Fraunhofer IOF Zerstörungsfrei prüfen mit Terahertz-Tomographie

Bei einem Terahertz-Messsystem erfolgt die Durchstrahlung der Prüflinge mit THz-Pulsen. Das System erlaubt die simultane Aufnahme der THz-Transmission/-Reflexion und von THz-Spektren und damit eine tomografische 3-D-Rekonstruktion des Objektes.

Typische Anwendungen sind: 3D-Rekonstruktion von Bauteilen, Qualitätsprüfung von Kunststoffbauteilen und Leichtmaterialien, Detektion von Materialinhomogenitäten, Porösitäten und Dichteschwankungen, Schichtdickenmessung und Delaminationen, Prüfen von Klebungen, vergrabenen metallischen Strukturen oder Leiterbahnen, Feuchtigkeitsmessung.

THz-Strahlung (3 mm bis 30 µm, 1011 bis 1013 Hz) ist energiearm und deshalb auch nicht gesundheitsschädlich. Sie durchdringt die meisten Kunststoffe Papier, Kleidung und Halbleiter. Von Wasser wird sie absorbiert und von Metallen reflektiert. Zudem existieren viele Rotationsübergänge von interessanten Molekülen, etwa von organischen Substanzen, die man mit THz-Strahlung identifizieren und detektieren kann.

Die Möglichkeiten der Laufzeitmessungen von ultrakurzen THz-Pulsen in Kombination mit breitbandiger Spektroskopie ermöglichen zahlreiche Anwendungen in den Gebieten der zerstörungsfreien Prüfung, der Sicherheitstechnik und der Tomographie:

• Schichtuntersuchung in Transmission/Reflektion: Bestimmung von Dicke, Homogenität und Delaminationen von Schichten und Schichtsystemen,
• Untersuchung von geschlossenen Kunststoff-Behältern: Inhaltskontrolle, Füllstandsmessung,
• berührungslose Zählung von Papier,
• Untersuchung der Homogenität von Polystyrol-Bauteilen (zum Beispiel Vorlagen zum Metallguss),
• flächige Spektroskopie: Untersuchung von geschlossenen Briefen und Paketen auf Waffen, Drogen und Sprengstoffe,
• Tomographie: 3-D-Rekonstruktion von Bauteilen.

Für die Bildgebung mit THz-Pulsen wurden bisher typischerweise Detektoren mit nur einem Detektionskanal verwendet. Durch die Kombination von Mikrooptik und Optoelektronik konnte am Fraunhofer IOF erstmals ein schneller Zeilenempfänger für die THz-Bildgebung realisiert werden, der die Messgeschwindigkeit um mehr als eine Größenordnung steigert. Auch konnte durch den Einsatz von Mikrooptik ein hocheffizienter THz-Emitter entwickelt werden. Darauf aufbauend bietet das Fraunhofer IOF folgende Leistungen an:

• Design, Entwicklung und Realisierung von kundenspezifischen THz-Systemen,
• Bildgebende, tomographische und spektroskopische Messungen,
• Design und Herstellung von THz-Optiken,
• Entwicklung von flächigen THz-Emittern und -Empfängern.

Ein Terahrtz-Tomographie-System wird vom Fraunhofer IOF am Stand der Fraunhofer-Allianz Vision (Halle 1, Stand 1502) auf der Control 2009 in Stuttgart (5. bis 8. Mai 2009) präsentiert.

(ID:300100)