Mikrofokus-Radiographie
Die Mikrofokus-Radiographie ist ein hochauflösendes radiografisches Prüfverfahren, das Röntgenröhren mit extrem kleinen Fokusflecken einsetzt. Durch geometrische Vergrößerung lassen sich feinste Strukturen und kleinste Fehler in Bauteilen sichtbar machen, die mit konventioneller Radiographie nicht nachweisbar wären.
Das Prinzip des kleinen Fokusflecks
In konventionellen Röntgenröhren beträgt der Fokusfleck (der Bereich, aus dem die Röntgenstrahlung austritt) typischerweise 0,4 bis mehrere Millimeter. Bei Mikrofokusstrahlen wird dieser Bereich auf wenige Mikrometer bis maximal 50 µm reduziert. Je kleiner der Fokusfleck, desto geringer die geometrische Unschärfe und desto größer die erzielbare Abbildungsvergrößerung ohne Schärfeverlust.
Geometrische Vergrößerung
Der entscheidende Vorteil der Mikrofokus-Radiographie liegt in der Möglichkeit zur geometrischen Vergrößerung: Das Bauteil wird nah an der Röhre positioniert, der Detektor in großem Abstand dahinter. Das Verhältnis von Fokus-Detektor-Abstand (FDA) zu Fokus-Objekt-Abstand (FOA) bestimmt den Vergrößerungsfaktor. Vergrößerungen von 10- bis 100-fach sind praxisüblich. Die Nachweisempfindlichkeit steigt entsprechend.
Technische Umsetzung
- Röntgenröhren: Spezialröhren mit feldemittierenden Kathoden oder feinst fokussierten Elektronenstrahlen ermöglichen Fokusflecken unter 5 µm.
- Detektoren: Hochauflösende Flachbilddetektoren oder CCD-basierte Systeme mit kleinen Pixelgrößen (<50 µm) kommen zum Einsatz.
- Röhrenspannung: Mikrofokusröhren arbeiten oft bei relativ niedrigen Spannungen (20–225 kV), da kleine Fokusflecken physikalisch begrenzte Leistungen erlauben.
Anwendungsgebiete
Die Mikrofokus-Radiographie eignet sich besonders für die Prüfung kleiner und filigraner Bauteile:
- Elektronikbaugruppen (Lötstelleninspektion, Void-Nachweis in BGAs)
- Medizinprodukte und Implantate
- Kleinstgussteile und Präzisionsbauteile aus der Luft- und Raumfahrt
- Fasern, Verbundwerkstoffe und Klebverbindungen
- Additive gefertigte Bauteile (3D-Druck)
Grenzen des Verfahrens
Durch die geringe Röhrenleistung bei kleinem Fokus sind die erzielbaren Strahlintensitäten begrenzt, was zu längeren Belichtungszeiten führt. Dicke oder stark absorbierende Bauteile sind nur eingeschränkt prüfbar. Die Technik ist ideal für kleine, präzise Teile, nicht für großvolumige Strukturen.