Durch die Verwendung der Hochfrequenztechnik kann eine Vielzahl von Stoffen durchleuchtet werden, die im optischen Bereich nicht transparent sind. Gleichzeitig werden selbst kleinste Unterschiede im Material sichtbar, die im Röntgenbereich verborgen bleiben. Das Experimentalsystem SAMMI demonstriert diese Eigenschaften des bildgebenden Radars und ermöglicht die berührungslose Detektion von Materialunterschieden in nicht-metallischen Volumenkörpern.
Der Name SAMMI steht für Stand Alone MilliMeter wave Imager und, wie der Name schon ausdrückt, ist seine vorrangige Aufgabe das Durchleuchten und Abbilden von Proben, die im Millimeterwellenbereich (hier 90 GHz) transparent erscheinen. Dort bestimmen die dielektrischen Materialeigenschaften das Transmissionverhalten der elektromagnetischen Wellen durch einen massiven Körper und Zonen verschieden hoher Absorption oder Polarisierbarkeit werden im Durchleuchtungsbild differenziert dargestellt. Im Ergebnis zeigen so unterschiedliche Materialien oder Materialzusammensetzungen in einem Körper auch einen unterscheidbaren Kontrast und selbst kleinste Fremdkörper und Inhomogenitäten können in einem für den Menschen intransparenten Medium noch detektiert werden.
Auf Basis der Nutzung dieser physikalischen Effekte entwickelte sich die primäre Aufgabe, ein Verfahren zur Messung von Qualitätsabweichungen an schnell laufenden Produktionsstraßen zu generieren. Das so entstandene System stellt dabei gleichzeitig einen gelungenen Know-how-Transfer der Qualitätskontrolle durch ortsaufgelöste Spektroskopie aus dem Labor heraus in eine anwendungsbezogene Umgebung dar.
Nun ist SAMMI offensichtlich keine Konstruktion, die ohne weiteres an ein Fertigungssystem montiert werden kann. Vielmehr repräsentiert er gegenwärtig einen Prototyp für ein innovatives marktfähiges Messverfahren und kann dabei als Stand-Alone-Variante ebenso selbstständig in Briefen und kleinen Paketen Messer oder Sprengstoffe detektieren, wie zum Beispiel unerwünschte Fremdkörper in Schokolade. SAMMI leistet so einen Beitrag:
zum Schutz gefährdeter Personen und kritischer Infrastruktur
zur stichprobenartigen industriellen Qualitätssicherung
im Labor zur Materialanalyse
Die Intention hinter der minimalistischen Konstruktion von SAMMI war es, die üblicherweise recht kostenintensive Elektronik und Mechanik auf ein Minimum zu reduzieren. Ziel ist ein System, welches herkömmlichen Röntgendurchleuchtungsverfahren aufgrund eines attraktiven Preis-/Leistungsverhältnisses und der Verwendung nicht ionisierender Strahlung überlegen ist.
Die Entwicklung von SAMMI belegt, dass ein fertigungsintegriertes Mess- und Prüfsystem auf Basis der Nutzung von Millimeterwellen machbar ist. Als Prototyp deckt er einen breiten und kommerziell interessanten Aufgabenbereich ab.
SAMMI Evolution
In der folgenden Evolutionsstufe soll SAMMI die dielektrischen Eigenschaften von Stoffen automatisiert erkennen können und anhand dieser einen Rückschluss auf die chemische Zusammensetzung der Messproben ermöglichen. Diese Funktion erlaubt ebenfalls die Klassifizierung von Verunreinigungen z. B. in Lebensmitteln und die Erkennung und Identifikation von gefährlichen Substanzen und Substanzgemischen. Auf Basis einer Cluster-Algorithmik werden die dielektrischen Eigenschaften der Proben dahingehend auf (Un-)Ähnlichkeiten untersucht, dass Fremdkörper eindeutig detektiert und angezeigt werden können.
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
