Bestimmung der Modulationstransferfunktion einer CCD-Kamera ...

4 Messung der Modulationstransferfunktion der eingesetzten CCD-Kamera
4.6 Diskussion der Ergebnisse
Die ersten MTF-Ergebnisse aus Abschn. 4.3 mit den Kantenbildern des Beamblankers zeigten bis
kN sowohl mit als auch ohne Maske eine gute Übereinstimmung mit der von Thust gefundenen
[11]. Dies war zu erwarten, da es sich um eine baugleiche CCD-Kamera handelt und die gleiche
Auswertungsmethode verwendet wurde. Wie schon aus dem Referenzspektrum 4.7(a) in Abschn.
4.2.5 ersichtlich wurde, bezog die verwendete Aliasing-Maske bereits die Spektralbereiche mit
den höchsten Intensitäten und wenig Aliasing ein. Dies zeigte die Definition anderer Masken,
die zusätzliche Bereiche des Objektspektrums oder die vollständig andere hochfrequente Spektralbereiche
einschlossen. In beiden Fällen waren die Schwankungen der MTF-Kurven deutlich
höher, so dass andere Masken für die Auswertung nicht in Frage kamen. Es traten weiterhin bei
der MTF-Auswertung ohne Aliasing-Maske starke Schwankungen ab etwa 1, 2kN auf, so dass
die MTF in diesem Bereich nur unzureichend sicher bestimmt werden konnte. Insgesamt ließen
sich die geringen Diskrepanzen bis zur Nyquist-Frequenz zwischen den ermittelten Kurven
und der von Thust mit der Herstellung des Szintillators erklären. Dabei besteht der Szintillator
hauptsächlich aus einem Phosphormaterial, dessen genaue chemische Zusammensetzung
unbekannt ist.
Die MTF-Bestimmung anhand der Kantenbilder des Dreisegment-Siemens-Sterns in Abschn.
4.4 lieferte darüber hinaus auch im Bereich oberhalb der Nyquist-Frequenz eine nur wenig von einem
mittleren Kurvenverlauf abweichende Szintillator-MTF. Beide Auswertungen, mit und ohne
Aliasing-Maske, führten zudem zu vernachlässigbaren Unterschieden beider MTF-Kurven, d.h.
ein Einfluss des Aliasings konnte dabei nicht festgestellt werden. Allerdings wurde wegen ihren
unterschiedlichen Kurvenanpassungsparametern aus Gl. 4.10 die angeglichene MTF-Kurve mit
Aliasing-Maske für die durchgeführten Simulationen verwendet. Die gefundenen MTF-Kurven
weisen bei der Nyquist-Frequenz nur noch einen Wert von ca. 5% auf, der deutlich unter dem
von Gatan angegebenen Wert von 12% liegt [31]. Dabei wurde nach Angaben von Gatan die
Rauschmethode [24] anstatt der Kantenmethode verwendet [31]. Der MTF-Wert bei der halben
Nyquist-Frequenz wurde laut Gatan hingegen mit der Kantenmethode zu 15% bestimmt,
welcher dem hier ermittelten Wert von ca. 18% gegenüber steht.
Die Tatsache, dass es keine nennenswerten Abweichungen bei der unterschiedlichen Behandlung
des Aliasings festgestellt werden konnten, war ein wichtiges Ergebnis, das gegenteiligen Berichten
in der Literatur [11, 21, 25] gegenüber steht. Grundsätzlich sollte der Einfluss des Aliasing
zu einer erhöhten, verfälschten MTF führen [11, 21, 25]. Insbesondere sollten zu den CCD-Achsen
parallele Aliasing-Artefakte zum Verschwinden der Steigung bei der Nyquist-Frequenz führen,
so dass ab dort kein weiterer Abfall der Szintillator-MTF verzeichnet würde [22]. Der Grund für
den vernachlässigbaren Unterschied liegt möglicherweise in der Geometrie des Siemens-Sterns.
Seine regelmäßige Anordnung führt auf eine Vielzahl von starken und auswertbaren Signalen im
Spektrum. Wegen der rotatorischen Mittelwertbildung erhalten diese gleichmäßig angeordneten
Signale eine starke Gewichtung. Das zwischen diesen Signalen, und verstärkt an den Rändern
auftretende Aliasing hat vergleichsweise wenig Intensität, so dass diese nur schwach gewichtet
werden.
Mit einer zusätzlichen Verifizierung in Abschn. 4.5 durch die Auswertungsmethode von Van
den Broek et al. ließ sich schließlich das Ergebnis der erzielten Szintillator-MTF der Gatan
UltraScan1000 CCD-Kamera weiter festigen. Demzufolge konnte die Szintillator-MTF sehr genau
mit der Methode von Thust bestimmt werden und wurde in den durchgeführten HRTEM-
Simulationen einbezogen, wie von Thust gefordert [11].
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