TY - JOUR A1 - Manke, I. A1 - Hartnig, C. A1 - Kardjilov, N. A1 - Hilger, A. A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Banhart, J. T1 - Wasserverteilung in PEM-Brennstoffzellen - In-situ-Untersuchung mit Neutronenradiografie und -tomografie N2 - In-situ-Neutronenradiografie wird erfolgreich eingesetzt, um flüssiges Wasser in Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen während des Betriebs zerstörungsfrei abzubilden und das sogenannte Wassermanagement – eine der größten Herausforderungen der Entwicklung – durch Anpassung der Materialeigenschaften zu optimieren. Dabei werden die besonderen Eigenschaften der Neutronen genutzt, die metallische Bauteile relativ leicht durchdringen, während selbst kleine Wassermengen durch ihre starke Streuung leicht nachweisbar sind. Die relativ langen Messzeiten für die Neutronentomografie werden durch den Betrieb der Zelle im “angehaltenen” Zustand realisierbar, sodass die dreidimensionale Wasserverteilung darstellbar wird. KW - Neutronen-Radiographie KW - Neutronen-Tomographie KW - Tomographische Rekonstruktionsalgorithmen KW - Brennstoffzellen KW - In-Situ-Radiologie PY - 2009 SN - 0025-5300 VL - 51 IS - 4 SP - 219 EP - 226 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-19221 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hilger, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Lange, A. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, M. P. A1 - Manke, I. T1 - Neutron darkfield imaging of fiber composites N2 - While X-ray based darkfield imaging with grating interferometers is already widely used, darkfield imaging with neutrons has still a relatively small user community focused mostly on magnetic materials. Here, we demonstrate the application of neutron darkfield imaging byTalbot-Lau type grating interferometry to fiber reinforced plastics. Common carbon and glass fiber composites have been investigated including characteristic damage structures. The darkfield images show a strong signal response caused by fiber delamination, suitable fiber direction, particles, pores and cracks. The basic principles of neutron darkfield imaging applied to fiber composites are highlighted. KW - Neutron radiography KW - Darkfield imaging KW - Talbot-Lau interferometer KW - Fiber composites KW - Non-destructive testing PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1515/mt-2020-0103 SN - 2195-8572 SN - 0025-5300 VL - 63 IS - 7 SP - 623 EP - 629 PB - De Gruyter CY - Berlin AN - OPUS4-53077 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 - Manke, I. A1 - Kardjilov, N. A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. T1 - Rekonstruktion limitierter CT-Messdatensätze von Brennstoffzellen mit Directt N2 - Die Aufklärung spezifischer Fragestellungen zur Funktionalität von PEM(polymer electrolyte membrane)- und DMFC(Direct Methanol)-Brennstoffzellen bedarf der 3D-Abbildung der spezifischen Komponenten mit unterschiedlichen Strahlungsarten: des Wassergehalts in den Flow Fields mit Neutronen, der Katalysator-Alterung in der MEA (membrane electrode assembly) mit Synchrotronstrahlung und der freien (reaktiven) Katalysator-Oberfläche von Nano-Partikeln mit TEM-Elektronen-Tomografie. Diese Messungen im Bereich der mm- bis nm-Skala unterliegen dabei erheblichen Restriktionen: einer ortsabhängigen Verschmierung der Neutronenradiogramme, Manipulatorinstabilitäten der Synchrotronmessungen sowie einer Kombination von Limited-View-Datensätzen, wenigen Projektionswinkeln und teilweiser Nichtdurchstrahlbarkeit in der Elektronen-CT. Die Vorteile eines fortentwickelten Directt-Algorithmus für die Bewältigung dieser Randbedingungen gegenüber gefilterten Rückprojektionen werden aufgezeigt. KW - Computed tomography KW - Reconstruction algorithm KW - Electron tomography KW - Neutron tomography KW - Catalyst KW - Fuel cell PY - 2010 SN - 0025-5300 VL - 52 IS - 10 SP - 676 EP - 683 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-22070 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Al-Falahat, A.M. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, M.P. A1 - Lange, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Markötter, Henning A1 - Manke, I. T1 - Correction approach of detector backlighting in radiography N2 - In various kinds of radiography, deficient transmission imaging may occur due to backlighting inside the detector itself arising from light or radiation scattering. The related intensity mismatches barely disturb the high resolution contrast, but its long range nature results in reduced attenuation levels which are often disregarded. Based on X-ray observations and an empirical formalism, a procedure is developed for a first order correction of detector backlighting. A backlighting factor is modeled as a function of the relative detector coverage by the sample projection. Different cases of sample transmission are regarded at different backlight factors and detector coverage. The additional intensity of backlighting may strongly affect the values of materials’ attenuation up to a few 10%. The presented scenario provides a comfortable procedure for corrections of X-ray or neutron transmission imaging data. KW - X-ray imaging KW - Neutron imaging KW - Radiology KW - Backlighting KW - Digital detector array PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1063/1.5097170 SN - 0034-6748 VL - 90 IS - 12 SP - 125108 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY, USA AN - OPUS4-50217 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, 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 - 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 - JOUR A1 - Al-Falahat, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Markötter, Henning A1 - Kupsch, Andreas A1 - Woracek, R. A1 - Alrwashdeh, S. A1 - Manke, I. T1 - Investigation of detector backlighting and other effects in neutron darkfield images N2 - Neutron imaging can provide unique contrast mechanisms. In order to yield reliable and reproducible attenuation coefficients for quantification, one needs to fully understand and characterize the experimental set-up. One effect that has been largely overlooked in scintillator-camera based neutron imaging systems is the backlight scattering or back illumination in the detection system which can significantly affect the quantification of attenuation coefficients and lead to severe errors and image artifacts. Herein, backlighting is investigated by varying the illuminated detector area and the magnitude of the attenuation. The attenuation coefficient of multiple metal plates was determined by polychromatic neutrons bu the CONRAD V7 instrument. The strength of the back illumination strongly depends upon the sample absorption. While it is relatively moderate (a few percent) for weak absorbing samples, it can be severe when the sample is a strong absorber or thick. KW - Attenuation coefficient KW - Neutron imaging KW - Neutron scattering KW - Polycromatic neutrons KW - Scintillator PY - 2024 SN - 1073-9149 DO - https://doi.org/10.1080/10739149.2024.2380772 SP - 1 EP - 11 PB - Taylor & Francis AN - OPUS4-60752 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, 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 - JOUR A1 - Alrwashdeh, S. S. A1 - Markötter, Henning A1 - Haußmann, J. A1 - Hilger, A. A1 - Klages, M. A1 - Müller, Bernd R. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Riesemeier, Heinrich A1 - Scholta, J. A1 - Manke, I. T1 - Investigation of water transport in newly developed micro porous layers for polymer electrolyte membrane fuel cells N2 - In this investigation, synchrotron X-ray imaging was used to investigate the water distribution inside newly developed gas diffusion media in polymer electrolyte membrane fuel cells. In-situ radiography was used to reveal the relationship between the structure of the microporous layer (MPL) and the water flow in a newly developed MPL equipped with randomly arranged holes. A strong influence of these holes on the overall water transport was found. This contribution provides a brief overview to some of our recent activities on this research field. KW - Polymer electrolyte membrane fuel cell KW - Microporous layer KW - Water distribution KW - Radiography KW - Synchrotron X-ray imaging PY - 2017 DO - https://doi.org/10.9729/AM.2017.47.3.101 SN - 2287-4445 SN - 2287-5123 VL - 47 IS - 3 SP - 101 EP - 104 AN - OPUS4-43356 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 - 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 -