Ultraschnelle Elektronenstrahl-Röntgencomputertomographie als Verfahren zur zerstörungsfreien Qualitätskontrolle

Qualitätskontrollen von Nahrungsmitteln haben eine besondere Bedeutung sowohl zur Sicherstellung eines unbedenklichen Verzehrs als auch zur Feststellung der Güte. Neben der Untersuchung von äußeren Qualitätsmerkmalen sowie chemisch-biologischen Analysen spielt dabei auch die Beschaffenheit im Inneren eine wesentliche Rolle. Die Untersuchung hier kann aber in vielen Fällen nur in Stichproben erfolgen, da das Untersuchungsobjekt dazu zerstört werden muss. Zudem ist die Qualitätsprüfung in der Regel auch nur manuell möglich.

Am Institut für Sicherheitsforschung im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) wurde eine ultraschnelle Elektronenstrahl Röntgencomputertomographie entwickelt. Hierbei handelt es sich um ein bildgebendes Messverfahren, bei dem von einem Untersuchungsobjekt bis zu 7.000 Schnittbilder pro Sekunde bei einer räumlichen Auflösung von ca. 1 mm erzeugt werden können. Dabei wird die für die Rekonstruktion von überlagerungsfreien Schnittbildern benötigte Aufnahme von Durchstrahlungsprojektionen aus unterschiedlichen Blickwinkeln nicht durch die mechanische Drehung von Objekt oder Messsystem erreicht, stattdessen wird ein Elektronenstrahl, der den die Röntgenstrahlung emittierenden Brennfleck auf einem ringförmigen Target erzeugt, elektronisch abgelenkt. Auf diese Weise wird die Untersuchung einer großen Stückzahl von Untersuchungsobjekten innerhalb kurzer Zeit möglich.

Erste Untersuchungen haben die prinzipielle Eignung der - ursprünglich für die Messung in mehrphasigen Strömungen entwickelten - Technologie auch zur zerstörungsfreien Qualitätskontrolle gezeigt. Es konnte für verschiedenste Untersuchungsobjekte wie beispielsweise Wallnüsse, Esskastanien aber auch Paprikaschoten die Rekonstruktion des Inneren in einer prinzipiell für die Qualitätssicherung mehr als ausreichender Güte gezeigt werden.

Die Ergebnisse der ersten Studien lassen auf ein großes Potenzial dieser Technologie für dieses Anwendungsfeld schließen. Allerdings liegt die Expertise am HZDR vor allem in der Entwicklung solcher Messsysteme und nicht in der fachlichen Bewertung von Qualitätsmerkmalen von Nahrungsmitteln. Weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die gemeinsam mit einer Forschungseinrichtung mit notwendiger Expertise auf dem Gebiet der Landwirtschaft bzw. des Gartenbaus angestrebt werden, sind vor allem zur erheblichen Verkürzung der notwendigen Rekonstruktionszeit sowie zur Automatisierung dieser Technologie und des Prozesses selbst notwendig.