TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. T1 - Application of the DIRECTT algorithm to sub-nanometer electron tomography T2 - DIR 2011 - International symposium on digital industrial raidology and computed tomography (Proceedings) N2 - Tomography data obtained from transmission electron microscopes are especially attractive due to their unrivaled spatial resolution in the nanometer range or even less, but they require enormous efforts in sample preparation and suffer from a diverse accumulation of experimental restrictions, which unavoidably result in fundamental reconstruction artifacts. These restrictions refer to: partial opacity, a limited view (limited angle or missing wedge), very few angles (with respect to the detector size), limited to a region of interest (ROI; due to the sample size), variable angular increments as well as sample degradation due the interactions with the electron beam. An advanced version of the DIRECTT (Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories) algorithm proves to cope with most of these severe deviations from ideal CT measuring conditions. However, careful data preprocessing is required in order to exploit the capabilities of the algorithm. Nanometer sized Ruthenium catalyst particles for fuel cell applications are 3D imaged at a few Ångström resolution in order to estimate their partial free surface on carbon black supports, which rule the efficiency of the catalytic activity. Comparisons of DIRECTT reconstructions to the conventional filtered back projection, prove the significant improvements. T2 - DIR 2011 - International symposium on digital industrial raidology and computed tomography CY - Berlin, Germany DA - 20.06.2011 KW - Electron tomography KW - Computed tomography KW - Reconstruction algorithms PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-243577 SN - 978-3-940283-34-4 IS - DGZfP-BB 128 (Tu.3.3) SP - 1 EP - 6 PB - Deutsche Gesellscahft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-24357 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Grothausmann, R. A1 - Zehl, G. A1 - Manke, I. A1 - Fiechter, S. A1 - Bogdanoff, P. A1 - Dorbandt, I. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Schumacher, G. A1 - Banhart, J. T1 - Quantitative structural assessment of heterogeneous catalysts by electron tomography JF - Journal of the American chemical society N2 - We present transmission electron microscope (TEM) tomography investigations of ruthenium-based fuel cell catalyst materials as employed in direct methanol fuel cells (DMFC). The digital three-dimensional representation of the samples not only enables detailed studies on number, size, and shape but also on the local orientation of the ruthenium particles to their support and their freely accessible surface area. The shape analysis shows the ruthenium particles deviate significantly from spherical symmetry which increases their surface to volume ratio. The morphological studies help to understand the structure formation mechanisms during the fabrication as well as the high effectiveness of these catalysts in the oxygen reduction reaction at the cathode side of fuel cells. KW - Electron tomography KW - Reconstruction algorithm KW - Catalyst KW - Fuel cell PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1021/ja2032508 SN - 0002-7863 SN - 1520-5126 VL - 133 IS - 45 SP - 18161 EP - 18171 PB - American Chemical Society CY - Washington, DC AN - OPUS4-24833 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. A1 - Markötter, H. A1 - Krüger, P. A1 - Haussmann, J. A1 - Hilger, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Hartnig, C. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Wippermann, K. A1 - Banhart, J. T1 - Tomografische Methoden für die Brennstoffzellenforschung T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 N2 - Auf Grund des hohen Wirkungsgrades und der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten stellen Brennstoffzellen sowie Brennstoffzellenverbünde eine vielversprechende Energiequelle dar. Daher ist es wichtig, die Prozesse während des Betriebs einer Brennstoffzelle exakt charakterisieren zu können, um diese im nächsten Schritt zu optimieren. So ist ein ausbalanciertes Wassermanagement in einer mit Wasserstoff betriebenen Zelle ausschlaggebend für ihre Leistungsfähigkeit. Für eine dauerhafte Leistungsfähigkeit muss das entstehende Wasser die Membran feucht halten, um so die Protonenleitfähigkeit aufrecht zu erhalten. Zu viel Wasser kann jedoch die Gaszufuhr durch die porösen Materialien in Richtung Membran verhindern. Alterungsphänomene der einzelnen Komponenten können dieses sensible Wassermanagement stören und so die Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle herabsetzen. Zum tieferen Verständnis der Wasserverteilung werden zerstörungsfreie Methoden, wie zum Beispiel die ex situ Neutronentomografie oder die in situ Synchrotronradiografie eingesetzt. Letztere Methode kann während des Brennstoffzellenbetriebs in Kombination mit weiteren Messmethoden, wie der ortsaufgelösten Stromdichtemessung, eingesetzt werden. So können einzelne Brennstoffzellenkomponenten, wie die Gasdiffusionsschichten, charakterisiert werden. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 CY - Bremen, Germany DA - 30.05.2011 KW - Computer-Tomographie KW - Rekonstruktionsalgorithmen KW - Röntgen-Kanten-Tomographie KW - Neutronen-Tomographie KW - Elektronen-Tomographie PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-250023 SN - 978-3-940283-33-7 IS - DGZfP-BB 127 (P7) SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-25002 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. T1 - Verbesserte Elektronen-Tomographie mittels DIRECTT-Algorithmus T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 N2 - Tomographische Messungen in Transmissions-Elektronenmikroskopen beziehen ihren Reiz aus der hohen Ortsauflösung im Nanometerbereich. Allerdings bringen sie neben dem hohen Aufwand bei der Probenpräparation auch eine außerordentliche Häufung von Restriktionen der Messung mit sich, die bei Verwendung herkömmlicher Rekonstruktionsalgorithmen zu erheblichen Artefakten führen. Diese Restriktionen betreffen: partielle Nichtdurchstrahlbarkeit, einen eingeschränkten Winkelbereich, wenige Projektionen in Bezug auf die Detektorgröße, Probenabbildungen größer als der Detektor, instabile Rotationsachse, variierende Winkelinkremente sowie Probenveränderungen während der Messung. Der DIRECTT-Algorithmus (Direkte iterative Rekonstruktion computertomographischer Trajektorien) kann, abgesehen von der Probenveränderung, sämtliche dieser Restriktionen geeignet berücksichtigen. Die auftretenden, teils unvollständigen Bahnen lassen sich mittels einer Treffertabelle und geeigneter Auswahl iterativ behandeln. Außerdem kann das Rekonstruktionsvolumen über die Detektorlänge hinaus erweitert werden. Damit gelingt eine weitgehende Unterdrückung von Rekonstruktionsartefakten, insbesondere der sonst dominanten Streifenartefakte, und eine deutliche Erhöhung der Ortsauflösung. Die Verbesserung der Rekonstruktionsqualität wird anhand von Modell- und experimentellen Daten gezeigt. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 CY - Bremen, Germany DA - 30.05.2011 KW - Elektronen-Tomographie KW - Computer-Tomographie KW - Rekonstruktionsalgorithmen PY - 2011 SN - 978-3-940283-33-7 IS - DGZfP-BB 127 (P8) SP - 1 EP - 7 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-25004 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Manke, I. A1 - Kardjilov, N. A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. T1 - Reconstruction of limited computed tomography data of fuel cell components using direct iterative reconstruction of computed tomography trajectories JF - Journal of power sources N2 - CT (computed tomography) reconstructions of fuel cell components of a yet unrivaled spatial resolution and quality are presented. This is achieved by application of the novel DIRECTT (Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories) algorithm. We focus on two different key issues which essentially rule the fuel cell's durability on different length scales and physical interactions. On the resolution scale of some 100 µm agglomerations of condensed water in flow-field channels are detected by means of quasi-in situ neutron CT (after operation). Five orders of magnitude below nanometer sized Ru catalyst particles on carbon black support are visualized by electron tomography. Both types of experiments are especially adapted to the type of material involved but they are accompanied by severe deviations from ideal CT measuring conditions, as well. In order to overcome the tremendous reconstruction artifacts of standard algorithms, we employ DIRECTT which is described in detail. Comparisons of DIRECTT reconstructions to the conventional filtered back projection, prove the significant improvements in both experimental methods. KW - PEM fuel cell KW - Neutron computed tomography KW - Electron tomography KW - Reconstruction algrorithm KW - Water management KW - Catalyst PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.10.106 SN - 0378-7753 VL - 196 IS - 12 SP - 5293 EP - 5298 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-23589 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -