Hyperspektralscanner SiSu-Rock von SPECIM

Hyperspektralscanner SiSuRock von SPECIM Quelle: BGR

Die Entwicklung moderner hyperspektraler Sensoren, die auf allen Skalenebenen, vom Satelliten, über Flugzeug/Helikopter, Gelände und Labor bis in den mikroskopischen Bereich hinein zur Untersuchung der stofflichen Zusammensetzung von Oberflächen eingesetzt werden können, sind eine der wichtigsten Zukunftstechnologien der Erderkundung. Hervorzuheben ist hierbei die Möglichkeit der Informationsübertragung vom Großen zum Kleinen, vom Satelliten zum Labor, von der Übersicht ins Detail, von Mineralogie zur Mineralchemie und umgekehrt. Die BGR verfügt in der Lagerstättenerkundung seit 2016 über ein hyperspektrales abbildendes (2D-Scanner) System, welches gemeinsam mit der Fernerkundung genutzt wird. Der Hyperspektralscanner SiSuRock ist mit drei Zeilenspektrometern für das sichtbare Licht und nahes Infrarot (VNIR: 400 -1000 nm, spektrale Auflösung ~3nm), kurzwellige Infrarot (SWIR: 1000-2500 nm), langwellige Infrarot (LWIR: 6500 -12500 nm, spektrale Auflösung 12µm) ausgestattet. Diese Hyperspektralkameras sind bestens geeignet, um multiskalar als Erkundungsmethode sowohl im Labor als auch im Gelände und vom BGR eigenen Helikopter aus eingesetzt zu werden. Die Kameras sind mit verschiedenen Objektiven bestückbar, wodurch die Ortsauflösung im Labor nahezu stufenlos zwischen 1,4 mm bis 25µm (bis 400µm für LWIR) pro Pixel einstellbar und damit an die jeweilige Fragestellung bzw.an die Objektgröße z.B. von ganzen Kernkisten bis hin zu Schliffgröße angepasst werden kann. Für eine optimale Vergleichbarkeit werden standardmäßig zu jeder Messung auch S/W Kalibrationen pro Kamera durchgeführt. Die Framerate der einzelnen Kameras wird an die Geschwindigkeit des Probentisches angepasst, um die Ortstreue der Information zu gewährleisten.

Beispiel Karbonatitbohrkern: Mapping mit LWIR (7.7 – 12.5 µm), FOV 15cm. Dargestellt sind in RGB drei ausgewählte Wellenlängen. Die Zuordnung zu Phasen erfolgte im kodierten Phasenverteilungsbild mittels ENVI Quelle: BGR

Die spektralen Informationen werden pro Schritt zeitgleich für alle Pixel der Linienkameras erfasst und als Komplettspektren abgespeichert.
Die Signale der einzelnen Spektrometer werden koregistriert und die Spektren pro Pixel zusammengeführt. Die Auswertung erfolgt über die Hyperspektralsoftware ENVI durch Vergleich mit existierenden und eigenen Mineraldatenbanken. Signifikante Banden können nach verschiedenen Algorithmen nach Peakposition, Peakhöhe etc. ausgewertet werden. Damit können Signaldifferenzierungen mit anteilsmäßiger Zuordnung zu Mineralendgliedern gerechnet werden.

Durch die Kombination mit LIBS, µ-EDXRF, Raman und anderen abbildenden Scanverfahren verfügt die BGR über Möglichkeiten, auch komplexeste Fragen aus allen Bereichen der Geologie wie z.B. Rohstofferkundung, Endlager, Boden, Stratigraphie in höchster Detailliertheit zu beantworten.