Dicke wurde mit thermischen Neutronen erfolgreich untersucht, ein größeres mit schnellen.