TY - CONF A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Rahman, Mehbub-Ur A1 - Chinta, P.K. A1 - Prager, Jens T1 - Computationally efficient ray tracing algorithm for simulation of transducer fields in anisotropic materials T2 - NDE 2011 - National seminar & exhibition on non-destructive evaluation (Proceedings) N2 - This contribution describes a computationally efficient ray tracing algorithm for evaluating transducer generated ultrasonic wave fields in anisotropic materials such as austenitic cladded and austenitic weld components. According to this algorithm, ray paths are traced during its propagation through various layers of the material and at each Interface the problem of reflection and transmission is solved. The presented algorithm evaluates the transducer generated ultrasonic fields accurately by taking in to account the directivity, divergence, density of rays, phase relations as well as transmission coefficients. The ray tracing algorithm is able to calculate the ultrasonic wave fields generated by a point source as well as a finite dimension transducer. The simulation results are compared quantitatively with the results obtained from Elastodynamic Finite Integration Technique (EFIT) on several configurations generally occuring in the ultrasonic non destructive testing of anisotropic materials. The excellent agreement between both models confirms the validity of the presented ray tracing algorithm. Finally, the ray tracing model results are also validated by means of experiments. T2 - NDE 2011 - National seminar & exhibition on non-destructive evaluation CY - Chennai, India DA - 08.12.2011 KW - Ultrasonic sound field KW - Ray tracing KW - Directivity KW - Anisotropy KW - Austenitic weld PY - 2011 SP - 482 EP - 486 AN - OPUS4-25329 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Höhne, Christian A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Rahman, Mehbub-Ur A1 - Boehm, Rainer A1 - Prager, Jens T1 - SAFT imaging of transverse cracks in austenitic and dissimilar welds JF - Journal of nondestructive evaluation N2 - Up to now there is no sufficient technique to detect transverse cracks in austenitic and dissimilar welds which recently are of increasing interest in the integrity surveillance of nuclear power plants as well as in quality control of longitudinally welded pipes. Weld inspection by interpretation of single A-scans will lead to erroneous results due to effects caused by anisotropy and in worst case might leave flaws undetected. Therefore, imaging techniques such as the synthetic aperture focusing technique (SAFT) should be used. If the SAFT algorithm is applied on data taken from austenitic welds, the inhomogeneous, anisotropic structure of these welds has to be taken into account in order to properly attribute amplitudes measured in A-scans to the corresponding coordinates in the region of interest. While this has been investigated in the past, all attempts so far were limited to the imaging of longitudinal cracks which requires a less complicated setup than the imaging of transverse cracks. In this paper we give an outline of our attempts to reconstruct images of transverse cracks in different welds. For this purpose a SAFT program based on ray tracing and a layered structure weld model derived from an empirical model of grain orientations in welds are used. The results of the image reconstruction on experimental data are shown and compared to images obtained by assuming an isotropic homogeneous model. Root reflection and crack tip echo are clearly visible which allows an estimation of size and position of the crack with good accuracy. KW - SAFT KW - Austenitic welds KW - Dissimilar welds KW - Transverse cracks KW - Ray tracing PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1007/s10921-012-0159-3 SN - 0195-9298 SN - 1573-4862 VL - 32 IS - 1 SP - 51 EP - 66 PB - Plenum Press CY - New York, NY AN - OPUS4-27754 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Shokouhi, Parisa A1 - Höhne, Christian A1 - Rahman, Mehbub-Ur A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Prager, Jens T1 - A comparative study of ray tracing and CIVA simulation for ultrasonic examination of anisotropic inhomogeneous austenitic welds T2 - 39th Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation (Proceedings) N2 - Ultrasonic examination of anisotropic inhomogeneous austenitic welds is challenging, because of the columnar grain structure of the weld leads