TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Müller, Bernd R. T1 - X-ray dark field imaging N2 - A new kind of enhanced contrast X-ray imaging of weakly absorbing materials in dark field mode is presented. Samples such as plastics and biological tissue are a perpetual challenge for radiographic imaging. Recent innovative approaches such as Diffraction Enhanced Imaging (DEI), “phase contrast”, grating interferometry (Talbot-Lau), or Refraction Enhanced Imaging (REI) have in common that they yield enhanced contrast based on deflected X-rays. Here, we introduce a REI modification, which works with a slightly bent single crystal reflecting in Bragg geometry. The samples are placed upstream of the thin crystal within a parallel synchrotron beam. The crystal’s curvature creates a dark-field stripe in the transmission image, similar to the inverse of a Darwin-Prins rocking curve of plane crystals. The reflection condition is met better or worse as a steady function of incidence position. Refracted beam portions of sample interfaces appear bright on black stripes. The entire image is finally synthesized by multiple dark-field stripes. The technique is an alternative to the mentioned techniques. We demonstrate the technique’s advantage by examples of biological and technical microstructures. T2 - ECNDT 2014 - 11th European conference on non-destructive testing CY - Prague, Czech Republic DA - 06.10.2014 KW - X-ray refraction KW - Refraction enhanced imaging (REI) KW - Phase contrast KW - Radiology KW - Soft matter radiography PY - 2014 SN - 978-80-214-5018-9 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-31971 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. A1 - Lück, S. A1 - Schmidt, V. A1 - Grothausmann, R. T1 - Reduzierung von Missing-Wedge-Artefakten der CT mit DIRECTT N2 - Typische 'Missing Wedge'(MW)-Artefakte in Rekonstruktionen der Computertomografie können mit dem iterativen DIRECTT-Algorithmus (Direkte iterative Rekonstruktion computertomografischer Trajektorien) unterdrückt werden. Die durch fehlende Projektionswinkel bedingten MW-Restriktionen betreffen bisher nur Sonderapplikationen der Röntgen- und Neutronentomografie, müssen in der Nanometer auflösenden Elektronentomografie jedoch als Standard akzeptiert werden. Die MW-Artefakte werden besonders effektiv mit einer spezifischen DIRECTT-Prozedur partiell diskreter Zwischenlösungen beseitigt. Für die Beurteilung der Abbildungsqualität werden Rekonstruktionen von vollständigen und unvollständigen Mess- und Modell-Datensätzen erzeugt und mit Ergebnissen anderer Algorithmen (gefilterte Rückprojektion (FBP) und ART-Methoden) verglichen. Die Fourier-Transformierten der Rekonstruktionen demonstrieren die erfolgreiche Ergänzung der fehlenden Information im MW-Bereich. Die quantitative Bewertung der lokalen Rekonstruktionsqualität mit Methoden der räumlichen Statistik ergibt auch für unterschiedliche Signal-Rausch-Verhältnisse signifikante Vorteile gegenüber FBP und ART. KW - Computertomographie (CT) KW - Rekonstruktionsalgorithmus KW - DIRECTT KW - Missing wedge KW - Statistische Bewertung KW - Elektronentomographie KW - Iterative Rekonstruktion PY - 2014 UR - http://www.hanser-elibrary.com/doi/pdf/10.3139/120.110612 SN - 0025-5300 VL - 56 IS - 9 SP - 716 EP - 721 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-31377 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 - Müller, Bernd R. T1 - DIRECTT-Rekonstruktionen im Vergleich zur gefilterten Rückprojektion N2 - Anhand von computertomografischen Messungen und Modellrechnungen werden DIRECTT-Rekonstruktionen im Vergleich mit gefilterten Rückprojektionen bewertet. Dazu wird die Rekonstruktionsqualität mittels einer zirkular erweiterten Modulations-Transfer-Funktion (MTF) und mit integralen Kenngrößen im Radon- und im Ortsraum verglichen. Zur Überprüfung der Rekonstruktionsgenauigkeit experimenteller Daten werden Mustermessungen einfacher Probengeometrien unter definierten physikalischen Bedingungen durchgeführt. Diese beinhalten die Monochromasie, die Unterdrückung von Kantenartefakten und die radiometrische Intensitätsbestimmung. Für die Qualität der Rekonstruktionen mittels DIRECTT erweisen sich sowohl unterschiedliche Rekonstruktionsfilter als auch der Verzicht auf jede Filterung als unerheblich, im Gegensatz zur gefilterten Rückprojektion. KW - Computertomografie KW - Gefilterte Rückprojektion KW - Rekonstruktionsalgorithmen KW - Iterative Rekonstruktion KW - DIRECTT KW - Konvergenz KW - Modulations-Transfer-Funktion (MTF) PY - 2014 UR - http://www.hanser-elibrary.com/doi/pdf/10.3139/120.110610 SN - 0025-5300 VL - 56 IS - 9 SP - 709 EP - 715 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-31378 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lück, S. A1 - Schmidt, V. A1 - Grothausmann, R. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Reduzierung von Missing-Wedge-Artefakten mit DIRECTT N2 - Wir stellen eine Prozedur vor, mit der typische 'Missing Wedge' (MW)-Artefakte in CT-Rekonstruktionen effektiv unterdrückt werden können. Dazu wird der iterative DIRECTT-Algorithmus (Direkte Iterative Rekonstruktion Computertomographischer Trajektorien) mit einigen Zyklen diskreter Rekonstruktion eingesetzt. Die Kernfunktionen des Algorithmus', die wiederholte Auswahl und Gewichtung von Elementen einer Zwischenkonstruktion, werden beibehalten. Abgesehen von Sonderfällen der Röntgen- und Neutronentomographie tritt die MW-Restriktion (neben einer Vielzahl anderer) in Standardkonfigurationen der Elektronentomographie auf. Um den MW-Effekt isoliert zu untersuchen und beurteilen zu können, werden hier vollständige experimentelle Datensätze einer bekannten Porenstruktur um einen Sektor beschnitten sowie MW-Rekonstruktionen von Porenmodellen erzeugt. Die Ergebnisse werden mit zurzeit verbreiteten Algorithmen (Gefilterte Rückprojektion (FBP) und ART-Varianten) verglichen. Die Bewertung im Fourierraum zeigt, dass DIRECTT die fehlende Information im MW erfolgreich ergänzt. Zur quantitativen Bewertung der lokalen Rekonstruktionsqualität werden Methoden der räumlichen Statistik eingesetzt. 