Entwicklung und Evaluierung der Potentiale von Terahertz-Tomografie-Systemen

Die rapide Entwicklung der Terahertz-(THz)-Technologie während der letzten Jahre ermöglicht den Einsatz in verschiedensten Industriezweigen. Kunststoffe und Keramiken sind nahezu transparent für elektromagnetische Strahlung im THz-Bereich. Diese Eigenschaften prädestinieren diese Technologie für den Einsatz in der zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen aus Kunststoff. Gegenüber konventionellen Prüfverfahren, welche typischerweise mit Ultraschallwellen oder Röntgenstrahlung arbeiten, bietet die THz-Strahlung viele Vorteile. Trotzdem wurden besonders dreidimensional bildgebende Verfahren mit THz-Strahlung bisher nur rudimentär untersucht und bieten nur wenig Indiz für das Potenzial zum Einsatz im industriellen Umfeld.
Aus diesem Grund wurde ein THz-Tomografie System entwickelt und implementiert. Das System besteht aus einer Quelle und mehreren Empfängern um transmittierte sowie reflektierte Strahlung zu detektieren. Die Entwicklung optimierter THz-Optiken ermöglicht die effiziente Detektion der zu messenden Signale. Erste Versuche zur Bildrekonstruktion aus gemessenen Daten verwenden konventionelle Algorithmen, adaptiert von Röntgen- und Ultraschall-Verfahren und zeigen eine hohe Anzahl an Bildartefakten, welche hauptsächlich aus den nicht berücksichtigten Welleneigenschaften der THz-Strahlung resultieren. Aus diesem Grund wurde ein hybrider Algorithmus entwickelt, welcher die physikalischen Eigenschaften der THz-Strahlung berücksichtigt und damit wesentlich weniger Bildartefakte erzeugt.
Die Ergebnisse zeigen das enorme Potenzial der THz-Tomografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren in der Kunststoff-Industrie. Nicht nur Defekte wie Lufteinschlüsse und andere Verunreinigungen sondern auch Unterschiede in z. B. Füllstoff- und Feuchtegehalt können lokalisiert werden.