to beam skewing and splitting. Modeling tools play an important role in understanding the ultrasound field propagation and optimization of experimental parameters during the ultrasonic testing of austenitic welds as well as the interpretation of the test results. In this contribution, an efficient theoretical model based on the ray tracing concepts is developed to calculate the ultrasonic fields in inhomogeneous austenitic welds quantitatively. The developed model determines the ultrasound fields by taking into account the directivity of the ray source, the inhomogenity of the weld as well as ray transmission coefficients. Directivity of the ray source in columnar grained austenitic materials (including layback orientation) is obtained in three dimensions based on Lamb's reciprocity theorem. Ray energy reflection and transmission coefficients at an interface between two general columnar grained austenitic materials are calculated in three dimensions. The ray tracing model predictions on inhomogeneous austenitic weld material are compared against those from CIVA, a commercial non-destructive modeling and simulation tool. The ultrasonic modeling tools in CIVA are based on semi-analytical solutions. For beam propagation simulation, a so-called 'pencil method' is used, which involves modeling the probe as a set of individual source points, each radiating 'a bundle' of diverging rays into the medium and integrating those elementary contributions. Inhomogenity in the weld region is approximated by mapping the grain orientations on weld macrograph. Simulation results for ultrasonic field profiles for an austenitic weld are shown to be in good agreement with the corresponding experimental results. T2 - 39th Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation CY - Denver, Colorado, USA DA - 15.07.2012 KW - Crystal microstructure KW - Ray tracing KW - Ultrasonic materials testing KW - Ultrasonic propagation KW - Ultrasonic reflection KW - Ultrasonic transmission KW - Welds PY - 2013 SN - 978-0-7354-1129-6 DO - https://doi.org/10.1063/1.4789158 SN - 0094-243X SN - 1551-7616 N1 - Serientitel: AIP conference proceedings – Series title: AIP conference proceedings VL - 1511 SP - 1043 EP - 1050 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-27736 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Rahman, Mehbub-Ur A1 - Prager, Jens T1 - Effect of columnar grain orientation on ultrasonic plane wave energy reflection and transmission behaviour in anisotropic austenitic weld materials JF - Journal of nondestructive evaluation N2 - This article describes a comprehensive quantitative analysis on effect of columnar grain orientation on ultrasonic plane wave energy reflection and transmission behaviour in acoustically anisotropic austenitic weld materials. The quantitative results are presented for following general interfaces (a) Isotropic-Anisotropic, (b) Anisotropic-Isotropic, (c) Fluid-Anisotropic, (d) Anisotropic-Fluid, (e) Anisotropic-Anisotropic, (f) Anisotropic-Free surface occur during the ultrasonic non destructive evaluation of austenitic weld materials. Explicit analytical expressions are presented for energy reflection and transmission coefficients at an interface between two arbitrarily oriented transversely isotropic materials. By applying explicit analytical expressions for energy reflection and transmission coefficients, numerical results are presented for several columnar grain orientations of the transverse isotropic austenitic weld material including both real and complex domain of the reflected and transmitted normal component of slowness vectors. Valid domains of incident wave vector angles, angular dependency of energy reflection and transmission coefficients and critical angles for reflected and transmitted waves are discussed. The existence of a reflected (or) transmitted second branch of quasi shear vertical waves and its consequence to the ultrasonic non destructive testing of austenitic weld materials are investigated. The presented comprehensive quantitative evaluation provides an overview on the effect of anisotropic properties on energy reflection and transmission coefficients in columnar grained austenitic weld materials. KW - Anisotropy KW - Inhomogeneous waves KW - Austenitic weld material KW - Polarization vector KW - Energy skewing KW - Critical angle KW - Energy flux vector KW - Evanescent waves PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1007/s10921-012-0140-1 SN - 0195-9298 SN - 1573-4862 VL - 31 IS - 3 SP - 253 EP - 269 PB - Plenum Press CY - New York, NY AN - OPUS4-27792 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wrobel, Norma A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Osterloh, Kurt A1 - Ewert, Uwe ED - Lauster, M. T1 - High energy X-ray radiography: detection of dangerous materials in cargo containers T2 - 8th Future security research conference (Proceedings) N2 - For the radiographic investigation of large cargo Containers the energies of conventional Xray tubes are inadequately for certain layer thicknesses. In that case the high energy radiation sources like electron accelerators and gamma radiators (60CO) are adequate for the non invasive inspection of large Containers because of the high penetration through thick materials. Multiple imaging even enables to distinguish between different materials. The main challenging task in air and sea cargo Container inspection is to improve the detectability of contraband and dangerous materials which are hidden in the heterogeneously packed Containers by detailed analysis of cluttered radiographic images. So it is to be expected that objects of organic substances like certain explosives or their precursors are hard to identify behind thick walls of heavy metal objects such as engine-blocks with flat bottom holes. The primary aim here is to investigate the detectability of dangerous materials (typically of light elements) in cargo Containers using high energy X-ray digital radiography. T2 - 8th Future security research conference CY - Berlin, Germany DA - 17.09.2013 KW - Hochenergieradiographie KW - Containerprüfung KW - Materialerkennung PY - 2013 SN - 978-3-8396-0604-9 SP - 461 EP - 462 PB - Fraunhofer Verlag AN - OPUS4-29326 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Osterloh, Kurt A1 - Wrobel, Norma A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy T1 - EFNDT Working Group 5 - der Brückenschlag zwischen technischer und öffentlicher Sicherhheit JF - Materials Testing N2 - Die Arbeitsgruppe 5 der Europäischen Föderation für Zerstörungsfreie Prüfung (EFNDT Working Group 5 'Public Security and Safety', EFNDT WG 5) verfolgt weiterhin das Ziel, organisatorisch weit auseinanderliegende Zuständigkeiten und Arbeitsgebiete zusammenzuführen, die weitgehend mit gleichen, zumindest ähnlichen Prinzipien und Methoden arbeiten. Auf der Suche nach neuen Wegen stoßen beide Seiten auf Gemeinsamkeiten. Dies gilt auch für neue Ansätze und Bewertungsmethoden von Techniken, mit denen Risiken vermindert werden sollen. Hierzu hat in Berlin ein Workshop im Oktober 2012 stattgefunden, auf dem parallele Projekte zur Container- und Frachtsicherheit zusammengeführt werden konnten. Herausgestellt wurde die Komplementarität der laufenden Projekte, gemeinsame Aspekte sollen künftig auch zusammen bearbeitet werden. Darüber hinaus wurden neue Methoden und Vorgehensweisen vorgestellt, aber auch die Sichtweise der Europäischen Kommission mit ihren Vorstellungen zu einem europäischen Markt für Sicherheitstechnik dargestellt. Angesprochen wurden bestehende und vorgeschlagene europaweite Regulierungen und das europäische Referenznetz zum Schutz kritischer Infrastrukturen (ERNCIP), welches ein Netzwerk von Laboratorien für den Test von Sicherheitstechnik zum Ziel hat. Auf technischem Sektor standen Methoden im Vordergrund, mit denen die Gesamtmenge eines Gefahrstoffes wie z. B. Sprengstoff erkannt werden kann, und nicht nur Spuren als indirekter Hinweis. Die Arbeitsgruppe konnte somit erstmalig ein neutrales Forum für parallel laufende Projekte zur öffentlichen Sicherheit zur Verfügung stellen. Die auf den Workshops 2010 bis 2012 in Berlin gehaltenen Vorträge sind auf der Webseite des EFNDT WG 5 im geschützten Bereich zu finden. Nicht alles davon ist geeignet, es der allgemeinen Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Deshalb sind alle Vorträge aus den Workshops in einem passwortgeschützten Verzeichnis abgelegt. Die Erteilung des Passwortes erfolgt über den Convenor der Arbeitsgruppe durch die EFNDT. Eine Erweiterung dieser Struktur zu einem Austauschforum ist vorgeschlagen. Zur Teilnahme daran sind nicht nur Mitglieder in den Gesellschaften für zerstörungsfreie Prüfung eingeladen, sondern auch diejenigen, die in den Anwendungsgebieten zur öffentlichen Sicherheit tätig sind. KW - Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) KW - Brücke zur öffentlichen Sicherheit PY - 2013 DO - https://doi.org/10.3139/120.110479 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 7-8 SP - 582 EP - 587 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-29327 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Wrobel, Norma A1 - Osterloh, Kurt A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, Uwe T1 - Novel X-ray backscatter technique for detection of dangerous materials: application to aviation and port security JF - Journal of Instrumentation N2 - Radiological inspections, in general, are the nondestructive testing (NDT) methods to detect the bulk of explosives in large objects. In contrast to personal luggage, cargo or building components constitute a complexity that may significantly hinder the detection of a threat by conventional X-ray transmission radiography. In this article, a novel X-ray backscatter technique is presented for detecting suspicious objects in a densely packed large object with only a single sided access. It consists of an X-ray backscatter camera with a special twisted slit collimator for imaging backscattering objects. The new X-ray backscatter camera is not only imaging the objects based on their densities but also by including the influences of surrounding objects. This unique feature of the X-ray backscatter camera provides new insights in identifying the internal features of the inspected object. Experimental mock-ups were designed imitating containers with threats among a complex packing as they may be encountered in reality. We investigated the dependence of the quality of the X-ray backscatter image on (a) the exposure time, (b) multiple exposures, (c) the distance between object and slit camera, and (d) the width of the slit. At the end, the significant advantages of the presented X-ray backscatter camera in the context of aviation and port security are discussed. KW - Inspection with x-rays KW - Detection of explosives KW - Compton imaging KW - Detection of defects PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1088/1748-0221/8/09/P09017 SN - 1748-0221 VL - 8 IS - 9 SP - P09017-1 EP - P09017-18 PB - Inst. of Physics Publ. CY - London AN - OPUS4-29329 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Wrobel, Norma A1 - Osterloh, Kurt A1 - Redmer, Bernhard A1 - Deresch, Andreas A1 - Ewert, Uwe T1 - Hochenergieradiographie - Erkennung von Einzelheiten in großen, komplexen Schichttiefen T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 N2 - Zur Durchstrahlung großer, dichter Objekte reichen die Energien, die mit normalen Röntgenröhren erzielt werden können, ab gewissen Schichtdicken nicht mehr aus. Als hochenergetische Strahlenquellen stehen Kobalt-60 und Elektronenbeschleuniger zur Verfügung. Als Einschränkung der Hochenergieradiographie ist der geringere Kontrast besonders beim Vorhandensein leichterer Objekte umgeben von Körpern bestehend aus schweren Elementen anzusehen. Es ist daher zu erwarten, dass Objekte aus organischen Substanzen hinter dicken Schwermetallwänden oder in Bohrungen von Metallblöcken schwer zu erkennen sind. Im Gegensatz zu einem Gammastrahler wie Kobalt-60 mit den beiden Spektrallinien um 1,3 MeV besitzt die Bremsstrahlung aus einem Beschleuniger einen wesentlichen Anteil an niederenergetischer Strahlung, der fließend zu höheren Energien übergeht. Es wird hier untersucht, welche Signaturen von leichten Materialien in einer Umgebung aus Schwermetall bis zu welcher Dicke und bis zu welchem Komplexizitätsgrad erkennbar sind. Mit einem Betatron (JME X-ray Betatron 7,5 MeV) und einem Matrixdetektor (Perkin Elmer XRD 1621) wurden Aufnahmen von unterschiedlichen leichten Objekten angefertigt, die zunehmend in eine Umgebung aus Schwermetallen gestellt wurden. Mit unterschiedlichen Energieeinstellungen wurde untersucht, inwieweit eine Materialerkennung hinter welcher Abschirmung möglich ist. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die mit einer Software zur Modellierung von Durchstrahlungsverfahren (aRTist) erzeugt wurden. Dabei wird dem Problem der Aufhärtung bei Anwendung von Bremsstrahlung Rechnung getragen. Die Ergebnisse können sowohl zur Erkennung von Fremdkörpern in Maschinen oder Pumpen als auch zur Überprüfung von Frachtladungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit und bei Zollkontrollen dienen. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 06.05.2013 KW - Hochenergieradiographie KW - Containerprüfung KW - Materialerkennung PY - 2013 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-288589 SN - 978-3-940283-49-8 IS - DGZfP-BB 141 (Mo.2.A.4) SP - 1 EP - 9 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-28858 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Wrobel, Norma A1 - Osterloh, Kurt A1 - Redmer, Bernhard A1 - Deresch, Andreas A1 - Ewert, Uwe T1 - Hochenergieradiografie - Erkennung von Einzelheiten in großen, komplexen Schichttiefen JF - Materials testing N2 - Zur Durchstrahlung großer, dichter Objekte reichen die Energien, die mit normalen Röntgenröhren erzielt werden können, ab gewissen Schichtdicken nicht mehr aus. Als hochenergetische Strahlenquellen stehen Kobalt-60 und Elektronenbeschleuniger zur Verfügung. Als Einschränkung der Hochenergieradiografie ist der geringere Kontrast besonders beim Vorhandensein leichterer Objekte umgeben von Körpern bestehend aus schweren Elementen anzusehen. Es ist daher zu erwarten, dass Objekte aus organischen Substanzen hinter dicken Schwermetallwänden oder in Bohrungen von Metallblöcken schwer zu erkennen sind. Im Unterschied zu einem Gammastrahler wie Kobalt-60 mit den beiden Spektrallinien um 1,3 MeV besitzt die Bremsstrahlung aus einem Beschleuniger einen wesentlichen Anteil an niederenergetischer Strahlung, der fließend zu höheren Energien übergeht. Es wird hier untersucht, welche Signaturen von leichten Materialien in einer Umgebung aus Schwermetall bis zu welcher Dicke und bis zu welchem Komplexitätsgrad erkennbar sind. Mit einem Betatron (JME X-ray Betatron 7,5 MeV) und einem Matrixdetektor (Perkin Elmer XRD 1621) wurden Aufnahmen von unterschiedlichen leichten Objekten angefertigt, die zunehmend in eine Umgebung aus Schwermetallen gestellt wurden. Mit unterschiedlichen Energieeinstellungen wurde untersucht, inwieweit eine Materialerkennung hinter welcher Abschirmung möglich ist. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die mit einer Software zur Modellierung von Durchstrahlungsverfahren (aRTist) erzeugt wurden. Dabei wird dem Problem der Aufhärtung bei Anwendung von Bremsstrahlung Rechnung getragen. Die Ergebnisse können sowohl zur Erkennung von Fremdkörpern in Maschinen oder Pumpen als auch zur Überprüfung von Frachtladungen im Bereich der öffentlichen Sicherheit und bei Zollkontrollen dienen. KW - Hochenergieradiographie KW - Containerprüfung KW - Materialerkennung PY - 2013 DO - https://doi.org/10.3139/120.110492 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 9 SP - 683 EP - 688 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-29057 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wrobel, Norma A1 - Kolkoori, Sanjeevareddy A1 - Osterloh, Kurt T1 - Röntgenrückstreuradiografie - Eindringen statt Durchdringen, aber Bilder mit Schatten JF - Materials Testing N2 - Der große praktische Vorteil der Rückstreuradiografie allgemein ist, dass kein Bilddetektor am Objekt auf der der Strahlenquelle gegenüberliegenden Seite aufgestellt werden muss. Dieses ist immer dann gegeben, wenn sich das Untersuchungsobjekt in oder an einer Wand befindet oder es so groß ist, dass eine Durchstrahlung aufgrund der zu durchdringenden Schichtdicken nicht infrage kommt. Von der üblichen Methode, das Objekt mit einem wandernden ausgeblendeten Einzelstrahl ('Bleistiftstrahl') abzutasten und die gesamte rückgestreute Strahlung großflächig zu registrieren, unterscheidet sich das hier verwendete Verfahren grundsätzlich. Das Objekt wird voll von einem (unkollimierten) Kegelstrahl angestrahlt. Das Bild wird mit einer Kamera aus absorbierendem Material (Wolfram, Blei) aufgenommen, die einen Matrixdetektor als Bildempfänger enthält. Die 'Optik' besteht aus einer besonders geformten Schlitzblende, die nach einem erweiterten Lochkameraprinzip arbeitet, das auch dickere Blendenmaterialschichten zulässt. Die voneinander unabhängige Positionierung von Kamera und Strahlenquellen erlaubt unterschiedliche Einstrahlgeometrien, die verschiedene Ergebnisbilder liefern. So erscheint ein komplexer Gegenstand vor einer rückstreuenden Wand völlig anders, als wenn er frei im Raum steht. Röntgenrückstreubilder müssen deshalb abhängig von ihrer 'Ausleuchtung' mit der Röntgenstrahlung und näheren Umgebung interpretiert werden. KW - Röntgen-Rückstreuradiographie KW - Schlitzblende KW - Variable Einstrahlgeometrie PY - 2013 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 9 SP - 689 EP - 693 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-29058 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -