TY - GEN A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. T1 - Computertomographische 2D-Rekonstruktionen ohne gefilterte Rückprojektion mit DIRECTT T2 - DACH-Jahrestagung 2008 CY - St. Gallen, Schweiz DA - 2008-04-28 KW - Computer-Tomographie KW - Rekonstruktionsalgorithmen KW - Ortsauflösung PY - 2008 SN - 978-3-940283-09-2 IS - DGZfP-BB 113 (Poster 10) SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-17937 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ewers, Benjamin A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. T1 - Terahertz spectral imaging techniques in NDT: Topography and computed tomography N2 - The emerging technology of generation and detection of Terahertz waves (1 THz = 1012 Hz) offers diverse potentials in non-destructive testing (NDT) regarding security as well as safety aspects. Herein, we focus on the latter with emphasis on imaging techniques. The THz range (0.1 … 10 THz, 3mm …30 µm) closes the technological gap between ultra high frequency electronics and FIR optics in the electro-magnetic (EM) spectrum. Electro-optical sampling provides straight access to the EM wave including its phase (rather than intensity). THz waves are well suited to characterize non-metallic materials since they penetrate paper, plastics, ceramics and certain composites (e.g. GFC). We employ a commercial fibre-coupled THz time domain spectrometer (TDS) for scanning the samples laterally through a focal spot. At each position the entire temporal pulse train is recorded, which offers the opportunity to use various parameters derivable for imaging. Topographic measurements are performed as reflection set-up. The achievable spatial resolution is diffraction limited at about 100 µm -300 µm (which allows for perception of single defects on a sub-mm scale). In contrast to typical pulse echoed ultrasound testing THz topography is a non-contact inspection tool without coupling agents. Several reflections of subsequent concealed layers are detected instead of just the first encountered one. Comparing to X-ray (radiology) the non-ionizing THz-waves generate images of similar contrast regarding metal and plastic (organic) components, while conventional radiography emphasizes one type of material depending on the energy preselected. Moreover, the full temporal information is exploited to derive spectra in certain selected time windows, i.e. separated spectral properties of each layer in multilayered structures. Tomographic measurements are performed in transmission mode. The sample is mounted on a rotation stage in order to allow for lateral scanning under the different projection angles. The reconstruction is typically performed by filtered backprojection, which is widely used for X-ray CT. The adaption of this technique to the THz range comes along with several experimental drawbacks such as considerable refraction and scattering. According to these difficulties we investigate the occurring artefacts. The THz-TDS provides the opportunity to calculate a separate backprojection of each frequency interval as obtained by the Fourier transformation of the recorded time resolved amplitude. This results in a spectrally resolved reconstruction of each voxel, which is unique in computed tomography technology. T2 - 10th European conference on non-destructive testing CY - Moscow, Russia DA - 2010-06-07 KW - Terahertz time domain spectroscopy KW - Spectral computed tomography KW - 3D topography PY - 2010 UR - http://www.ndt.net/article/ecndt2010/reports/1_09_10.pdf IS - Paper 4.02.18 SP - 1 EP - 10(?) AN - OPUS4-21465 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Harbich, Karl-Wolfram A1 - Müller, Bernd R. A1 - Lange, Axel A1 - Schors, Jörg A1 - Wald, Oliver ED - Gerhard Busse, ED - Danny Van Hemelrijck, ED - Igor Solodov, ED - Anastasopoulos, Athanasios T1 - NDE of micro structured materials by X-ray diffraction and refraction topography T2 - 4th International Conference of Emerging Technologies in Non-Destructive Testing (ETNDT 4) CY - Stuttgart, Germany DA - 2007-04-02 KW - Nondestructive testing KW - X-ray scattering KW - X-ray topography KW - Computed topography KW - Synchrotron refraction computed tomography KW - Structure property relations KW - Composite damaging KW - Ceramics KW - Foams PY - 2007 SN - 978-0-415-46476-5 SP - 15 EP - 22 PB - Taylor & Francis CY - London, UK AN - OPUS4-17561 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Bruno, Giovanni A1 - Onel, Yener A1 - Wolk, Thomas A1 - Staude, Andreas A1 - Ehrig, Karsten A1 - Müller, Bernd R. T1 - Evaluating porosity in cordierite diesel particulate filter materials: advanced X-ray techniques and new statistical analysis methods T2 - ECNDT 2014 - 11th European conference on non-destructive testing CY - Prague, Czech Republic DA - 2014-10-06 KW - Porous ceramics KW - Diesel particulate filters KW - Pore orientation KW - X-ray computed tomography KW - X-ray refraction KW - DIVA algorithm KW - Phase contrast KW - Edge artefact KW - Soft matter radiography KW - Wavelet transform KW - Huygens elementary waves PY - 2014 SN - 978-80-214-5018-9 SP - 1 EP - 8(?) AN - OPUS4-31973 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Bernd R. A1 - Léonard, Fabien A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Bruno, Giovanni T1 - X-ray refraction techniques for fast, high-resolution microstructure characterization and non-destructive testing of lightweight composites N2 - X-ray refraction is based on optical deflection of X-rays, similar to the well-known small angle X-ray scattering, but hundreds of times more intense, thus enabling shorter measurement time. We show that X-ray refraction techniques are suitable for the detection of pores, cracks, and in general defects. Indeed, the deflected X-ray intensity is directly proportional to the internal specific surface (i.e., surface per unit volume) of the objects. Although single defects cannot be imaged, the presence of populations of those defects can be detected even if the defects have sizes in the nanometer range.We present several applications of X-ray refraction techniques to composite materials:- To visualize macro and microcracks in Ti-SiC metal matrix composites (MMC);- To correlate fatigue damage (fibre de-bonding) of carbon fibre reinforced plastics (CFRP) to X-ray refraction intensity;- To quantify the impact damage by spatially resolved single fibre de-bonding fraction as a function of impact energy in CFRP laminates.An example of classic high-resolution computer tomography of an impact-damaged CFRP will also be presented, as a benchmark to the present state-of-the-art imaging capabilities. It will be shown that while (absorption) tomography can well visualize and quantify delamination, X-ray refraction techniques directly yield (spatially resolved) quantitative information about fibre de-bonding, inaccessible to absorption tomography. KW - X-ray KW - Synchrotron radiation KW - Refraction KW - Metal matrix composites KW - Delamination KW - Fiber de-bonding PY - 2015 DO - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.825-826.814 SN - 0255-5476 VL - 825-826 SP - 814 EP - 821 PB - Trans Tech Publications CY - Aedermannsdorf, Switzerland AN - OPUS4-33265 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni A1 - Ehrig, Karsten A1 - Haarring, Holger A1 - Harwardt, Michael A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Illerhaus, Bernhard A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Meinel, Dietmar A1 - Müller, Bernd R. A1 - Onel, Yener A1 - Staude, Andreas A1 - Wolk, Thomas T1 - Industrial and synchrotron X-ray CT applications for materials characterisation N2 - The combination of tomographic, microstructural data with other experimental techniques and with modeling is paramount, if we want to extract the maximum amount of information on material and component properties. In particular, quantitative image analysis, statistical approaches, direct discretization of tomographic reconstructions represent concrete possibilities to extend the power of the tomographic 3D representation to insights into the material and component performance. This logic thread holds equally for industrial and academic research, and valorizes expensive experiments such as those carried out at synchrotron sources, which cannot be daily repeated. We shall show a few examples of possible use of X-ray tomographic data for quantitative assessment of damage evolution and microstructural properties, as well as for non-destructive testing. We will also show how X-ray refraction computed tomography (CT) can be highly complementary to classic absorption CT, being sensitive to internal interfaces. T2 - iCT Conference 2014 - Conference on industrial computed tomography CY - Wels, Austria DA - 25.02.2014 KW - X-ray absorption and refraction CT KW - Quantitative image analysis KW - Statistical analysis KW - Complex microstructure PY - 2014 SN - 978-3-8440-2557-6 SP - 15 EP - 31 PB - Shaker CY - Aachen AN - OPUS4-30484 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel T1 - 90 degree Compoton scattering tomography T2 - 11th European Conference on Non-Destructive Testing CY - Prag, CZ DA - 2014-10-06 PY - 2014 AN - OPUS4-31919 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Bernd R. A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas