Beiträge von stefan-h im Thema „Zunahme von Pixelfehlern“

Hi Andreas,

eigentlich meinen wir doch das gleiche- [;)]

du schreibst "Wenn Primärteilchen der kosmischen Strahlung mit der Atmosphäre wechselwirken.." und ich schrieb "hier unten bei uns kommt nur noch ein Bruchteil von Sekundärstrahlung an"- also sind wir uns da einig.
Der Anteil der dabei in Gamma oder Röntgen anfällt wird durch die Atmosphäre und die Strecke geschwächt.

ich schrieb "..ein Teil davon als Alphastrahlung"- und die wird von Papier gestoppt, Alphateilchen sind dann gefährlich wenn du die in Form von alphastrahlendem Staub schluckst oder einatmen tust- dann schädigen die im Körper die Schleimhäute oder die Lunge.

Das der Van Allen Gürtel natürlich mit dem Erdmagnetfeld wecchselwirkt ist ja auch klar. Ohne Erdmagnetfeld kein Van-Allen Gürtel- richtig.

Nur die Teilchen, insbesonders die Elektronen wirken darin wie in einem Dynamo, es fließt sozusagen ein Strom und dadurch wird das Magnetfeld noch verstärkt. Das reine Erdmagnetfeld selbst ist relativ schwach, erst der Effekt der im VA-Gürtel wirkt verstärken. So habe ich es jedenfalls mal gelernt. Ob jetzt Henne oder Ei.. ich würde mal sagen das Erdmagnetfeld hat sich zuerst ausgebildet, dann kam der Rest- Einigkeit?

Übrigends-die Verhältnisse eines medizinischen Beschleunigers auf die kosmische Strahlung ist durchaus vergleichbar- gut 90% der auftreffenden kosmischen Strahlung sind ja schnelle Protonen.
[:)]

Gruß
Stefan

Hallo Andreas,

mit schwächen meinte ich durchaus ein schwächen der Teilchenergie- weil ja genau das passiert. nimm ein einzelnes Teilchen, z.B. ein Proton mit einer bestimmten Geschwindigkeit hat eine dazu entsprechende Energie.

Durchdring dieses Teilchen Materie so verliert es Energie. Das gilt auch für Photonen, in dem Sinn Gammastrahlung oder Röntgenstrahlung.

Genau diese Schwächung wird ja ausgenutzt um mit Hilfe von Röntgen Bilder zu erzeugen oder bei der Strahlentherapie Tumore zu killen.

Bei der herkömmlichen Strahlentherapie werden hochbeschleunigte Photonen auf den Tumor geschossen, da diese aber auch gesundes Gewebe vor und nach diesem schädigen bestrahlt man aus unterschiedlichen Richtungen, wobei der Tumor selbst im Zentrum bleibt.

Bei der Partikeltherapie ist dies nicht mehr nötig, das schwerere Teilchen (Proton oder Ion) tritt mit sehr viel Energie in das Gewebe ein, wird abgebremst, verliert dabei einen gewissen Anteil Energie und an einem definierten Punkt (Braggpeak) kommt es zu einem Effekt das dieses Teilchen dort fast seine gesamte restliche Energie abgibt und damit die Tumorzellen schädigt.

Soviel zum Energieverlust.

Wie Martin ausführt und wie es auch in Wiki nachlesbar ist wird die eigentliche kosmische Strahlung bereits in einer Höhe von ca.20km zerlegt, hier unten bei uns kommt nur noch ein Bruchteil von Sekundärstrahlung an, ein Teil davon als Alphastrahlung und das ist eine Teilchenstrahlung die bereits durch ein dünnes Blatt Papier abgeschirmt wird- also durch eine Linse geht da gar nichts mehr durch.

Und was uns vor dem Sonnenwind schützt ist in erster Linie nicht das Magnetfeld sondern der Van-Allen Gürtel. Der wird natürlich durch das Erdmagnetfeld aufgebaut, aber dadurch das Teilchen eingefangen werden, vorzugsweise geladene Teilchen, baut sich dadurch der Van-Allen-Gürtel erst auf- und dieser wirkt wie eine magnetische Flasche und fängt dadurch ständig weitere Teilchen ein, insbesondere diejenigen die von unserer Sonne kommen.
Harte Strahlung, Gamma oder richtig schnelle schwere Teilchen flitzen da noch durch- und genau die werden dann von der Atmosphäre gebremst.

Gruß
Stefan

PS: unser letztes Posting hatte sich überschnitten

Hm,

grübel- Abhängigkeit vom Erdmagnetfeld? Wenn ich den Aufwand ansehe der zum Ablenken von Protonen bzw. Kohlenstoffionen in dem Beschleuniger in Heidelberg betrieben wird- also die nötige Stärke des Magnetfeldes und dieses vergleiche mit dem schwachen Erdmagnetfeld..

leuchtet mir ehrlich gesagt nicht ein. Das kosmische Strahlung, also besonders die Teilchen- sehr hohe Energiewerte aufweisen- darüber sind wir uns ja einig.

Um die magnetisch abzulenken benötigt man schon kräftige Felder und das die Abweichungen im Erdmagnetfeld das groß beeinflussen können, nee, da fehlt ein wenig Leistung im Feld.

Das Luft die Strahlung schwächt ist klar. Jede Materie schwächt Strahlung, Wolfram besser als Blei, Blei macht es besser als Stahl- hängt eben von der Dichte ab. Luft ist nun nicht gerade ein Material mit hoher Dichte, aber die Stärke der Atmosphäre gleicht das dann mehr als aus.

Die hochbeschleunigten Partikel eines Synchrotons werden durch ca. 3m Beton und 1m Stahl absolut gestoppt- die Lufthülle ist viele Kilometer dick und kann das dadurch noch viel besser.

Ich halte das genau aus diesen Gründen für eine Marketingaussage. [:)]

Gruß
Stefan

Hallo Martin,

du schreibst:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Es wird auf die starke Abhängigkeit von der Höhe, geogr. Breite und Sonnenaktivität hingewiesen. Und das z.B. in London und New York die Rate etwa doppelt so hoch ist wie in Tokyo. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Also weshalb sollte gerade in London bzw. New York die Quote höher sein? Geografische Abhängigkeit von kosmischer Strahlung? Eher wohl ein Unding. Das die Höhe eingeht ist klar, je weniger Luft dazwischen liegt desto höher die Energie der Teilchen.

Und für die Erforschung von Neutrinos brauchen die Physiker absolut strahlungsfreie Zonen, daher gehen sie ja unter die Erde. Selbst geringste andere Strahlung macht die Detektoren dicht mit den sie Neutrinos nachweisen wollen. Da stört das kosmische Hintergrundrauschen absolut, aber für Schäden an Kameras?
Ich empfinde das eher als eine durchaus gelungene Marketingbeschreibung um auftretende Pixelfehler zu erklären- weil ja jeder sofort denkt- brauch ich garnich zu reklamieren- ist ja höhere Gewalt.

Gruß
Stefan

Hi Jan,

will es nochmal wiederholen- auf der Erdoberfläche kommt von der kosmischen Strahlung so gut wie nichts mehr an, jedenfalls nicht im hochenergetischen Bereich.

Das gehtim normalen Rauschen unter- man kann überall einen Grundpegel Strahlung messen, bei mir im Fichtelgebirge ist die natürliche Strahlung z.B sehr hoch. Bei uns könnte kein AKW gebaut werden weil die Grenzwerte die da außerhalb gemessen werden dürfen durch die vorhandene natürliche bereits überschritten wird.

Der Anteil an Strahlung durch Teilchen von außerhalb (kosmisch) fällt da mit drunter und ist so gering das er so gut wie nicht messbar ist.

Wenn du in 11 km Höhe fliegst kriegst du wesentlich mehr davon ab.

Meines Erachtens kommen die gehäuften Pixelfehler dadurch, das die Kameras bei Astroaufnahmen eben nicht wie vorgesehen für kurze Zeit (einzelne Fotots), sondern für Langzeitbelichtungen genutzt werden. Trifft jedenfalls für die DSRL´s zu.

Wie es bei den CCD´s aussieht kann ich nicht sagen. Die dürften zwar für lange Belichtungen bzw. Dauerbetrieb vorgesehen sein, aber wie weit ihr mit ISO Werten hochgeht und dadurch die Elektronik bzw. Chips höher belastet weiß ich nicht. Könnte aber auch ein Grund sein. Hohe ISO Werte bedeuten ja höhere Verstärkung, dadurch treten kleine Fehler auch fiel früher auf bzw. machen sich früher bemerkbar.

Gruß
Stefan

Hi Martin,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">[i]..Die kosmische Strahlung geht ja extrem weit hoch. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Von der kosmischen Strahlung kommt hier unten bei uns doch so gut wie nichts mehr an- wird doch von der Atmosphäre geschluckt. Wenn du einen Langstreckenflug machst kriegst du etwas Höhenstrahlung ab, aber da bist du auch ca. 10-11 km höher. Die Leistung die wir in der Röntgentechnik auf die Empfänger knallen ist da um Welten höher.
Wir bauen derzeit in Heidelberg mit an einer neuen Anlage für Krebsbetrahlung mit einem LINAK zur Vorbeschleunigung und einem Synchroton mit über 20m Durchmesser, Strahlleistung liegt zwischen 25 und 480 MEV. Da flitzen eine Menge Neutronen durch die Gegend, das wird unsere Detektoren auf Dauer schädigen, wir wissen nur noch nicht lange das dauert

Ok-

durch die Strahlung würde bei Betrieb im ungünstigsten Fall z.B. sozusagen ein Kurzschluss in einem Schaltelement ausgelöst- und der zerstört diesen Schalter. Danach ist ein Pixel oder im ungünstigsten Fall eine Zeile nicht mehr auslesbar.
Der Effekt tritt dadurch ein, das ein auftreffendes Teilchen (Strahlung) ein im Halbleiter befindliches Atom zerstört und das dadurch Elektronen und natürlich auch Protonen frei werden bzw. ein Neutron ausgelölst wird und dieses dann que durch die Halbleiterschicht flitzt- und weitere Kollisionen (=Schäden) auslösen kann.
Dadurch werden die Dotierungen des Halbleiters verändert und damit dessen Funktion geschädigt

Bei sehr harter Strahlung kann das auch passieren, wenn der Halbleiter nicht aktiv arbeitet.

Allerdings glaube ich nicht an die Theorie das kosmische Strahlung die Pixelfehler auslösen kann, dafür ist die hier unten bei uns viel zu schwach.
In der Röntgentechnik arbeiten wir seit längere Zeit mit Halbleiterdetektoren anstatt Bildverstärkern. Das heißt, wir bestrahlen fotoempfindliche "Chips" in der Größe von bis zu 30x40cm mit Röntgenstrahlung und diese wandeln das Bild um- Ergebnis- ein digitales Röntgenbild.
Würde der angesprochene Effekt schon durch kosmische Strahlung ausgelöst hätten die Detektoren bei uns wohl nun einer sehr geringe Lebensdauer. Die fallen natürlich auch mit der Zeit aus, also steigende Pixelfehler, aber das dauert Jahre.

Gruß
Stefan

Hi Olaf,

so ein Sensor besteht aus Zeilen (quer) und Spalten (senkrecht) als Anordnung von Pixeln. Um die Info auszulesen gibt es eigentlich nur eine Lösung. Pixelweise ist nicht machbar bei z.B. 6 Megapix müssten ja ca. 6 Millionen einzelne Zellen gelesen werden. Also ließt man Zeile für Zeile aus, dabei werden die Spalten einer Zeile auf eine Auswertelektronik geschaltet und ausgelesen, dann kommt die nächste Zeile dran.

Dabei hast du mikospisch kleine Punkte auf dem Chip und auch die Anschlüsse bzw. die Schalter die ein Pixel in der Spalte mit der Auswertung verbinden sind sehr kleine Teilchen.

Das Halbleitermaterial hat von Haus aus noch geringste Verunreinigungen, je höher die Ansprüche an die Qualität desto höher der Ausschuß bei der Fertigung bzw. der anschließenden Prüfung.

Ich gehe mal davon aus, das die Kamerahersteller eine gewisse Anzahl an defekten Pixeln erlauben- diese sind bei normaler Anwendung- also Fotografie- auch kaum auffällig.
Bei der Art Bilder die in der Astronomie gemacht werden, also mit langen Belichtungszeiten bzw. addieren von Bildern werden diese Fehler aber sichtbar.

Auch das Altern des Halbleitermaterials bzw. die Auswirkung der bei der Herstellung vorhandenen Verunreinigungen führt zwangsläufig zu weiteren Defektpixeln. Ebenso dürften die langen Belichtungszeiten zu einer erhöhten Ausfallrate führen da der Chip bzw. die Elektronik sich viel stärker aufheizt als bei "normaler" Anwendung für normale Fotos.

Und Wärme war schon immer ein Feind von Elektronik, dazu gehören auch die Sensorchips.

Gruß
Stefan

Hallo Martin,

wo arbeitest du denn in der Röntgentechnik- ich werkel nämlich bei großen deutschen Firma S...... , auch in der Röntgentechnik. Entwicklung von Anigosystemen, also die Seite Patientenlagerung, C-Bögen, mobile Durchleuchtungsgeräte usw.

Laß gerade deinen Beitrag hinsichtlich Pixelfehler. Das mit der kosmischen Strahlung kann ich nicht so richtig glauben, bei der Dosis die unsere Sensoren im Vergleich dazu abkriegen...

Gruß

Stefan