DE10121998B4

DE10121998B4 - Anordnung zur tomographischen Bildrekonstruktion

Info

Publication number: DE10121998B4
Application number: DE2001121998
Authority: DE
Inventors: Dietrich Hoppe
Original assignee: Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Current assignee: Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Priority date: 2001-05-05
Filing date: 2001-05-05
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2021-05-06
Also published as: DE10121998A1

Abstract

Anordnung zur tomographischen Bildrekonstruktion, bestehend aus einer mindestens eine Strahlungsquelle und eine Detektionseinrichtung enthaltenden Messanordnung und einer Halterung für das zu untersuchende Objekt, wobei zwischen Objekt und der Messeinrichtung eine rotierende Bewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) und die Detektionseinrichtung (2) auf einem Drehgestell (6) montiert sind, dass das Objekt um die Drehachse (5) des Drehgestells (6) drehbar angeordnet ist und dass das Objekt aus einer rotierenden und einer bezüglich der Strahlungsquelle (1) und der Detektionseinrichtung (2) feststehenden Komponente besteht.

Description

Voraussetzung für jede tomographische Rekonstruktion eines Objektbildes ist eine relative Drehung zwischen dem untersuchten Objekt und der tomographischen Messanordnung bzw. dem Tomographen. Der Tomograph besteht aus mindestens einer Strahlungsquelle und einer Detektionseinrichtung. Zwischen der Strahlungsquelle und der Detektionseinrichtung befindet sich das untersuchte Objekt. Zwischen dem Tomographen und dem Objekt gibt es zwei Varianten des Zusammenwirkens:
Bei der ersten Variante steht das Objekt fest und der Tomograph dreht sich um das Objekt. Diese Variante ist in der Medizin weit verbreitet und allgemein bekannt. Messtechnisch erfasst werden stets nur endlich viele Positionen des Drehwinkels; die Winkelpositionen sind im allgemeinen äquidistant über den Vollkreis (360 Grad) verteilt. Genügen wenige Positionen des Drehwinkels, so kann in Modifizierung der 1. Variante anstelle einer einzigen rotierenden Messanordnung ein Ensemble feststehender Messanordnungen verwendet werden, die gegeneinander winkelversetzt angeordnet sind [Johannsen, u.a.: A dual sensor flow imaging tomographic system. Meas. Sci. Technol 7 (1996) 297 – 307]. Eine weitere Modifikation der 1. Variante besteht darin, dass nur die Quelle das Objekt umkreist, während die Detektionseinrichtung im Vollkreis feststehend um das Objekt herum angeordnet sind, [De Vuone, A. C., u.a.: Design of an Isotopic CT Scanner for Two-Phase Flow Measurements – IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-27, No. 1, Feb. 1980], [Tiseanu, 1., Simon, M.: High Resolution Cone-Beam Tomography for Two-Phase Flow Diagnostics, 2^nd International Symposium on Two-Phase Flow Modelling and Experimentation, Pisa, Italy, May 23-26, 1999, proc. 1485 – 1492].

Bei der zweiten Vatiante steht der Tomograph fest und das Objekt dreht sich im Tomograhen. Diese Variante beschränkt sich auf ausgewählte, insbesondere technische Anwendungen [Schmitz, u.a.: X-Ray Computed Tomography for Stationary Multiphase Flow Random and Structured Packings, Proc. Frontiers in Industrial Process Tomography, Delft 1997, proc. 303 – 308].

Die vorbeschriebenen Lösungen lassen sich für Fluid-Gas-Strömungen (2-Phasen-Strömungen) nicht so anwenden, dass das rekonstruierte Objektbild fehlerfrei ist. Außerdem ist noch ein Computertomograph bekannt, bei dem die notwendige Relativdrehung zwischen Tomograph und Untersuchungsobjekt entweder durch Drehung des Tomographen bei Stillstand des Untersuchungsobjektes oder durch Drehung des Untersuchungsobjektes bei Stillstand des Tomographen realisiert wird ( US-P 5,712,889 ). Beide Drehungen geschehen allerdings unabhängig voneinander und werden nicht koordiniert.

Der Computertomograph nach DE 43 17 835 C2 kann längs der Drehachse des Untersuchungsobjektes verschoben werden. Eine Drehung des Tomographen um dies Achse ist nicht vorgesehen.

In JP-Abstr. 60 07 34 42 A ist ein Industrial CT Scanner beschrieben, der sich um dass feststehende Objekt dreht, aber nicht um die erforderlichen 360°, sondern nur um 180° + dem Fächerwinkel. Dieser ist im allgemeinen erheblich kleiner als 180°. Der fehlende Drehwinkel wird realisiert, i dem zusätzlich das Gestell, an welchem der Tomograph befestigt ist, gedreht wird.

Für die letztgenannte 3 technischen Lösungen ist es nicht möglich, 2 Objekte unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit gleichzeitig tomographisch zu rekonstruieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass bei Auftreten von Fluid-Gas Gemischen (2-Phasen-Gemischen) für das rekonstruierte Objektbild die Fehler verringert oder vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den Patentansprüchen dargelegten Merkmalen gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die Axialpumpe, das geförderte Medium und die umgebende erfindungsgemäße Messanordnung.
Die Anordnung, bestehend aus einer Strahlungsquelle 1 und einer als Detektorbogen ausgeführten Detektionseinrichtung 2 ist in ein kreisringförmiges Drehgestell 6 einge baut; ein Antrieb 7 für das Drehgestell 6 ist angedeutet. Das von der Pumpe transportierte Medium 3, das in senkrechter Richtung eine ortsfeste Inhomogenität (Schichtung) aufweist, bildet die feststehende Objektkomponente. Das sich drehende dreiflügelige Laufrad 4 der Pumpe bildet die rotierende Objektkomponente. Falls ein Teil der Gasphase des geförderten Mediums mit den Laufradflügeln mitgerissen wird, gehört dieser Teil ebenfalls zur rotierenden Objektkomponente. Das Drehgestell 6 und das Laufrad 4 bzw. die rotierende Objektkomponente haben beide dieselbe Drehachse 5. Diese steht senkrecht auf dem ebenen Fächer, welcher von der Quelle 1 und dem Detektorbogen 2 aufgespannt wird.
Das Drehgestell (6) wird schrittweise über 360 Winkelgrad gedreht und dabei in jedem Schritt mindestens so lange festgehalten, bis wenigstens eine vollständige Umdrehung des Laufrades messtechnisch erfasst ist.
Der Detektorbogen 2 kann als Detektor-Array ausgeführt werden. Dann wird aus dem Objekt keine Ebene herausgeschnitten, sondern ein Volumen.

Claims

Anordnung zur tomographischen Bildrekonstruktion, bestehend aus einer mindestens eine Strahlungsquelle und eine Detektionseinrichtung enthaltenden Messanordnung und einer Halterung für das zu untersuchende Objekt, wobei zwischen Objekt und der Messeinrichtung eine rotierende Bewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) und die Detektionseinrichtung (2) auf einem Drehgestell (6) montiert sind, dass das Objekt um die Drehachse (5) des Drehgestells (6) drehbar angeordnet ist und dass das Objekt aus einer rotierenden und einer bezüglich der Strahlungsquelle (1) und der Detektionseinrichtung (2) feststehenden Komponente besteht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (2) zweidimensional ausgeführt ist.