Es wird eine schnell bewegliche Röntgenquelle erzeugt, indem ein Elektronenstrahl elektronisch entlang einer linearen Bahn auf einem Target abgelenkt wird. Auf diese Weise können Röntgendurchstrahlungsprojektionen von einem Untersuchungsobjekt aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen werden. Der im Vakuum erzeugte Elektronenstrahl kann dabei so stark fokussiert werden, dass beim Auftreffen auf ein Wolframtarget ein ca. 0,3 mm großer Brennfleck entsteht, aus dem Röntgenstrahlung emittiert wird. Die am Detektor auftreffende Strahlungsintensität wird in eine Spannung gewandelt und für alle Detektorelemente parallel mit 1 MHz abgetastet. Das digitale Spannungssignal wird anschließend zur weiteren Verarbeitung an einen Messrechner geleitet.

Aus den gemessenen Röntgenprojektionsdaten können mithilfe von Bildrekonstruktionsalgorithmen überlagerungsfreie Schnittbilder des Untersuchungsobjektes errechnet werden. In dieser speziellen Anordnung liegen Brennfleckbahn und Detektorbogen innerhalb einer Ebene, wodurch eine maximale axiale Auflösung erreicht wird. Der effektive Aufnahmewinkelbereich ist dadurch jedoch eingeschränkt (Limited-Angle-Tomographie). Um dennoch Schnittbilder aus den Projektionsdaten rekonstruieren zu können, wurden spezielle iterative Bildrekonstruktionsalgorithmen auf Basis der Level-Set-Methode entwickelt, die direkt Phasen- bzw. Materialgrenzen anstelle von Dichteverteilungen rekonstruieren.

Rekonstruktion ohne störende
Limited-Angle-Artefakte mit dem
Level-Set-Rekonstruktionsalgorithmus

Zweiebenentomographie

Volumentomographie

Um neben der Phasenverteilung innerhalb einer Schnittebene auch Phasengeschwindigkeiten zu bestimmen, wurde eine Zweiebenentomographie realisiert, bei der abwechselnd zwei vertikal versetzte Brennfleckbahnen generiert werden. Aus den beiden so erzeugten Tomographieebenen können anschließend mit Hilfe von Kreuzkorrelationstechniken Geschwindigkeitsinformationen abgeleitet werden.

Die Erweiterung der Messanordnung für eine ultraschnelle Volumentomographie wird durch die Ausnutzung eines Stufentargets erreicht. Ähnlich der Zweiebenentomographie werden so mehrere Brennfleckbahnen und damit Tomographieebenen in verschiedenen Höhen erzeugt. Aus den entsprechenden Projektionsdaten kann ein dreidimensionales Abbild des Untersuchungsobjektes mit einer Bildrate von 500 s^-1 rekonstruiert werden.