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:b43-312977 SN - 978-3-940283-61-0 IS - DGZfP-BB 148 SP - Poster 18, 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-31297 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 - 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 - 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 - Tötzke, C. A1 - Gaiselmann, G. A1 - Osenberg, M. A1 - Bohner, J. A1 - Arlt, Tobias A1 - Markötter, Henning A1 - Hilger, A. A1 - Wieder, F. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Banhart, J. A1 - Schmidt, V. A1 - Lehnert, W. A1 - Manke, I. T1 - Three-dimensional study of compressed gas diffusion layers using synchrotron X-ray imaging N2 - We present a synchrotron X-ray tomographic study on the morphology of carbon fiber-based gas diffusion layer (GDL) material under compression. A dedicated compression device is used to provide well-defined compression conditions. A flat compression punch is employed to study the fiber geometry at different degrees of compression. Transport relevant geometrical parameters such as porosity, pore size and tortuosity distributions are calculated. The geometric properties notably change upon compression which has direct impact on transport conditions for gas and fluid flow. The availability of broad 3D paths, which are most important for the transport of liquid water from the catalyst layer through the GDL, is markedly reduced after compression. In a second experiment, we study the influence of the channel-land-pattern of the flow-field on shape and microstructure of the GDL. A flow-field compression punch is employed to reproduce the inhomogeneous compression conditions found during fuel cell assembly. While homogenously compressed underneath the land the GDL is much less and inhomogeneously compressed under the channel. The GDL material extends far into the channel volume where it can considerably influence gas and fluid flow. Loose fiber endings penetrate deeply into the channel and form obstacles for the discharge of liquid water droplets. KW - Synchrotron X-ray tomography KW - Gas diffusion layer (GDL) KW - Microstructure KW - Water transport path KW - Pore size analysis KW - Geometrical tortuosity PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.12.062 SN - 0378-7753 VL - 253 SP - 123 EP - 131 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-29979 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni A1 - Staude, Andreas A1 - Meinel, Dietmar A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Müller, Bernd R. ED - Grellmann, W. ED - Frenz, H. T1 - Moderne bildgebende hochauflösende Röntgenverfahren für die Materialcharakterisierung N2 - Die Computertomographie (CT) ist in der Medizin als Standardtechnik etabliert, in der zerstörungsfreien Prüfung wird sie zunehmend angewendet, in einzelnen Fällen sogar als Referenzverfahren eingesetzt. Gegenwärtig ist eine starke Zunahme von Anwendungen der CT in der Materialcharakterisierung zu verzeichnen. Zudem werden weitere moderne 3D-Techniken für werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen genutzt, um die Mikrostruktur - auch in situ (z.B. Druck, Temperatur) - aufzuklären. Hier werden neben der konventionellen Absorptions-CT auch die Potenziale der Refraktions-CT zur Beantwortung prozesstechnischer sowie werkstofflicher Fragestellungen aufgezeigt, die ein „ganzheitliches Bild“ des jeweiligen Werkstoffs zum Ziel haben. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2014 - Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis - Werkstoffeinsatz, Qualitätssicherung und Schadensanalyse CY - Berlin, Germany DA - 04.12.2014 KW - Computer tomography KW - X-ray refraction KW - Ceramics KW - Concrete KW - Inhomogeneous materials KW - Computertomographie KW - Röntgenrefraktion KW - Keramik KW - Beton KW - Mehrphasige Materialien PY - 2014 SN - 978-3-9814516-8-9 SN - 1861-8154 SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-32565 LA - deu 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: advanced X-ray techniques and new statistical analysis methods N2 - Bi-continuous porous ceramics for filtration applications possess a particularly complicated microstructure, whereby porosity and solid matter are 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 3D computed tomography (CT) at different resolutions, and several X-ray refraction-based techniques, we quantitatively evaluated porosity and pore orientation in cordierite diesel particulate filter ceramics.Moreover, applying both Fast Fourier Transform (FFT) and a newly developed image analysis algorithm (directional interface variance analysis, DIVA), we quantitatively evaluated porosity and pore orientation. Both the experimental techniques and the statistical approach allow extraction of spatially resolved or average values.Porosity values from synchrotron computed tomography used turn out to agree with mercury intrusion measurements, while pore orientation factors agree with published crystallographic texture data. This latter point also implies that the study of the pore/matter interface is sufficient to describe the morphological properties of these materials. KW - Diesel particulate filters KW - DIVA Algorithm KW - Pore Orientation KW - Porous Ceramics KW - X-Ray Computed Tomography KW - X-Ray Refraction PY - 2014 DO - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.91.64 SN - 1662-0356 VL - 91 SP - 64 EP - 69 PB - Techna CY - Faenza AN - OPUS4-32069 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 - 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 -