TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lück, S. A1 - Schmidt, V. A1 - Grothausmann, R. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Missing wedge computed tomography by iterative algorithm DIRECTT JF - Journal of microscopy N2 - A strategy to mitigate typical reconstruction artefacts in missing wedge computed tomography is presented. These artefacts appear as elongations of reconstructed details along the mean direction (i.e. the symmetry centre of the projections). Although absent in standard computed tomography applications, they are most prominent in advanced electron tomography and also in special topics of X-ray and Neutron tomography under restricted geometric boundary conditions. We investigate the Performance of the DIRECTT (Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories) algorithm to reduce the directional artefacts in standard procedures. In order to be sensitive to the anisotropic nature of missing wedge artefacts, we investigate isotropic substructures of metal foam as well as circular disc models. Comparison is drawn to filtered backprojection and algebraic techniques. Reference is made to reconstructions of complete data sets. For the purpose of assessing the reconstruction Quality, Fourier transforms are employed to visualize the missing wedge directly. Deficient reconstructions of disc models are evaluated by a length-weighted boundary orientations. The DIRECTT results are assessd at different signal-to-noise ratios by means of local and integral evaluation Parameters. KW - Tomography KW - Algorithm KW - Reconstruction KW - Computed tomography KW - Electron tomography KW - Image morphology KW - Iterative reconstruction KW - Missing wedge PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1111/jmi.12313 SN - 1365-2818 VL - 261 IS - 1 SP - 36 EP - 45 PB - Wiley CY - Hoboken, New Jersey, USA AN - OPUS4-35801 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 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Markötter, H. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Compton-CT als Alternative zur Neutronentomographie? T2 - DACH-Jahrestagung 2015 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 - JOUR A1 - Tötzke, C. A1 - Manke, I. A1 - Gaiselmann, G. A1 - Bohner, J. A1 - Müller, Bernd R. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Schmidt, V. A1 - Banhart, J. A1 - Lehnert, W. T1 - A dedicated compression device for high resolution X-ray tomography of compressed gas diffusion layers JF - Review of scientific instruments N2 - We present an experimental approach to study the three-dimensional microstructure of gas diffusion layer (GDL) materials under realistic compression conditions. A dedicated compression device was designed that allows for synchrotron-tomographic investigation of circular samples under well-defined compression conditions. The tomographic data provide the experimental basis for stochastic modeling of nonwoven GDL materials. A plain compression tool is used to study the fiber courses in the material at different compression stages. Transport relevant geometrical parameters, such as porosity, pore size, and tortuosity distributions, are exemplarily evaluated for a GDL sample in the uncompressed state and for a compression of 30 vol.%. To mimic the geometry of the flow-field, we employed a compression punch with an integrated channel-rib-profile. It turned out that the GDL material is homogeneously compressed under the ribs, however, much less compressed underneath the channel. GDL fibers extend far into the channel volume where they might interfere with the convective gas transport and the removal of liquid water from the cell. KW - PEM fuel cell KW - Gas diffusion layer (GDL) KW - Compression device KW - X-ray tomography KW - Synchrotron KW - Tortuosity PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1063/1.4918291 SN - 0034-6748 SN - 1089-7623 VL - 86 IS - 4 SP - 043702-1 EP - 043702-6 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY, USA AN - OPUS4-33081 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Manke, I. A1 - Kardjilov, N. A1 - Schäfer, R. A1 - Hilger, A. A1 - Grothausmann, R. A1 - Strobl, M. A1 - Dawson, M. A1 - Grünzweig, C. A1 - Tötzke, C. A1 - David, C. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Banhart, J. T1 - Three-dimensional imaging of magnetic domains with neutron grating interferometry JF - Physics procedia N2 - This paper gives a brief overview on3D imaging of magnetic domains with shearing grating neutron tomography. We investigated the three-dimensional distribution of magnetic domain walls in the bulk of a wedge-shaped FeSi single crystal. The width of the magnetic domains wasanalyzed at different locations within the crystal. Magnetic domains close to the tip of the wedge are much smaller than in the bulk. Furthermore, the three-dimensional shape of individual domains wasinvestigated. We discuss prospects and limitations of the applied measurement technique. KW - Neutron imaging KW - Tomography KW - Magnetic domains KW - Grating interferometry KW - Darkfield imaging KW - Shearing gratings KW - Talbot-Lau KW - Three-dimensional data quantification KW - Tomographic reconstruction PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-341919 DO - https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.07.057 SN - 1875-3892 VL - 69 SP - 404 EP - 412 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-34191 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, H. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - X-ray compton line scan tomography JF - Materials testing 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 - JOUR A1 - Tötzke, C. A1 - Gaiselmann, G. A1 - Osenberg, M. A1 - Bohner, J. A1 - Arlt, Tobias A1 - Markötter, H. 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 JF - Journal of power sources 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 - 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 JF - Materials Testing 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 - 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 T2 - DGZfP-Jahrestagung 2014 (Proceedings) 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 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Markötter, H. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - X-ray compton tomography T2 - ECNDT 2014 Proceedings 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 - TY - JOUR A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. A1 - Markötter, H. 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 JF - Materials Testing 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 -