Detektion mit Röntgenrückstreuung
Aus Wissen gegen Minen
Die Ausführungen auf dieser Seite sind stark angelehnt an "Alternatives of Landmine Detection" Jacqueline MacDonald et.al, RAND report, ISBN 0-8330-3301-8, Document Number: MR-1608-OSTP, Year: 2003. Für die Verwendung der englischen Fassung liegt die Erlaubnis von RAND vor.
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Beschreibung
Die klassische Röntgen-Radiographie erzeugt Bilder eines Objektes, indem es das Objekt mit Photonen durchströmt. Die Wellenlänge der Röntgenstrahlen ist in Bezug auf die Größe von Minen sehr gering, also können die Strahlen hoch qualitative Bilder der Minen erzeugen. Obgleich die Durchstrahlung des Untergrunds mit Röntgenstrahlung und die Erzeugung von Durchleuchtungsbildern physikalisch unmöglich ist, wird die Rückstreuung der Röntgenstrahlung genutzt, um Informationen über verdeckte, bestrahlte Objekte zu liefern. Röntgenrückstreuung nutzt die Tatsache aus, dass Minen und Sandböden unterschiedliche Massedichten haben. Die effektiven Atomzahlen unterscheiden sich um den Faktor 2.
Es gibt zwei grundlegende Annäherungsmöglichkeiten, Röntgenrückstreuung zu nutzen, um Bilder von verdeckten Minen zu erzeugen. Eine Methode sammelt die Rückgestrahlung mit Hilfe konzentrierter Leitstrahlen und richtet sie aus, um mit parallel ausgerichteten Detektoren ein Bild zu erzeugen. Der Prozess der Ausrichtung der Rückstrahlung erfordert Geräte, die an Größe und Gewicht zunehmen, und reduziert die Anzahl der Photonen dramatisch, die noch für das Erzeugen der Bilder verfügbar sind. Folglich müssten Hochleistungsröntgenstrahlengeneratoren als Quelle genutzt werden. Größe, Gewicht und der Kraftbedarf solcher Systeme sind nicht für von Menschen tragbare Detektoren geeignet. Alternativ kann nach der Methoden nicht speziell ausgerichteter Röntgenrückstrahlung ein ausgedehntes Gebiet mit Röntgenstrahlung ausgeleuchtet werden. Der Detektor nutzt dann einen Flächenfilter, damit die Rückstrahlung des Systems sichtbar gemacht werden kann. Diese Methode könnte auch für tragbare Detektoren verwendbar sein.
Stärken
Um Minen leicht vom Sandboden zu unterscheiden, ist es notwendig, einfallende Photonen mit geringer Energie zu benutzen (60-200keV).In diesem Energiebereich ist die Möglichkeit gegeben, dass die für die Minensuche maßgeblichen Querschnitte, mindestens 10 Mal größer sind als bei anderen Nuklearreaktionen. Außerdem können die nicht speziell ausgerichteten Systeme, die durch ihre reduzierte Dicke, energiearme Photonen aufhalten sollen, sehr klein und leichtgewichtig gemacht werden.Zum größten Teil sind kompakte Röntgenstrahlengeneratoren, aufgrund der medizinischen bildgebenden Industrie erst jetzt erhältlich. Energiearme isotopische Quellen waren schon lange leicht erhältlich.Geeignete, Bild erzeugende Detektoren werden jetzt häufiger verbreitet. Trotzdem wäre es von Vorteil sie speziell für den Zweck des Minensuchens, anzufertigen.Die medizinische bildgebende Industrie steuert eher weiter Fortschritte bei der bildgebenden Röntgenstrahlungshardware an.
Grenzen
In der erforderlichen Energiereichweite ist die Bodendurchdringung der Röntgenstrahlungsrückstreuung schlecht. Das begrenzt die Suche auf flach liegende Minen (weniger als 10 cm). Wenn der Ausgangspunkt der (Feld)Stärke niedrig genug für ein tragbares System gehalten werden kann, ist die Zeitspanne für das Erstellen eines Bildes unpraktisch lang. Außerdem ist die Technologie empfindlich gegenüber den Ausgangspunkt/Detektor Abstandsvariationen/-schwankungen und Veränderungen der Bodenverhältnisse. Um Antipersonenminen bildlich darzustellen, sind zudem hohe räumliche Auflösungen (in der Größenordnung von 1 cm) erforderlich. Dies könnte zu Schwierigkeiten im Feldeinsatz führen. Letztlich arbeitet diese Technologie mit Strahlen, die aktuell anerkannte gesundheitliche Risiken besitzt. Deshalb gibt es einen nicht zu unterschätzenden Widerstand gegen die Methoden.
Zusammenfassung/Evaluation
Röntgenstrahlungsdetektoren, die auf einer Bildgebung aus nicht speziell ausgerichteten Strahlen basieren, wären für tragbare bestätigende Detektoren von Antipersonenminen hilfreich. In feldreifen Systemen sind Bilder von Minen wahrscheinlich sehr verschwommen, trotzdem sollte es möglich sein, Minen ausfindig zumachen und Falschalarm zu vermeiden. Im Großen und Ganzen bietet jedoch die Röntgenstrahlungsrückstreuung keine besondere Innovationskraft oder zeigt glaubhafte Verbesserungswege auf im Vergleich zu anderen Technologien. Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass dieses Verfahren einen wesentlichen Fortschritt in den Detektionsverfahren darstellt.
