Neue statische 3D-Röntgenscans für eine bessere Containerabfertigung in Häfen
Jeden Tag passieren die europäischen Häfen Tausende von Containern. Die Zollteams müssen schnell feststellen, welche Ladungen normal zu sein scheinen und welche einer genaueren Prüfung bedürfen. Seit Jahren stützt sich diese Entscheidung auf 2D-Röntgenbilder, die schwer zu interpretieren sind, wenn die Fracht dicht gepackt, versiegelt oder vorsätzlich unübersichtlich angeordnet wurde. Das EU-finanzierte Projekt MULTISCAN 3D(öffnet in neuem Fenster) hatte das Ziel, bei der Zollabfertigung mehr Einblick in Frachtcontainer zu bieten, ohne den Handel zu behindern. Zwischen 2021 und 2025 wurden im Rahmen des Projekts die Schlüsselkomponenten eines statischen 3D-Röntgentomographen für große Fracht entwickelt und validiert. Nach der Arbeit im Labor wurde die Technologie in einer von Smiths Detection betriebenen Industrieanlage in Vitry-sur-Seine bei Paris mit herkömmlichen Beschleunigern unter realistischen Abfertigungsbedingungen erprobt.
Einen statischen 3D-Scanner für echte Container bauen
Die herkömmliche Frachtradiographie liefert in der Regel nur eine einzige Hauptansicht und begrenzte Informationen über die Materialeigenschaften, so dass blinde Flecken für Bedrohungen entstehen, die nicht klar umrissen sind. Projektkoordinatorin Christine Mer erklärt hierzu: „Die derzeitigen 2D-Röntgenbildgebungssysteme sind nur begrenzt dazu in der Lage, unzureichend definierte Bedrohungen, wie z. B. Drogen, zu erkennen.“ Der Ansatz von MULTISCAN 3D besteht darin, von planaren Bildern zu 3D-Schichten überzugehen, indem eine neue Detektortechnologie, 3D-Rekonstruktionsalgorithmen mit einer begrenzten Anzahl von Projektionen und ein neuartiges Röntgenquellenkonzept auf der Basis von Laser-Plasma-Beschleunigung kombiniert werden. Anstelle eines sich langsam drehenden Gestells verwendet das Systemkonzept einen statischen Ring um die Ladung, durch den sich die Fracht bewegt, während mehrere Ansichten erfasst werden.
Schnelle 3D-Inspektion für Häfen mit hohem Durchsatz
Standorte mit hohem Durchsatz benötigen eine Technologie, die sich an den bestehenden Verkehrsfluss anpasst. Laut dem Konzept von MULTISCAN 3D umfasst der Ring Detektoranordnungen und eine Reihe von Interaktionskammern, in denen Röntgenstrahlen erzeugt werden. Der Laserstrahl kann pulsweise auf verschiedene Kammern verteilt werden, so dass die Daten für eine tomographische Schicht in einer Zehntelsekunde erfasst werden. Das Systemkonzept zielt auf eine schnelle Verarbeitung ab, wobei ein Containerscan in 3 bis 4 Minuten abgeschlossen ist und ein Durchsatz von 15 bis 20 40-Fuß-Containern pro Stunde möglich ist. Neben der Bildgebung hat das Konsortium die Strahlenüberwachung und Dosimetrie entwickelt und ergänzende Techniken erforscht, um in einer zweiten Abfertigungslinie chemische Substanzen und spezielle Kernmaterialien zu identifizieren. Diese Architektur unterstützt schnelle Scans, ist aber gleichzeitig modular aufgebaut und kann auf verschiedene Einsatzsituationen angepasst werden, die von stark frequentierten Häfen bis hin zu Landgrenzen und vorübergehenden Kontrollpunkten reichen. Außerdem wird damit die Grundlage für eine automatisierte Klassifikation geschaffen, da 3D-Informationen Form- und Dichtemuster kombinieren können. Mer: „Diese fortschrittliche Technologie wird eine nicht-intrusive Überprüfung der deklarierten Waren ermöglichen und damit die Zollabfertigung für routinemäßige kommerzielle Sendungen beschleunigen.“
Tests im realen Maßstab liefern erste 3D-Bilder
Auf der Grundlage von Szenarien, die von den niederländischen und belgischen Zollbehörden entwickelt worden waren –, darunter Drogensimulanzien, die in schwierigen Orten wie Reifen versteckt waren –, erprobte das Team in Vitry die Detektortechnologie mit einem 5-Meter-Prototyp an einem realen Container. „Die ersten 3D-Bilder wurden von einem Container aufgenommen, der mit den von niederländischen und belgischen Zollbehörden zur Verfügung gestellten Materialien beladen war, darunter auch Drogensimulanzien“, so Mer. Die Rekonstruktionen nutzten 44 verschiedene Ansichten, um verdächtige Materialien genauer zu lokalisieren als eine einzelne 2D-Projektion, selbst wenn andere Waren die Gegenstände verdeckten. Mit einer 3D-Auflösung im Bereich von 2 bis 3 cm und ergänzenden hochauflösenden 2D-Bildern (unter 2 mm) zeigt das Konzept, wie die statische Tomographie zu genaueren und weniger störenden Inspektionen führen könnte, während eine potenzielle Anwendung im Grenzschutz und bei zukünftigen Frachtkontrollen, wie z. B. bei der Unterstützung von Recycling- und Müllsortierverfahren, in Aussicht steht.