T1 - Numerische Korrektur des Hinterleuchtens von Röntgendetektoren N2 - Eine neuartige Korrektur artefaktisch gemessener Intensitäten von Röntgenflachdetektoren wird vorgeschlagen. Die betrachteten Artefakte betreffen eine diffuse Umverteilung der Intensität und führen zu beträchtlichen Verfälschungen der wahren Schwächung und verletzen mithin das Lambert-Beer'sche Gesetz. Sie werden sowohl in Laborexperimenten mit Röntgenröhren (polychromatische Einstrahlung) als auch mit monochromatischer Synchrotronstrahlung bei Einsatz indirekt konvertierender Detektionssysteme (Fluoreszenzschirm, Optik, CCD-Chip) beobachtet. Dieser Effekt wird als Hinterleuchten bezeichnet. In der vorgestellten Studie werden mittels wohldefinierter Randbedingungen Gesetzmäßigkeiten des Hinterleuchtens untersucht: durch Einsatz monochromatischer Strahlung können Aufhärtungseffekte als Ursache ausgeschlossen werden. Das Hinterleuchten ist umso stärker ausgeprägt, je weniger Detektorfläche vom Objekt abdeckt wird und je stärker das Objekt schwächt. Mit Blick auf Tomographien ergibt sich eine Modulation der 'Dichte' als Funktion des Projektionswinkels, deren Amplitude mit dem Objektumfang steigt (Dynamik). Der isotrope und homogene Ansatz zur numerischen Korrektur macht lediglich Gebrauch von Intensitätsmittelwerten und stellt die Gültigkeit des Schwächungsgesetzes in modifizierter Form wieder her. T2 - DACH-Jahrestagung 2012 CY - Graz, Austria DA - 17.09.2012 KW - Röntgendetektor KW - Hinterleuchten PY - 2012 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-277372 SN - 978-3-940283-44-3 IS - DGZfP-BB 136 SP - P 13 / Mo.4.B, 1 EP - 7 AN - OPUS4-27737 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. A1 - Markötter, Henning A1 - Hilger, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Banhart, J. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Krüger, P. A1 - Haußmann, J. A1 - Hartnig, C. A1 - Wippermann, K. T1 - Tomografische Methoden für die Brennstoffzellenforschung N2 - Aufgrund des hohen Wirkungsgrades und der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten können Brennstoffzellen einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Energieversorgung leisten. Für die Optimierung der Brennstoffzellentechnik ist es erforderlich, die während des Zellbetriebs ablaufenden Prozesse zu verstehen und exakt zu charakterisieren. Ein ausbalanciertes Wassermanagement ist die Grundlage für die optimale Leistungsfähigkeit einer wasserstoffbetriebenen Zelle. Das während des Betriebs entstehende Wasser muss die Membran ausreichend befeuchten, um deren Protonenleitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Andererseits behindern zu große Wasseransammlungen in der Zelle die Gaszufuhr durch die porösen Materialien sowie in den Kanälen der Gasverteilerstrukturen. Alterungsphänomene einzelner Zellkomponenten können die Verteilung der Wasseransammlungen und somit das Wassermanagement empfindlich stören und so die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle herabsetzen. Zur Analyse der Wasserverteilung werden zerstörungsfreie, bildgebende Methoden, wie die Ex-situ-Neutronentomografie und die In-situ-Synchrotronradiografie, eingesetzt. Diese Methoden können während des Brennstoffzellenbetriebs mit weiteren Messverfahren, beispielsweise der ortsaufgelösten Stromdichtemessung, kombiniert werden. Auf diese Weise werden einzelne Komponenten, wie zum Beispiel die Gasdiffusionsschichten, charakterisiert. KW - Computertomographie KW - Elektronentomographie KW - Neutronentomographie KW - Brennstoffzelle KW - Stromdichtemessung KW - Wassermanagement PY - 2013 DO - https://doi.org/10.3139/120.110429 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 3 SP - 207 EP - 213 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-27950 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Onel, Yener A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Wolk, Thomas A1 - Staude, Andreas A1 - Ehrig, Karsten A1 - Müller, Bernd R. T1 - Bewertung von Porositätsparametern in Cordierit-Diesel-Partikelfilter-Materialien mit fortgeschrittenen Röntgenverfahren und statistischer Analyse N2 - Bikontinuierliche poröse Keramiken für Filteranwendungen weisen eine komplizierte Mikrostruktur auf, in der Poren und Festkörperphase 'vermischt' sind. Mechanische, thermische sowie Filtereigenschaften können nur präzise bestimmt werden, wenn die Morphologie beider Phasen quantitativ angegeben werden kann. Hier werden unter Anwendung von 3D Computertomographie (CT) und verschiedenen Techniken, die auf der Röntgenrefraktion basieren, die Porosität und die Porenorientierung in keramischen Cordierit-Dieselpartikelfiltern bewertet. Dabei werden zur Auswertung der Tomogramme die Fouriertransformierten sowie eine neu entwickelte richtungssensitive Bildanalyse (DIVA, directional interface variance analysis) angewandt. Sowohl die genannten Messtechniken als auch der statistische Ansatz gestatten die Extraktion optional ortsaufgelöster oder gemittelter Werte. Es ergeben sich sehr gute Übereinstimmungen der experimentell ermittelten Porositätswerte mit Ergebnissen aus Quecksilberintrusionsversuchen als auch der ermittelten Porenorientierung im Vergleich zu publizierten Angaben zur kristallographischen Textur. Dies legt den Schluss nahe, dass die Kenntnis der Grenzflächen (zwischen Poren und Materie) genügt, die morphologischen Eigenschaften solcher Materialien hinreichend zu beschreiben. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2014 CY - Potsdam, Germany DA - 26.05.2014 KW - Cordierit KW - Poröse Keramik KW - Porenorientierung KW - Röntgenrefraktion KW - Computer-Tomographie KW - 3D-Mikrostruktur PY - 2014 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-312946 SN - 978-3-940283-61-0 VL - 148 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-31294 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. A1 - Markötter, Henning 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 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 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Markötter, Henning A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Compton-CT als Alternative zur Neutronentomographie? N2 - Als Alternative zur Neutronentomographie wird das Potenzial der Computertomographie (CT) mit inkohärenter Röntgen-Streustrahlung (Compton-Streuung) untersucht. Die gleichzeitige Abbildung von Materialien sehr unterschiedlicher Dichten (Ordnungszahlen) ist eine wiederkehrende Herausforderung für die Radiologie und die Computertomographie mit Röntgenstrahlung. Die Messungen ergeben asymmetrische Projektionsprofile für Sinogramme der Streuintensität. Am Beispiel verschiedener Polymere (Polyethylen, Polyamid, PVC), Glas und Holz wird in den Tomogrammen ein hochaufgelöster 'Comptonkontrast' vergleichbarer Dynamik erreicht, während der simultan gemessene 'Absorptionskontrast' ausschließlich die starken Absorber (Glas und PVC) zeigt. Der Vergleich mit ähnlich auflösender Neutronentomographie zeigt ähnliche Kontraste und eröffnet mithin die Möglichkeit, diese künftig durch Compton-Tomographie im Labormaßstab zu ersetzen. T2 - DACH-Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 11.05.2015 KW - Comptonstreuung KW - Computertomographie KW - Neutronentomographie PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-342894 SN - 978-3-940283-68-9 IS - DGZfP BB 152 SP - Mo.3.A.2, 1 EP - 10 AN - OPUS4-34289 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Bruno, Giovanni A1 - Müller, Bernd R. T1 - Direkte Röntgenrefraktion an Mikrostrukturen N2 - Die durch Brechung an Mikrostrukturen abgelenkte Röntgenstrahlung wird direkt zweidimensional abgebildet. Dazu werden Modellproben einfacher Geometrie (Fasern, Kapillaren, monodisperse Nano- und Mikropartikel) mit einem auf 50 µm kollimierten Synchrotronstrahl (20 keV) gescannt. Die nach den Regeln der geometrischen Optik an prismatischen und linsenartigen Grenzflächen abgelenkte Strahlung wird in etwa 3 Metern Entfernung von einem Flächendetektor mit 7 µm Ortsauflösung zusätzlich zu der ungestörten Resttransmission des Primärstrahls registriert. In der Abfolge der Radiogramme werden die lokalen Orientierungsänderungen der Probekörper-Grenzflächen bei deren Abtastung mit wenigen Mikrometern Schrittweite bildhaft verfolgt. Mit der hier erreichten Winkelauflösung von etwa 3 Bogensekunden (Streuvektor-Inkremente Δk = 10-3nm-1) kann bei 50 µm Ortsauflösung das Materialvolumen bezüglich innerer Grenzflächen mit Nanometer-Separation auch bei hohen Abtastraten unterhalb einer Sekunde pro Bild charakterisiert werden. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2014 CY - Potsdam, Germany DA - 26.05.2014 KW - Computertomographie (CT) KW - Rekonstruktionsalgorithmus KW - DIRECTT KW - Missing wedge KW - Statistische Bewertung PY - 2014 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-312931 UR - http://www.ndt.net/article/dgzfp2014/papers/di1b2.pdf SN - 978-3-940283-61-0 IS - DGZfP-BB 148 SP - Di.1.B.2, 1 EP - 9 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-31293 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shashev, Yury A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Britzke, Ralf A1 - Bruno, Giovanni A1 - Mueller, Bernd R. A1 - Hentschel, Manfred P. T1 - Talbot- Lau interferometry with a non- binary phase grating for non-destructive testing N2 - Grating interferometric set-ups have been established in the last decade. They are promising candidates to obtain enhanced image contrast from weakly absorbing micro and nano structures. They are based on X-ray refraction and near-field diffraction using the Talbot effect. At the expense of taking multiple images, Talbot-Lau grating interferometry allows separating the absorption, refraction, and scattering contributions by analysing the disturbances of a phase grating interference pattern. Contrary to other refraction enhanced methods, this technique can be applied using conventional X-ray tubes (divergent, polychromatic source). This makes it attractive to solve typical non-destructive testing problems. We investigated the efficiency of phase gratings, i.e. the visibility (the amplitude of oscillations) upon variation of propagation distance and phase grating rotation around an axis parallel to the grid lines. This grating rotation changes the grating shape (i.e. the distributions of phase shifts). This can yield higher visibilities than derived from rectangular shapes. Our study includes experimental results obtained from synchrotron radiation, as well as simulations for monochromatic radiation. The advantages of Talbot-Lau interferometry are demonstrated at the example of glass capillaries. T2 - WCNDT2016 CY - Munich, Germany DA - 13.06.2016 KW - Phase-contrast X-ray imaging KW - Talbot- Lau interferometry KW - Phase grating KW - Visibility KW - Synchrotron radiation PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-365987 SN - 978-3-940283-78-8 VL - BB 158 SP - Tu.3.G.2., 1 EP - 9 AN - OPUS4-36598 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shashev, Yury A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Britzke, Ralf A1 - Bruno, Giovanni A1 - Müller, Bernd R. T1 - Talbot-Lau Röntgen-Interferometrie für die zerstörungsfreie Prüfung N2 - Im vergangenen Jahrzehnt sind gitterinterferometrische Röntgenabbildungen zunehmend in den Fokus des Interesses gerückt. Sie sind insbesondere dann Vorteil, wenn der in der Standardradiographie erreichbare Kontrast nicht genügt, schwach absorbierende Mikro- und Nanostrukturen abzubilden. Auf Kosten mehrerer Aufnahmen gestattet die Talbot-Lau Gitterinterferometrie, die Beiträge aus Absorption, Refraktion und (refraktiver) Streuung zu trennen. Dazu werden die Störungen der Interferenzmuster von Phasengittern ausgewertet. Im Gegensatz zu einer Vielzahl anderer refraktionsbasierter Abbildungsmethoden kann diese Technik mit konventionellen Röntgenröhren (mit divergenter, polychromatischer Strahlung) angewendet werden. Damit ist die Technik geeignet, typische ZfP-Fragestellungen zu lösen. Hier stellen wir Untersuchungen zur Effizienz von Phasengittern vor. Die Visibilität (d.h. die Höhe der Oszillation im Interferenzmuster) wird als Funktion verschiedener geometrischer Parameter verfolgt. Eine Rotation um die Achse parallel zu den Gitterstegen ändert die Form des Gitterprofils (d.h. die Verteilung der Phasenschiebungen). Die kontinuierliche Variation des Winkels und des Detektionsabstandes führt zur Identifikation von ausgezeichneten Kombinationen mit maximaler Visibilität, wobei die Abstände deutlich geringer sind als im Standardaufbau mit senkrechter Gitterbestrahlung. Unsere Studie umfasst Simulationen für monochromatische Quelle und den Vergleich zu experimentellen Ergebnissen mit der Synchrotronstrahlung. In der Literatur wurden die Vorteile der Talbot-Lau Interferometrie für die zerstörungsfreie Prüfung von Faserkompositen und Verbundwerkstoffen demonstriert. Hier werden als Beispiele Messungen an Aluminiumtitanat (Al2TiO5) Pulver gezeigt. T2 - DGZfP 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Gitterinterferometrische Röntgenabbildung KW - Phasengitter KW - Talbot-Lau Interferometrie KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-404691 SP - 1 EP - 10 PB - DGZfP AN - OPUS4-40469 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shashev, Yury A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Britzke, Ralf A1 - Bruno, Giovanni A1 - Müller, Bernd R. A1 - Hentschel, M. P. T1 - Talbot- Lau interferometry with a non- binary phase grating for non-destructive testing N2 - Grating interferometric set-ups have been established in the last decade. They are promising candidates to obtain enhanced image contrast from weakly absorbing micro and nano structures. They are based on X-ray refraction and near-field diffraction using the Talbot effect. At the expense of taking multiple images, Talbot-Lau grating interferometry allows separating the absorption, refraction, and scattering contributions by analysing the disturbances of a phase grating interference pattern. Contrary to other refraction enhanced methods, this technique can be applied using conventional X-ray tubes (divergent, polychromatic source). This makes it attractive to solve typical non-destructive testing problems. We investigated the efficiency of phase gratings, i.e. the visibility (the amplitude of oscillations) upon variation of propagation distance and phase grating rotation around an axis parallel to the grid lines. This grating rotation changes the grating shape (i.e. the distributions of phase shifts). This can yield higher visibilities than derived from rectangular shapes. Our study includes experimental results obtained from synchrotron radiation, as well as simulations for monochromatic radiation. The advantages of Talbot-Lau interferometry are demonstrated at the example of glass capillaries. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing 2016 CY - Munich, Germany DA - 13.06.2016 KW - Talbot- Lau interferometry KW - Phase grating KW - Non-destructive testing PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-383163 SP - Tu_3_G_2, 1 EP - 9 AN - OPUS4-38316 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Bernd R. A1 - Cooper, R.C. A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Wheeler, M. A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Staude, Andreas A1 - Pandey, A. A1 - Shyam, A. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Stress-induced microcrack density evolution in β-eucryptite ceramics: Experimental observations and possible route to strain hardening N2 - In order to investigate their microcracking behaviour, the microstructures of several β-eucryptite ceramics, obtained from glass precursor and cerammed to yield different grain sizes and microcrack densities, were characterized by laboratory and synchrotron x-ray refraction and tomography. Results were compared with those obtained from scanning electron microscopy (SEM). In SEM images, the characterized materials appeared fully dense but computed tomography showed the presence of pore clusters. Uniaxial tensile testing was performed on specimens while strain maps were recorded and analyzed by Digital Image Correlation (DIC). X-ray refraction techniques were applied on specimens before and after tensile testing to measure the amount of the internal specific surface (i.e., area per unit volume). X-ray refraction revealed that (a) the small grain size (SGS) material contained a large specific surface, originating from the grain boundaries and the interfaces of TiO2 precipitates; (b) the medium (MGS) and large grain size (LGS) materials possessed higher amounts of specific surface compared to SGS material due to microcracks, which decreased after tensile loading; (c) the precursor glass had negligible internal surface. The unexpected decrease in the internal surface of MGS and LGS after tensile testing is explained by the presence of compressive regions in the DIC strain maps and further by theoretical arguments. It is suggested that while some microcracks merge via propagation, more close mechanically, thereby explaining the observed X-ray refraction results. The mechanisms proposed would allow the development of a strain hardening route in ceramics. KW - Beta-eucryptite KW - Microcracked ceramics KW - X-ray refraction KW - Tensile load KW - Strain hardening KW - Synchrotron KW - BAMline KW - Computed Tomography KW - CT PY - 2018 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645417308881 DO - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.10.030 SN - 1359-6454 SN - 1873-2453 VL - 144 IS - Supplement C SP - 627 EP - 641 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-43024 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Onel, Yener A1 - Wolk, Thomas A1 - Staude, Andreas A1 - Ehrig, Karsten A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evaluating porosity in cordierite diesel particulate filter materials, part 1 X-ray refraction N2 - Bi-continuous porous ceramics for filtration applications possess a particularly complicated microstructure, with porosity and solid matter being intermingled. Mechanical, thermal, and filtration properties can only be precisely estimated if the morphology of both solid matter and porosity can be quantitatively determined. Using x-ray absorption and refraction, we quantitatively evaluate porosity and pore orientation in cordierite diesel particulate filter ceramics. Porosity values turn out to agree with mercury intrusion measurements, while pore orientation factors agree with published crystallographic texture data. KW - Porous ceramics KW - Pore orientation KW - X-ray refraction KW - Synchrotron KW - Interface PY - 2013 DO - https://doi.org/10.4416/JCST2013-00021 SN - 2190-9385 VL - 4 IS - 4 SP - 169 EP - 176 PB - Göller CY - Baden-Baden AN - OPUS4-29939 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Markötter, Henning A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - X-ray compton line scan tomography N2 - The potentials of incoherent X-ray scattering (Compton) computed tomography (CT) are investigated. The imaging of materials of very different atomic number or density at once is generally a perpetual challenge for X-ray tomography or radiography. In a basic laboratory set-up for simultaneous perpendicular Compton scattering and direct beam attenuation tomography are conducted by single channel photon counting line scans. This results in asymmetric distortions of the projection profiles of the scattering CT data set. In a first approach, corrections of Compton scattering data by taking advantage of rotational symmetry yield tomograms without major geometric artefacts. A cylindrical sample composed of PE, PA, PVC, glass and wood demonstrates similar Compton contrast for all the substances, while the conventional absorption tomogram only reveals the two high order materials. Comparison to neutron tomography reveals astonishing similarities except for the glass component (without hydrogen). Therefore, Compton CT offers the potential to replace neutron tomography, which requires much more efforts. KW - X-ray compton scattering KW - Computed tomography KW - Neutron tomography PY - 2015 DO - https://doi.org/10.3139/120.110799 SN - 0025-5300 VL - 57 IS - 11-12 SP - 985 EP - 991 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-34963 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Bruno, Giovanni A1 - Müller, Bernd R. T1 - Direct X-ray refraction of micro structures N2 - For the first time we present direct 2D imaging of refracted X-rays without any discrimination of the Primary radiation. X-refraction works in analogy to visible light optics: X-rays are entirely deflected at interfaces where discontinuities of (electron) density occur. This is demonstrated at the example of inner and outer surfaces of model samples of well-defined geometry (fibres, capillaries, and monodisperse micro particles). The samples are scanned through a 50 μm monochromatic (20 keV) pencil beam. In order to warrant a sufficient angular resolution a 2D detector (pixel size 7 μm) is placed 3 m downstream of the sample. Scanning the sample in micron steps allows for detecting local changes of interface / surface orientation directly in two dimensions. At the actual angular resolution of about 3 seconds of arc (scattering vector increments Δk = 10-3 nm-1) and 50 μm spatial resolution (scanning) the material’s inner surfaces (with nanometer separation) can be characterized even at sampling rates below 1 second per frame. Moreover, our technique is suited to directly determine particle diameters of up to 250 nm by means of diffraction fringes. Some potential applications to technical submicron structures are discussed. T2 - ECNDT 2014 - 11th European conference on non-destructive testing CY - Prague, Czech Republic DA - 06.10.2014 KW - X-ray refraction KW - Phase contrast KW - Edge artefact KW - Soft matter radiography KW - Wavelet transformation KW - Huygens elementary waves PY - 2014 SN - 978-80-214-5018-9 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-31970 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Onel, Yener A1 - Lange, Axel A1 - Staude, Andreas A1 - Ehrig, Karsten A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Wolk, Thomas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evaluating porosity in cordierite Diesel particulate filter materials, Part 2 statistical analysis of computed tomography data N2 - Complementary to Part 1 of this work, the bi-continuous microstructure of porous synthetic cordierite ceramics for filtration applications was investigated using 3D x-ray computed tomography at different resolutions. Applying both Fast Fourier Transform and a newly developed image analysis algorithm, we quantitatively evaluated porosity and pore orientation. The statistical approach allows extraction of spatially resolved or average values. Porosity values based on x-ray absorption agree with mercury intrusion measurements, while pore orientation factors agree with x-ray refraction data (Part 1 of this work), and with published crystallographic texture data. KW - Pore orientation KW - Porous ceramics KW - Computed tomography KW - 3D microstructure PY - 2013 DO - https://doi.org/10.4416/JCST2013-00022 SN - 2190-9385 VL - 05 IS - 01 SP - 13 EP - 22 PB - Göller CY - Baden-Baden AN - OPUS4-30379 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Müller, Bernd R. A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas T1 - Refraction driven X-ray caustics at curved interfaces N2 - X-ray refraction related interaction has received rising interest since about two decades in the field of imaging, beam shaping and analysis although being discovered a century ago. Due to refraction at interfaces in inhomogeneous media X-rays undergo natural focusing (or defocusing) of waves, revealing caustics. Such Kind of intensity patterns are well-known for visible light, but have been sparsely discussed for X-rays. The Variation of irradiation density may be predicted in case of known shapes. Analogously to light optics, the intensity distributions cover several orders of magnitude including complete extinction. The partly convergent (and divergent) caustic stripes originate from narrow zones of typical size of some 10−6 of the boundary curvature radius. For the deflection of plane wave synchrotron radiation (energy in the range of some keV to some ten keV) at rods and tubes of several μm diameter, we find good Agreement between experiments and modeling by ray tracing according to Snell’s law without additional diffraction contributions. Apart from Basic Research implications, caustics may influence the performance of irradiation technologies such as sterilization or molecular cross-linking. KW - X-ray caustics KW - X-ray refraction KW - Irradiation KW - Radiation shielding KW - Synchrotron Radiation PY - 2019 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900218314591 DO - https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.152 SN - 0168-9002 SN - 1872-9576 VL - 916 SP - 275 EP - 282 PB - Elsevier AN - OPUS4-46924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Shashev, Yury A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Improving the visibility of phase gratings for Talbot-Lau X-ray imaging N2 - Talbot-Lau interferometry provides X-ray imaging techniques with significant enhancement of the radiographic contrast of weakly absorbing objects. The grating based technique allows separation of absorption, refraction and small angle scattering effects. The different efficiency of rectangular and triangular shaped phase gratings at varying detector distances is investigated. The interference patterns (Talbot carpets) are modeled for parallel monochromatic radiation and measured by synchrotron radiation. In comparison to rectangular shapes of phase gratings much higher visibility is obtained for triangular shapes which yield enhanced contrast of a glass capillary test specimen. KW - Visibility KW - Talbot-Lau interferometry KW - Phase grating KW - Synchrotron imaging KW - X-ray reefraction PY - 2016 DO - https://doi.org/10.3139/120.110948 SN - 0025-5300 VL - 58 IS - 11-12 SP - 970 EP - 974 PB - Carl Hanser Verlag CY - München AN - OPUS4-38422 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Markötter, Henning A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - X-ray compton tomography N2 - The potentials of incoherent X-ray Scattering (Compton) tomography are investigated. Imaging materials of very different density or atomic number at once is a perpetual challenge for X-ray tomography or radiography, in general. In a basic laboratory set-up for simultaneous perpendicular Compton Scattering and direct beam attenuation tomographic scans are conducted by single channel photon counting. This results in asymmetric distortions of the projection profiles of the scattering CT-data set. ln a first approach corrections of Compton scattering data by taking advantage of rotational symmetry yield tomograms without major geometric artefacts. A cylindrical sample composed of PE, PA, PVC, glass and wood demonstrates similar Compton contrast for all the substances, while the conventional absorption tomogram only reveals the two high order materials. Compärison to neutron tomography reveals astonishing similarities except for the glass component (without hydrogen). Therefore, Compton CT bears the potential to replace neutron tomography, which requires much more efforts. T2 - ECNDT 2014 - 11th European Conference on Non-Destructive Testing CY - Prague, Czech Republic DA - 06.10.2014 KW - X-ray compton scattering KW - Computed tomography KW - Neutron tomography PY - 2014 SN - 978-80-214-5018-9 SP - 1 EP - 9 PB - Brno University of Technology CY - Brno AN - OPUS4-31972 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -