TY - CONF A1 - Ewert, U. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, U. A1 - Deresch, A. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. T1 - Schnelle Messung und tomographische Rekonstruktion von Brennflecken < 5 μm durch Aufnahmen strukturierter Prüfkörper T2 - Tagungsband der DGZfP-Jahrestagung 2021 N2 - Im Europäischen EMPIR-Projekt „NanoXSpot“ (Measurement of the focal spot size of Xray tubes with spot sizes down to 100 nm) werden neue Messmethoden für Brennflecke von Röntgenröhren entwickelt. Teil des Projektes ist die Entwicklung eines zur Lochkameramethode äquivalenten Messverfahrens für kleine Brennflecke. ASTM E 1165-20, Annex A, beschreibt die Bestimmung von Brennfleckgrößen aus Kantenprofilen von Lochaufnahmen für Röntgenröhren mit Brennflecken > 50 μm. Es wurde bereits vorgeschlagen über die Analyse der richtungsabhängigen Kantenunschärfe einer Lochblende und anschließender CT-Rekonstruktion die Intensitätsverteilung des Brennflecks äquivalent zur Lochkameraaufnahme zu berechnen. Die Lochkameramethode, wie in EN 12543-2 und ASTM E 1165-20 beschrieben, ist im unteren Größenbereich für Mikrofokusröhren nicht geeignet, da Pinholes < 10 μm schwer zu fertigen sind und lange Belichtungszeiten erwartet werden. Mit Hilfe exakt gefertigter Lochblenden sowie strukturierter Targets mit konvergierenden Strukturen wird der Bereich mit der Single-Shot-CT-Methode auf die Messung von Mikrofokusröhren, alternativ zur Vermessung von Kanten oder Strichgruppenkörpern, erweitert. Die rekonstruierten Brennfleckformen werden mit Kantenund Lochkameraaufnahmen quantitativ verglichen, um die Messgenauigkeit zu bewerten. Außerdem werden CNR und Messzeit bestimmt, um die Wirtschaftlichkeit der Verfahren zu bewerten. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Röntgenröhre KW - Brennfleckmessung KW - Prüfkörper KW - Rekonstruktion PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-561846 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-56184 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, U. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Schumacher, David A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. A1 - Deresch, A. T1 - EMPIR-Projekt NanoXSpot: Neue Normentwürfe für die Brennfleckmessung an Röntgenröhren im Makro-, Mikro- und Nanometerbereich für Hersteller und Anwender N2 - Im Rahmen des EMPIR-Projektes NanoXSpot (Nanometre X-ray Focal Spot Measurement) werden rückführbare Messverfahren zur Bestimmung der Brennfleckgröße und -form von Röntgenröhren im Bereich von 100 nm bis 10 mm entwickelt, welche die Grundlage für die Erarbeitung mehrerer Normentwürfe bilden. Diese werden 2022 parallel bei ISO TC 135 (NDT) SC 5 (RT) und CEN TC 138 (NDT) WG 1 (RT) eingereicht. Entsprechende Normen werden auch bei ASTM vorgestellt. Die Norm EN 12543-4 (Kantenmethode) wird umgeschrieben für die Messung von Brennflecken von 1 μm – 10 mm durch Auswertung von Loch- oder Scheibenaufnahmen. Der im Rahmen des NanoXSpot-Projektes neu entwickelte NxS-Testkörper ist geeignet für den Bereich von 1 μm – 100 μm. Von 100 μm bis 10 mm können ASTM-Lochtestkörper verwendet werden, die bereits bei ASTM E 1165 beschrieben sind. Neu ist die Anwendung eines CT-Algorithmus zur Rekonstruktion der Brennflecke, um Lochblenden-basierte Brennfleckkameras, insbesondere im Bereich unter 100 μm, zu ersetzen. Ein neuer Normteil, EN 12543-6, wurde entworfen, um die Brennfleckmessung im Bereich 100 nm – 20 μm mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen. Verschiedene Strichgruppen-Testkörper kommen hier zum Einsatz. Das sind die JIMAPrüfkörper, ein neuer Hochkontrast-Strichgruppentestkörper von YXLON (HiCo) und der neu entwickelte Testkörper NxS. Diese werden vorgestellt. Die Messprozedur für Röhrenhersteller wird auf einer numerischen Fit-Prozedur basieren, die über einen Ringversuch im Projekt validiert wurde. Beide Normen benötigen numerische Auswertealgorithmen zur korrekten Anwendung, die als kommerzielle Software und Public Domain – Software verfügbar gemacht werden. Es wird über die zu erwartenden Standardprozeduren und die erforderliche Hardware zur Anwendung der Normen informiert. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Röntgenröhre KW - Brennfleckmessung KW - Normung PY - 2022 AN - OPUS4-56100 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Ewert, U. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. A1 - Sofiienko, A. A1 - Steffen, J. P. A1 - Deresch, A. T1 - EMPIR-Projekt NanoXSpot: Ringversuch zur Untersuchung der neu entwickelten Methoden für die Brennfleckmessung an Röntgenröhren im Mikro- und Nanometerbereich T2 - Tagungsband der DGZfP-Jahrestagung 2022 N2 - Im Rahmen des EMPIR-Projektes NanoXSpot (Nanometre X-Ray Focal Spot Measurement) werden rückführbare Messverfahren zur Bestimmung der Brennfleckgröße und -form von Röntgenröhren mit Submikrometerauflösung (100 nm – 20 μm) entwickelt, die die Grundlage für die Erarbeitung eines Standardentwurfes bilden. Der Standardentwurf wird bei CEN TC 138 (Non-destructive testing) WG 1 (Radiographic testing) eingereicht und mit ISO und ASTM harmonisiert. Zur Untersuchung der entwickelten Methoden (Brennfleck-CT, Fit-Prozedur für Strichgruppenkörper) und des im Projekt NanoXSpot neu entworfenen Testkörpers, NxS, wurde ein Ringversuch durchgeführt. Dabei wurde sowohl der angestrebte Überlappungsbereich mit EN 12543 Teil 5 (Messung der effektiven Brennfleckgröße von Mini- und Mikrofokus-Röntgenröhren) und ASTM E 2903 (Standard Test Method for Measurement of the Effective Focal Spot Size of Mini and Micro Focus X-ray Tubes) für Brennflecke >5 μm als auch Brennflecke <5 μm untersucht. Im Mittelpunkt standen dabei Stabilität und Wiederholbarkeit der entwickelten Methoden zur Bestimmung der Brennfleckgröße. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse des durchgeführten Ringversuches vorgestellt und diskutiert, um Schlussfolgerungen und Empfehlungen für die Vorbereitung eines erweiterten Ringversuchs mit Partnern und Stakeholdern abzuleiten. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Brennfleckmessung KW - Computer-Tomografie KW - EMPIR KW - Normung PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-561037 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-56103 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, U. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Schumacher, David A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. A1 - Deresch, A. T1 - EMPIR-Projekt NanoXSpot: Neue Normentwürfe für die Brennfleckmessung an Röntgenröhren im Makro-, Mikro- und Nanometerbereich für Hersteller und Anwender T2 - Tagungsband der DGZfP-Jahrestagung 2022 N2 - Im Rahmen des EMPIR-Projektes NanoXSpot (Nanometre X-ray Focal Spot Measurement) werden rückführbare Messverfahren zur Bestimmung der Brennfleckgröße und -form von Röntgenröhren im Bereich von 100 nm bis 10 mm entwickelt, welche die Grundlage für die Erarbeitung mehrerer Normentwürfe bilden. Diese werden 2022 parallel bei ISO TC 135 (NDT) SC 5 (RT) und CEN TC 138 (NDT) WG 1 (RT) eingereicht. Entsprechende Normen werden auch bei ASTM vorgestellt. Die Norm EN 12543-4 (Kantenmethode) wird umgeschrieben für die Messung von Brennflecken von 1 μm – 10 mm durch Auswertung von Loch- oder Scheibenaufnahmen. Der im Rahmen des NanoXSpot-Projektes neu entwickelte NxS-Testkörper ist geeignet für den Bereich von 1 μm – 100 μm. Von 100 μm bis 10 mm können ASTM-Lochtestkörper verwendet werden, die bereits bei ASTM E 1165 beschrieben sind. Neu ist die Anwendung eines CT-Algorithmus zur Rekonstruktion der Brennflecke, um Lochblenden-basierte Brennfleckkameras, insbesondere im Bereich unter 100 μm, zu ersetzen. Ein neuer Normteil, EN 12543-6, wurde entworfen, um die Brennfleckmessung im Bereich 100 nm – 20 μm mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen. Verschiedene Strichgruppen-Testkörper kommen hier zum Einsatz. Das sind die JIMAPrüfkörper, ein neuer Hochkontrast-Strichgruppentestkörper von YXLON (HiCo) und der neu entwickelte Testkörper NxS. Diese werden vorgestellt. Die Messprozedur für Röhrenhersteller wird auf einer numerischen Fit-Prozedur basieren, die über einen Ringversuch im Projekt validiert wurde. Beide Normen benötigen numerische Auswertealgorithmen zur korrekten Anwendung, die als kommerzielle Software und Public Domain – Software verfügbar gemacht werden. Es wird über die zu erwartenden Standardprozeduren und die erforderliche Hardware zur Anwendung der Normen informiert. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Röntgenröhre KW - Brennfleckmessung KW - Normung PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-561029 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-56102 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schumacher, David A1 - Hohendorf, Stefan T1 - How does a Moka Pot work? 2D X-Ray video gives insights! N2 - This sequence of X-Ray images shows how one of the most common Italian moka pots actually work! The sequence starts with a completely prepared moka pot (water in the bottom part, coffee in the middle and hot plate on). During the process the water starts to boil and the steam pressure pushes the hot water through the coffee into the bassin at the top of the pot. This video sequence and additional explanations can also be found on Wikipedia. KW - X-Ray KW - Moka Pot KW - Coffee KW - Radiography KW - Espressokanne PY - 2022 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.7003489 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-55558 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schumacher, David A1 - Waske, Anja T1 - XCT data of metallic feedstock powder with pore size analysis N2 - X-Ray computed tomography (XCT) scan of 11 individual metallic powder particles, made of (Mn,Fe)2(P,Si) alloy. The data set consists of 4 single XCT scans which have been stitched together [3] after reconstruction. The powder material is an (Mn,Fe)2(P,Si) alloy with an average density of 6.4 g/cm³. The particle size range is about 100 - 150 µm with equivalent pore diameters up to 75 µm. The powder and the metallic alloy are described in detail in [1, 2]. KW - Additive Manufacturing KW - Feedstock powder KW - Powder Characterization KW - X-Ray Computed Tomography PY - 2022 DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.5796487 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-55556 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Ewert, U. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. A1 - Sofiienko, A. A1 - Steffen, J.P. A1 - Deresch, A. T1 - NanoXSpot: Brennfleckvermessung im µm- und nm-Bereich N2 - Im Rahmen des EMPIR-Projektes NanoXSpot (Nanometre X-Ray Focal Spot Measurement) werden rückführbare Messverfahren zur Bestimmung der Brennfleckgröße und -form von Röntgenröhren mit Submikrometerauflösung (100 nm – 20 µm) entwickelt, die die Grundlage für die Erarbeitung eines Standardentwurfes bilden. Der Standardentwurf wird bei CEN TC 138 (Non-destructive testing) WG 1 (Radiographic testing) eingereicht und mit ISO und ASTM harmonisiert. Zur Untersuchung der entwickelten Methoden (Brennfleck-CT, Fit-Prozedur für Strichgruppenkörper) und des im Projekt NanoXSpot neu entworfenen Testkörpers, NxS, wurde ein Ringversuch durchgeführt. Dabei wurde sowohl der angestrebte Überlappungsbereich mit EN 12543 Teil 5 (Messung der effektiven Brennfleckgröße von Mini- und Mikrofokus-Röntgenröhren) und ASTM E 2903 (Standard Test Method for Measurement of the Effective Focal Spot Size of Mini and Micro Focus X-ray Tubes) für Brennflecke >5 µm als auch Brennflecke <5 µm untersucht. Im Mittelpunkt standen dabei Stabilität und Wiederholbarkeit der entwickelten Methoden zur Bestimmung der Brennfleckgröße. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse des durchgeführten Ringversuches vorgestellt und diskutiert, um Schlussfolgerungen und Empfehlungen für die Vorbereitung eines erweiterten Ringversuchs mit Partnern und Stakeholdern abzuleiten. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Brennfleckvermessung KW - Focal spot measurement KW - Gauge design KW - EMPIR KW - Computer Tomographie KW - Standardization PY - 2022 UR - https://jahrestagung.dgzfp.de/Portals/jt2022/bb/P10.pdf AN - OPUS4-54986 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Widjaja, Martinus Putra A1 - Moosavi, Robabeh A1 - John, Sebastian A1 - Schumacher, David A1 - Grunwald, Marcel A1 - Auster, Jürgen A1 - Szczepaniak, Marius A1 - Mair, Georg A1 - Waske, Anja T1 - Impact damage evaluation of hydrogen composite pressure vessels by analysing computed tomography images T2 - HyFiSyn Conference N2 - The objective of this work is to find a method that describes the degree of damage from an impact experiment. This experiment was performed on Composite Pressure Vessels (CPV) in order to find the correlation of impact damage to the residual burst pressure. Computed Tomography (CT) approach was used to capture the before and after impact condition of the CPVs. The Wasserstein function was used to calculate how much the after impact image has differed from the original one. In the end, a good correlation was obtained to the residual burst pressure. T2 - HyFiSyn Conference CY - Online meeting DA - 15.09.2021 KW - Hydrogen KW - Composite pressure vessel KW - Carbon fibre KW - Burst test KW - Image analysis KW - Computed tomography (CT) PY - 2021 SP - 31 EP - 32 AN - OPUS4-53494 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David T1 - From W. C. Röntgen to modern Tomography N2 - A not complete review of X-Ray related milestones from 1895 to the 21st century. T2 - ITN GW4SHM, First Training Event CY - Online Meeting DA - 23.11.2020 KW - X-Ray KW - Computed Tomography KW - Laminography KW - Digital Detector Arrays KW - Wilhelm Conrad Röntgen PY - 2020 AN - OPUS4-51881 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Schumacher, David T1 - Zerstörungsfreie Prüfung mit photonenzählenden und spektralauflösenden Röntgenmatrixdetektoren am Beispiel von Werkstoffverbunden T2 - BAM-Dissertationsreihe N2 - Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Eigenschaften der photonenzählenden und spektralauflösenden Detektortechnik und möglichen Anwendungsgebieten in der zerstörungsfreien Prüfung. Dabei wurden konventionelle und photonenzählende Detektortechniken hinsichtlich der Bildqualität und Anwendbarkeit bei unterschiedlichen Prüfaufgaben verglichen und untersucht, inwiefern sich die Energieschwellwertsetzung auf die erreichbare Bildqualität und eine Materialdiskriminierbarkeit bei verschiedenen radiographischen Verfahren auswirkt. Anhand von Anwendungsbeispielen wurden diese Eigenschaften und deren Auswirkung auf das Messergebnis analysiert. Neben der Radiographie wurden auch dreidimensionale Verfahren wie CT und Laminographie berücksichtigt. Als eine der wichtigsten Eigenschaften der photonenzählenden Detektortechnik wurden zunächst die Energieauflösung des photonenzählenden Detektors und die Homogenität der Energieantwort über größere Detektorbereiche bestimmt. Dabei stellte sich heraus, dass die Energieauflösung eines abgegrenzten Detektorbereichs ca. 32 % bei 60 keV beträgt und die Streuung in der Energieantwort der einzelnen Detektorbereiche ca. 12 % ausmacht, woraus sich eine Gesamtunsicherheit in der spektralen Detektorantwort von ca. 44 % ergibt. Die geringe Energieauflösung und das stark heterogene Verhalten der Detektorbereiche ergeben sich vor allem aus der Detektorelektronik, welche nur eine globale Energieschwellwertsetzung zulässt. Trotz dieser Einschränkungen konnte demonstriert werden, dass auch konventionelle radiographische Verfahren, wie Radiographie oder CT, vom Einsatz der photonenzählenden Technik profitieren. So ist es mit dieser Technik möglich, bei sehr geringen Dosisleistungen (z.B. aufgrund der Durchstrahlung großer Wandstärken von dichten Materialien) noch sehr gute Bildqualitäten zu erreichen. Die hohe Dynamik und Kontrastempfindlichkeit dieser Technik begünstigen die Inspektion von Leichtbauwerkstoffen wie Faserverbunde, was anhand von Vergleichen mit herkömmlicher Detektortechnik und anderen ZfP-Verfahren gezeigt werden konnte. Daneben konnte durch den Einsatz der Energieschwellwertsetzung der Einfluss von nicht bildzeichnender Streustrahlung im Röntgenbild um bis zu 20 % reduziert werden. Die Auswirkungen von Aufhärtungseffekten in der CT konnten sogar um bis zu Faktor 1 000 (in der mittleren quadratischen Abweichung), im Vergleich zu herkömmlicher Detektortechnik, reduziert werden. Der Einsatz von photonenzählender Detektortechnik mit Röntgenblitzröhren ist hingegen nicht sinnvoll, da aufgrund der hohen Photonendichte pro Puls und einer endlichen Totzeit des Detektors in der Größenordnung der Pulsbreite eines Blitzes nur ein geringes Signal detektiert werden kann. Im Hinblick auf eine Materialdiskriminierbarkeit konnte demonstriert werden, dass im Fall einer Radiographie anhand der Energieschwellwertsetzung im Detektor eine materialstärkenunabhängige Diskriminierung zwischen zwei Materialien (hier: Al und Fe) erzielt werden kann. Unter Einsatz mehrerer Energiefenster und eines Verfahrens der explorativen und multivariaten Datenanalyse konnte eine materialaufgelöste CT eines Multi-Material-Phantoms erreicht werden, wobei die Schwächungskoeffizienten der enthaltenen Materialien im relevanten Energieberiech teilweise sehr dicht beieinander lagen. Neben Radiographie und CT wurde auch die Möglichkeit einer materialaufgelösten Laminographie am Beispiel eines glasfaserverstärkten Rotorblatts untersucht. Anhand der Energieschwellwertsetzung war nicht nur eine eindeutige Trennung der Glasfasern von der Epoxidharzmatrix möglich, sondern auch eine signifikante Reduzierung der durch die Laminographie entstandenen Artefakte. Der damit verbundene Gewinn an Information führt zu einer verbesserten Aussagefähigkeit des Untersuchungsergebnisses, was letztendlich eine gesteigerte Betriebssicherheit zur Folge hat. N2 - This thesis investigates the properties of photon counting and energy discriminating digital detector arrays and possible applications in the field of non-destructive testing. Conventional integrating detector technology was compared with photon counting technology in terms of image quality and applicability in different inspection tasks. The impact of internal energy thresholding on material discriminability and achievable image quality was investigated for different radiological methods. The properties of photon counting detectors and their impact on the measurement result were analyzed for different applications including three-dimensional methods such as CT and laminography in addition to radiographic testing. Energy resolution is one of the most important properties of photon counting technology. Therefore, energy resolution was initially determined in addition to the homogeneity of the energy Response across the detector. It was found that the energy resolution amounts to approx. 32 % for a 60 keV monoenergetic spectrum (241Am). In combination with the variance in the response of single detector tiles of approx. 12 % the total uncertainty in the detector energy response appears to approx. 44 %. This low energy resolution and strongly heterogenous detector response result mainly from the detector electronics which only allow setting global energy thresholds. Despite these limitations it was demonstrated that even conventional single energy techniques, such as radiography or CT, benefit from photon counting technology. Thus, this technology allows to gain high quality images even at very low dose rates which might occur e.g. at high wall thickness Penetration of dense materials. The high dynamic range and high contrast sensitivity facilitate the inspection of lightweight materials such as fiber composites which was shown by comparison with integrating technology and other NDT methods. Furthermore, the use of energy thresholding enables to reduce the influence of non-imaging scattered radiation within the X-ray image by about 20 %. The impact of beam hardening artefacts in CT was reduced even up to a factor of 1 000, compared to conventional integrating detector technology. In contrast, the use of photon counting technology with x-ray flash tubes is not useful, since the high photon density within a single flash and a finite dead time of the detector only yield a very low signal. In terms of material discriminability, it was shown that due to energy thresholding a thickness Independent material separation between two materials (here: Al and Fe) can be achieved in the case of a radiography. By using more than two energy windows in combination with multivariate methods of data analysis, a material resolved CT of a multi-material phantom was performed in which six materials were separated distinctly despite very close attenuation coefficients in the relevant energy range. In addition to radiography and CT, the possibility of a material resolved laminography was investigated by means of a glass fiber reinforced wind turbine blade. In addition to a distinct separation between glass fibers and resin matrix, a significant reduction of cross artefacts that inherently arise from the laminography could be achieved. This gain in information yields a higher significance of the measurement and hence an increased reliability of the component or the whole system. T3 - BAM Dissertationsreihe - 165 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Photonenzählende Detektoren KW - Radiographie KW - Laminographie KW - Computer-Tomographie KW - Dual-Energy KW - Nondestructive testing KW - Photon counting detectors KW - Radiography KW - Laminography KW - Computed tomography KW - Dual energy PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-500327 SN - 1613-4249 VL - 165 SP - 1 EP - 172 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-50032 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Ou, D. A1 - Ghafafian, Carineh A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Trappe, Volker T1 - Wind turbine rotor blade testing by dual-energy laminography N2 - Modern wind turbine rotor blades consist of sandwich shell segments made from glass fiber reinforced polymers. During manufacturing, defects can arise which could lead to failure of the whole component under dynamic mechanical and thermal loads. Hence during operation defects can arise which, if detected, can be repaired locally and in-situ by applying repair patches instead of taking the whole rotor blade down and repair it remotely. This method is much more time and cost effective, since the shut-down time of the energy converter is limited to a minimum. These repair patches can, however, also lead to new defects if not applied optimally. Therefore, it is necessary to control the quality of the repair patches to ensure the best possible restoration of structural integrity of the component. As a rotor blade is an object with a large aspect ratio, X-ray laminography is predestined to provide 3D information of the objective volume. To enhance the amount of information gained from laminographic reconstruction, we use in this study a photon counting and energy discriminating X-ray detector and apply a material decomposition algorithm to the data. By inherently separating the incident spectra within the detection process into two distinct energy bins, the basis material decomposition can provide material resolved images. Choosing glass and epoxy resin as basis materials and numerically solving the inverse dual-energy equation system, the reconstructed laminographic datasets contain highly valuable information about the distribution of the basis materials within the structure. Furthermore, cross- artifacts arising from the limited angle of the projection data can be reduced by this method which allows to investigate structures that were hidden underneath the artefacts. T2 - 1st International Symposium on Photon Counting Technologies & Applications CY - München, Germany DA - 05.07.2019 KW - Laminography KW - Wind energy KW - Fiber reinforced polymer KW - Photon counting detector KW - Dual-energy PY - 2019 AN - OPUS4-48440 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Ou, D. A1 - Ghafafian, Carineh A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Trappe, Volker T1 - Wind turbine rotor blade testing by dual-energy laminography T2 - Proceedings of International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography – DIR2019 N2 - Modern wind turbine rotor blades consist of sandwich shell segments made from glass fiber reinforced polymers. During manufacturing, defects can arise which could lead to failure of the whole component under dynamic mechanical and thermal loads. Hence during operation defects can arise which, if detected, can be repaired locally and in-situ by applying repair patches instead of taking the whole rotor blade down and repair it remotely. This method is much more time and cost effective, since the shut-down time of the energy converter is limited to a minimum. These repair patches can, however, also lead to new defects if not applied optimally. Therefore, it is necessary to control the quality of the repair patches to ensure the best possible restoration of structural integrity of the component. As a rotor blade is an object with a large aspect ratio, X-ray laminography is predestined to provide 3D information of the objective volume. To enhance the amount of information gained from laminographic reconstruction, we use in this study a photon counting and energy discriminating X-ray detector and apply a material decomposition algorithm to the data. By inherently separating the incident spectra within the detection process into two distinct energy bins, the basis material decomposition can provide material resolved images. Choosing glass and epoxy resin as basis materials and numerically solving the inverse dual-energy equation system, the reconstructed laminographic datasets contain highly valuable information about the distribution of the basis materials within the structure. Furthermore, cross- artifacts arising from the limited angle of the projection data can be reduced by this method which allows to investigate structures that were hidden underneath the artefacts. T2 - International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography – DIR2019 CY - Fürth, Germany DA - 02.07.2019 KW - Laminography KW - Wind energy KW - Fiber reinforced polymer KW - Photon counting detector KW - Repair patch PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-484380 UR - https://www.dir2019.com/portals/dir2019/bb/Tu.3.A.1.pdf SN - 978-947971-06-0 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-48438 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe T1 - Recent developments of photon counting and energy discriminating detectors for radiographic imaging T2 - Proceedings of 2017 Far East NDT New Technology & Application Forum (FENDT) N2 - The direct detection of X-ray photons into electrical signals is enabled by usage of highly absorbing photo conducting materials (e.g. CdTe) as detection layer of an underlying CMOS semiconductor X-ray image detector. If the read-out speed is high enough (ca. 50 - 100 ns dead time) single X-ray photons can be counted and their energy measured. Read-out noise and dark image correction can be diminished. By setting energy thresholds, selected energy ranges of the X-ray spectrum can be detected or suppressed. This allows material discrimination or reduction of scattered radiation, which results in an enhanced contrast sensitivity. T2 - Far East NDT New Technology & Application Forum (FENDT) CY - Xi'an, China DA - 22.06.2017 KW - Industrial X-ray imaging KW - Photon counting KW - Energy discrimination KW - Dual energy imaging KW - Direct detection PY - 2018 UR - https://ieeexplore.ieee.org/document/8584559 SN - 978-1-5386-1615-4 DO - https://doi.org/10.1109/FENDT.2017.8584559 VL - 2017 SP - 281 EP - 285 PB - IEEE Xplore AN - OPUS4-47175 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Trappe, Volker A1 - Nielow, D. A1 - Schumacher, David A1 - Lange, A. A1 - Hentschel, M.P. A1 - Redmer, Bernhard A1 - Ewert, U. A1 - Bruno, Giovanni T1 - X-ray laminographic inspection of sandwich shell segments for wind turbine rotor blades T2 - Proceedings 12th European conference on Non-Destructive Testing N2 - 3D structural investigations are described by X-ray laminography studies of sandwich shell segments, made of a PVC foam core, covered by non-crimp fabric glass fibre composite lay-ups processed by vacuum assisted resin infusion of epoxy. The specific scope of this study is to image transversal flaws within the foam core (joints) and of single ply overlaps. Test flaws were purposely implemented in order to simulate typical failure under cyclic load. In a dedicated test rig for shell structures, the flaw evolution/propagation is monitored by thermography and optical 3D inspection of deformation. Due to the unfavourable preconditions for classical computed tomography as of large aspect ratio, the samples were investigated by coplanar translational laminography. Its limited range of observation angles of ± 45°, results in anisotropic artefacts about the normal to the sample surface, but the typical flaws are well visualized in the as-prepared state, in a state of early damage, and in the repaired state. T2 - 12th European conference on Non-Destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - X-ray laminography KW - Wind turbine KW - Rotor blade PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-453931 SN - 978-91-639-6217-2 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-45393 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Ewert, Uwe A1 - Zscherpel, Uwe T1 - Influencing parameters on image quality using photon counting detectors for laminography T2 - 7th European-American Workshop on Reliability of NDE, Proceedings N2 - Classical film radiography is a well-established NDT technique and it is most commonly used for testing weld seams and corroded pipes e.g. in oil and gas industry or in nuclear power plants. In the course of digitization, digital detector arrays (DDA) are finding their way into industrial applications and are replacing film radiography step by step. This study deals with the latest generation of DDAs, the photon counting and energy resolving detectors (PCD), and their characteristics compared to charge integrating detectors (CID). No matter which technology to use, radiography still lacks a general issue: A three-dimensional object is projected onto a two dimensional image. Of course, advanced computed tomography (CT) algorithms exist since many years, but if the object to investigate is too large to fit into the manipulation system or its shape is not appropriate, CT is not feasible or sensible to be applied. To overcome this limitation, numerous laminographic algorithms have been developed in the past. In this study, photon counting detectors are used in combination with co-planar translational laminography to gain reconstructed three-dimensional volumes. Both laminographic testing and PCDs require a serious knowledge of many parameters that can influence the image quality in the resulting datasets. These are e.g. the detector efficiency and calibration procedure, setting of energy thresholds, exposure data, number of projections, beam length correction and spatial resolution. The use of PCDs yields more variables to be considered compared to CIDs. The most important parameters in laminographic testing and in the use of PCDs are described in this study and limits are discussed. T2 - 7th European-American Workshop on Reliability of NDE CY - Potsdam, Germany DA - 05.09.2017 KW - X-ray imaging KW - Digital radiography KW - Co-planar translational laminography KW - Reliability KW - Photon counting detectors PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-428912 UR - http://www.nde-reliability.de/portals/nde17/BB/31.pdf SP - Paper 31, 1 EP - 11 AN - OPUS4-42891 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Meyendorf, N. A1 - Hakim, I. A1 - Ewert, Uwe T1 - Defect recognition in CFRP components using various NDT methods within a smart manufacturing process N2 - The manufacturing process of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) components is playing a more and more significant role when looking at the increasing amount of CFRPs used in industries today. The monitoring of the manufacturing process and hence the reliability of the manufactured products, is one of the major challenges we need to face in the near future. Common defects which arise during manufacturing are e.g. porosity and voids which may lead to delaminations during operation and under load. To find those defects in an early stage of the manufacturing process is of huge importance for the safety and reliability of the finished products, as well as of significant impact from an economical point of view. In this study we present various NDT methods which are applied to similar CFRP laminate samples in order to detect and characterize defective volume. Besides ultrasound, thermography and eddy current, different x-ray methods like radiography, laminography and computed tomography are used to investigate the samples. These methods are compared with the intention to evaluate their capability to reliably detect and characterize defective volume. Beyond the detection of flaws, we also investigate possibilities to combine various NDT methods within a smart manufacturing process in which the decision which method to apply is made by the process itself. Is it possible to design an in-line or at-line testing process which can recognize defects reliably and reduce testing time and costs? This study aims to show up opportunities of designing a smart NDT process synchronized to the production based on the ideas of smart production (Industry 4.0). A set of defective CFRP laminate samples and different NDT methods were used to demonstrate how effective defects are recognized and how communication between interconnected NDT sensors and the manufacturing process could be organized. T2 - 44th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (QNDE) CY - Provo, UT, USA DA - 17.07.2017 KW - Radiography KW - Computed tomography KW - Carbon fiber reinforced polymers KW - Non-destructive testing KW - Serial sectionning KW - Smart NDT PY - 2017 AN - OPUS4-41185 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewert, Uwe A1 - Redmer, Benrhard A1 - Schumacher, David A1 - Thiessenhusen, Kai-Uwe A1 - Bellon, Carsten A1 - Nicholson, P. I. A1 - Clarke, A. L. A1 - Finke-Härkönen, K.-P. T1 - X-ray tomographic in-service inspection of girth welds – the european project tomoweld T2 - AIP Conference Proceedings N2 - The new standard ‘ISO 17636-2:2013: Non-destructive testing of welds — Radiographic testing — Part 2: X- and gamma-ray techniques with digital detectors’, defines the practice for radiographic inspection of welded pipes for manufacturing and in-service inspection. It is applied in Europe for inspections of pipe welds in nuclear power plants as well as in chemical plants and allows a faster inspection with digital detector arrays (DDA) than with film. Nevertheless, it does not allow the evaluation of the depth and shape of volumetric and planar indications. In 2001 a planar tomography scanner, TomoCAR, was introduced for mechanized radiographic testing (RT) inspection and non-destructive measurement of cross sections. The project TomoWELD is based on a new concept of the scan geometry, an enhanced GPU based reconstruction, and the application of a new generation of photon counting DDAs based on CdTe crystal CMOS hybrids. The new detector permits the selection of energy thresholds to obtain an optimum energy range and reduction of the influence of scattered radiation. The concept and first measurements are presented. Flaw depth and shape of volumetric and planar irregularities can be determined. T2 - QNDE 2014 CY - Boise, Idaho, USA DA - 20.07.2014 KW - X-ray imaging KW - Tomography KW - Engineering inspection KW - Radiography KW - Welded joints KW - Chemical plants PY - 2015 SN - 978-0-7354-1292-7 DO - https://doi.org/10.1063/1.4914650 SN - 0094-243X N1 - Geburtsname von Schumacher, David: Walter, D. - Birth name of Schumacher, David: Walter, D. VL - 1650 SP - 525 EP - 533 PB - American Institute of Physics AN - OPUS4-36581 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe A1 - Ullberg, Ch. A1 - Weber, N. A1 - Pantsar, T. A1 - Perez-Fuster, K. T1 - Properties and application areas of photon counting and energy resolving digital detector arrays N2 - Since a few years the direct detection of X-ray photons into electrical signals is allowed by usage of highly absorbing photo conducting materials (e.g. CdTe) as detection layer of an underlying CMOS semiconductor X-ray detector. NDT energies up to 400 keV are today also possible. The image sharpness and absorption efficiency is improved by the replacement of the unsharp scintillation layer (as used at indirect detectors) with a photo conducting layer of much higher thickness and a high voltage across it. If the read-out speed is high enough (ca. 50 – 100 ns dead time) single X-ray photons can be counted and their energy measured. Read-out noise and dark image correction can be avoided. By definition of energy thresholds selected energy ranges of the X-ray spectrum can be detected or also suppressed. This allows material discrimination by dual-energy technique or the reduction of image contributions from scattered radiation, which results in an enhanced contrast sensitivity. To use these advantages in an effective way, a special calibration procedure has to be developed, which considers also time dependent processes in the detection layer. This contribution presents some of these new properties of direct converting DDAs in comparison to the conventional indirect converting detectors for fiber composites and thick walled steel pipes (up to 35 mm wall thickness). Possible new application areas of NDT will be discussed for material discrimination especially within fiber reinforced composites (e.g. CFRC und GFRC). T2 - Digital Industrial Radiology and Computed Tomography CY - Ghent, Belgium DA - 22.06.2015 KW - Dual-energy KW - Photon counting KW - Multi-energy KW - Radiographic Testing (RT) KW - Direct detection PY - 2015 UR - http://www.ndt.net/events/DIR2015/app/content/Slides/92_Zscherpel.pdf N1 - Geburtsname von Schumacher, David: Walter, D. - Birth name of Schumacher, David: Walter, D. AN - OPUS4-36576 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe T1 - Photon counting and energy discriminating x-ray detectors - benefits and applications T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing, 2016, Proceedings N2 - Since a few years the direct detection of X-ray photons into electrical signals is possible by usage of highly absorbing photo conducting materials (e.g. CdTe) as detection layer of an underlying CMOS semiconductor X-ray detector. Even NDT energies up to 400 keV are possible today, as well. The image sharpness and absorption efficiency is improved by the replacement of the unsharp scintillation layer (as used at indirect detecting detectors) by a photo conducting layer of much higher thickness. If the read-out speed is high enough (ca. 50 – 100 ns dead time) single X-ray photons can be counted and their energy measured. Read-out noise and dark image correction can be avoided. By setting energy thresholds selected energy ranges of the X-ray spectrum can be detected or suppressed. This allows material discrimination by dual-energy techniques or the reduction of image contributions of scattered radiation, which results in an enhanced contrast sensitivity. To use these advantages in an effective way, a special calibration procedure has to be developed, which considers also time dependent processes in the detection layer. This contribution presents some of these new properties of direct detecting digital detector arrays (DDAs) and shows first results on testing fiber reinforced composites as well as first approaches to dual energy imaging. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing, 2016 CY - Munich, Germany DA - 13.06.2016 KW - CFRP KW - Photon counting detectors KW - dual-energy KW - laminography PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-365744 SN - 978-3-940283-78-8 N1 - Geburtsname von Schumacher, David: Walter, D. - Birth name of Schumacher, David: Walter, D. VL - 2016 / 158 SP - Tu.2.B.5 AN - OPUS4-36574 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ullberg, C. A1 - Weber, N. A1 - Urech, M. A1 - Pantsar, T. A1 - Ewert, Uwe T1 - Eigenschaften und Einsatzgebiete photonenzählender und energieauflösender Röntgenmatrixdetektoren T2 - DACH Jahrestagung 2015 T2 - DACH Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 2015-05-11 PY - 2015 N1 - Geburtsname von Schumacher, David: Walter, D. - Birth name of Schumacher, David: Walter, D. AN - OPUS4-33602 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -