Norma Wrobel

Hochenergieradiografie – Erkennung von Einzelheiten in großen, komplexen Schichttiefen

Kurzfassung 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.

High energy X-ray imaging technology for the detection of dangerous materials in air freight containers

In the context of the German aviation security research and development project SILUFRA (secure air freight transport chains), BAM has developed a high-resolution and high-energy X-ray imaging technology for the reliable detection of dangerous and illicit materials in densely packed air freight containers. In the developed technology, a novel combination of high-energy (2-7.5 MeV) X-ray betatron as the radiation source and a high-resolution digital detector array (DDA) for the X-ray imaging was utilized to improve the probability of detecting contraband and explosive materials by enhancing the spatial and contrast resolution in the digital X-ray image. In addition, flexible rotations of the high-energy X-ray source and the digital detector array can lead to clarify the suspicious region of interest (ROI) in air freight containers efficiently. Thus, reduces the false alarm rates and the need for expensive manual inspections of the whole container load. In order to evaluate the detection efficiency, we carried out the experimental investigations on a real air freight container loaded with typical cargo materials such as heavy automobile components and electronic products as well as mock-up dangerous and contraband materials. Furthermore, the material discrimination in the radiographic images was evaluated based on the dual high-energy X-ray imaging method. Finally, important applications of the proposed imaging technology to the air cargo security are discussed.

A new X-ray backscatter technology for aviation security applications

In order to enhance the supply chain security at airports, the German federal ministry of education and research has initiated the project ESECLOG (enhanced security in the air cargo chain) which has the goal to improve the threat detection accuracy using one-sided access methods. In this paper, we present a new X-ray backscatter technology for non-intrusive imaging of suspicious objects (mainly low-Z explosives) in luggages and parcels with only a single-sided access. A key element in this technology is the X-ray backscatter camera embedded with a special twisted-slit collimator. The developed technology has efficiently resolved the problem related to the imaging of complex interior of the object by fixing source and object positions and changing only the scanning direction of the X-ray backscatter camera. Experiments were carried out on luggages and parcels packed with mock-up dangerous materials including liquid and solid explosive simulants. In addition, the quality of the X-ray backscatter image was enhanced by employing high-resolution digital detector arrays. Experimental results are discussed and the efficiency of the present technique to detect suspicious objects in luggages and parcels is demonstrated. At the end, important applications of the proposed backscatter imaging technology to the aviation security are presented.

EFNDT Working Group 5 – der Brückenschlag zwischen technischer und öffentlicher Sicherheit

Kurzfassung 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.

Röntgenrückstreuradiografie – Eindringen statt Durchdringen, aber Bilder mit Schatten

Kurzfassung Der große praktische Vorteil der Rückstreuradiografie allgemein ist, dass kein Bilddetektor am Objekt auf der der Strahlenquelle gegenüberliegenden Seite aufgestellt werden muss. Dieses ist immer dann gegeben, wenn sich das Untersuchungsobjekt in oder an einer Wand befindet oder es so groß ist, dass eine Durchstrahlung aufgrund der zu durchdringenden Schichtdicken nicht infrage kommt. Von der üblichen Methode, das Objekt mit einem wandernden ausgeblendeten Einzelstrahl („Bleistiftstrahl“) abzutasten und die gesamte rückgestreute Strahlung großflächig zu registrieren, unterscheidet sich das hier verwendete Verfahren grundsätzlich. Das Objekt wird voll von einem (unkollimierten) Kegelstrahl angestrahlt. Das Bild wird mit einer Kamera aus absorbierendem Material (Wolfram, Blei) aufgenommen, die einen Matrixdetektor als Bildempfänger enthält. Die „Optik“ besteht aus einer besonders geformten Schlitzblende, die nach einem erweiterten Lochkameraprinzip arbeitet, das auch dickere Blendenmaterialschichten zulässt. Die voneinander unabhängige Positionierung von Kamera und Strahlenquellen erlaubt unterschiedliche Einstrahlgeometrien, die verschiedene Ergebnisbilder liefern. So erscheint ein komplexer Gegenstand vor einer rückstreuenden Wand völlig anders, als wenn er frei im Raum steht. Röntgenrückstreubilder müssen deshalb abhängig von ihrer „Ausleuchtung“ mit der Röntgenstrahlung und näheren Umgebung interpretiert werden.

Safety and Security, Dealing with Risks

Reducing risks and confining them to an acceptable level can be regarded as an essential commitment of technical applications for safety purposes and the public security measures.