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 - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Schors, Jörg A1 - Müller, Bernd R. A1 - Harwardt, Michael T1 - Vom Synchrotron ins Labor - Konversion von Einkristall-Techniken für Röntgenröhren KW - Einkristall KW - Röntgenbeugung KW - Synchrotron KW - Divergenz PY - 2008 SN - 0025-5300 VL - 50 IS - 10 SP - 580 EP - 587 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-18248 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas T1 - True 3D-CT-reconstruction in comparison to the FDK-algorithm T2 - 17th World Conference on Non-Destructive Testing CY - Shanghai, China DA - 2008-10-25 KW - Computed tomography KW - Spatial resolution KW - Reconstruction algorithm PY - 2008 SP - 1 EP - 5 PB - International Committee for Non-Destructive Testing CY - Shanghai AN - OPUS4-18568 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Müller, Bernd R. T1 - Refraktions-Interface-Radiographie N2 - Nanoskalige Strukturen und Grenzflächen bestimmen zunehmend die Funktionalität moderner Materialien und Bauteile und erfordern ihre zerstörungsfreie Charakterisierung mit angepasster Ortsauflösung. Dazu sind wegen der passenden Wellenlängen Röntgen-Refraktionsverfahren einsetzbar. Die resultierende Kleinwinkelstreuung verursacht lokal große Intensitäten, die durch Umlagerung oder Fokussierungseffekte das Primärstahlniveau übersteigen können. Mit monochromatischer Synchrotronstrahlung an homogenen Musterproben einfacher Geometrien (Platten und Zylinder) wird die Dominanz der Refraktionsintensität gegenüber der Totalreflexion dargestellt. Der Refraktionseffekt kann für Einstrahlwinkel bis zu einigen Grad genutzt werden; die typischen Streuwinkel liegen in der Größenordnung von Bogensekunden bis -minuten. Darüber hinaus wird die Bestimmung der inneren Oberflächen, Poren und Nanorisse auch orientierungsspezifisch mit Laborausrüstungen demonstriert. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 06.05.2013 KW - Röntgenrefraktion KW - Kleinwinkelstreuung KW - Refraktionstopographie KW - Nanostrukturen PY - 2013 SN - 978-3-940283-49-8 IS - Mo.2.A.2 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-28691 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 - 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 - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Modeling and removal of edge artiffacts in radiography T2 - Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-3), FZJ CY - Jülich, Germany DA - 2012-10-30 PY - 2012 AN - OPUS4-26868 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Ewert, Uwe A1 - Osterloh, Kurt A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Beckmann, Jörg A1 - Hentschel, Manfred P. ED - Beyerer, J. T1 - Advanced radiological technologies for imaging and characterisation of threats T2 - 2nd Security Research Conference "Future Security" CY - Karlsruhe, Germany DA - 2007-09-12 KW - Threat Detection KW - Dual Energy KW - Multiple View Inspection KW - Terahertz Imaging KW - Explosives PY - 2007 SN - 978-3-86644-147-7 SP - 116 EP - 119 PB - Universitätsverl. CY - Karlsruhe AN - OPUS4-18348 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Bernd R. A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas T1 - A comfortable procedure for correcting X-ray detector backlight N2 - A novel approach is suggested to strongly suppress artifacts in radiography and computed tomography caused by the effect of diffuse background signals 'backlighting' of 2D X-ray detectors. Depending on the detector geometry the mechanism may be different. Either based on the optical scattering of the fluorescent screen materials into the optical detection devices or Compton or X-ray fluorescence scattering by the detector components. Consequently, these erroneous intensity portions result in locally different violations of Lambert Beer's law in single projections (radiographs) as a function of the detector area coverage and the magnitude of the attenuation. The absorption of multiple metal sheets is investigated by monochromatic synchrotron radiation, thus excluding beam hardening. The proposed correction procedure simply requires the individual subtraction of one and the same fraction of the primary and transmitted mean intensity, as a constant (non-local) scattering mechanism is assumed. KW - X-ray detector backlighting KW - Radiography KW - Fluorescent screen KW - Diffuse background KW - Computed tomography PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1088/1742-6596/425/19/192015 SN - 1742-6588 SN - 1742-6596 VL - 425 IS - 19 SP - 192015-1 EP - 192015-4 PB - IOP Publ. CY - Bristol, UK AN - OPUS4-28262 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Bernd R. A1 - Soares, A.P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Baum, D. A1 - Hesse, B. A1 - Zaslansky, P. T1 - Untersuchung der Integrität von glasfaserverstärkten Zahnstiften mittels Synchrotron-Röntgenrefraktion N2 - Die Integrität der Verstärkungsfasern in Komposit-Zahnstiften ist entscheidend für die Biegefestigkeit und die langfristige Haftung am Zement in den Wurzelkanälen. Es wurde vermutet, dass die Integrität von glasfaserverstärkten Zahnstiften durch das Beschleifen während der zahnmedizinischen Behandlung beeinträchtigt wird. Eine Beschädigung der Fasern führt zu einer erheblichen strukturellen Schwächung über den gesamten Stiftdurchmesser. Glasfragmente, die durch den Kontakt mit dem Zahnbohrer entstehen, können sich vom Stift lösen und die Haftfähigkeit erheblich verringern. Mit Hilfe hochauflösender Synchrotron-Röntgen-Refraktions-Radiographie (SXRR) konnte das Ausmaß der Schäden zuverlässig identifiziert und charakterisiert werden. Dazu wurden die Glasfaserstifte sowohl im Herstellungszustand als auch nach der Bearbeitung mit einem Diamantbohrer untersucht. Die Datensätze wurden zur Visualisierung und Quantifizierung der morphologischen Charakteristika intakter und durch das Beschleifen beschädigter Regionen analysiert. Sie zeigen Schäden im bearbeiteten Bereich (z. B. Brüche, Splitter und Risse) sowie herstellungsbedingte Inhomogenitäten der Fasern mit einer signifikanten Zunahme der inneren Oberflächen in Probenregionen, die durch das Beschleifen beschädigt wurden. T2 - DGZfP Jahrestagung 2022 CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Röntgen-Refraktion KW - Verbundwerkstoffe KW - Zahnstifte PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549231 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54923 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Nielow, D. A1 - Hickmann, Stefan A1 - Kupsch, Andreas A1 - Gaal, Mate A1 - Redmer, Bernhard A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Sandwich-Schalenstrukturen in situ charakterisiert mit Thermographie und Felddehnungsmessungen N2 - An der BAM wurde ein Schalenprüfstand entwickelt, mit dem typische Sandwichschalenstrukturen unter simulierter Betriebsbeanspruchung belastet werden können. Im mechanischen Ermüdungsversuch wurden in situ die Entstehung von Schäden in Schalenprüfkörpern mit Test-Imperfektionen mittels der passiven Thermographie und Felddehnungsmessungen verfolgt. Damit konnten der Zeitpunkt, der Schadensursprung und der Schadensfortschritt zerstörungsfrei bestimmt werden. Zudem wurden vergleichend Schalenprüfkörper mit Luftultraschall und der Röntgen-Laminographie untersucht. Im Rahmen eines BMWi-Forschungsvorhabens wurden die Schädigungsmechanismen evaluiert und Empfehlungen für die Praxis der Fertigung von Rotorblättern abgeleitet. In diesem Beitrag wird sich auf die Darstellung der ZfP-Verfahren und der ZfP-Ergebnisse konzentriert. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Windkraft KW - Rotorblatt KW - Schalenprüfstand KW - Thermographie KW - Laminographie KW - Luftultraschall PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-469395 VL - 166 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-46939 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Improved Computed Tomography by the Novel Iterative Algorithm DIRECTT Applied to Various Challenging Experiments T2 - 216th Electro Chemical Society Meeting CY - Vienna, Austria DA - 2009-10-09 PY - 2009 AN - OPUS4-20149 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Enhanced Spatial Resolution in 2D CT-Reconstruction without Filtered Back Projection: DIRECTT T2 - WCNDT 17 CY - Shanghai, China DA - 2008-10-26 PY - 2008 AN - OPUS4-18481 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Optimierte Rohdatenanalyse faserbasierter Werkstoffe durch Weiterentwicklung des iterativen CT-Algorithmus DIRECTT T2 - Vortrag am Institut für Stochastik, Universität Ulm CY - Ulm, Germany DA - 2010-09-29 PY - 2010 AN - OPUS4-22160 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - X-ray laminographic inspection of sandwich shell segments for wind turbine rotor blades N2 - 3D structural investigations are described by X-ray laminography studies of sandwich shell segments, made of a PVC foam core, covered by non-crimp fabric glass fibre composite lay-ups processed by vacuum assisted resin infusion of epoxy. The specific scope of this study is to image transversal flaws within the foam core (joints) and of single ply overlaps. Test flaws were purposely implemented in order to simulate typical failure under cyclic load. In a dedicated test rig for shell structures, the flaw evolution/propagation is monitored by thermography and optical 3D inspection of deformation. Due to the unfavourable preconditions for classical computed tomography as of large aspect ratio, the samples were investigated by coplanar translational laminography. Its limited range of observation angles of ± 45°, results in anisotropic artefacts about the normal to the sample surface, but the typical flaws are well visualized in the as-prepared state, in a state of early damage, and in the repaired state. T2 - 12th European Conference on Non-Destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - X-ray laminography KW - Wind turbine KW - Rotor blade PY - 2018 AN - OPUS4-45438 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Compton-CT als Alternative zur Neutronentomographie? T2 - DACH Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 2015-05-11 PY - 2015 AN - OPUS4-33481 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Serrano-Munoz, Itziar A1 - Roveda, Ilaria A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Synchrotron X-ray refraction detects microstructure and porosity evolution during in-situ heat treatments N2 - For the first time, synchrotron X-ray refraction radiography (SXRR) has been paired with in-situ heat treatment to monitor microstructure and porosity evolution as a function of temperature. The investigated material was a laser powder bed fusion (LPBF) manufactured AlSi10Mg, where the initial eutectic Si network is known to disintegrate and spherodize into larger particles with increasing temperature. Such alloy is also prone to thermally induced porosity (TIP). We show that SXRR allows detecting the changes in the Si-phase morphology upon heating, while this is currently possible only using scanning electron microscopy. SXRR also allows observing the growth of pores, usually studied via X-ray computed tomography, but on much smaller fields-of-view. Our results show the great potential of in-situ SXRR as a tool to gain in-depth knowledge of the susceptibility of any material to thermally induced damage and/or microstructure evolution over statistically relevant volumes. KW - Synchrotron X-ray refraction radiography KW - Si network disintegration KW - Thermally induced porosity (TIP) KW - Laser powder bed fusion (LPBF) KW - Statistically relevant volumes KW - AlSi10Mg alloy PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.142732 SN - 0921-5093 VL - 838 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-54297 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shashev, Yury A1 - Kupsch, Andreas 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-Jahrestagung 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Gitterinterferometrische Röntgenabbildung KW - Phasengitter KW - Talbot-Lau Interferometrie KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2017 AN - OPUS4-40661 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Tomographic Methods for Investigation of Fuel Cell Materials T2 - 2nd HZB Joint User's Meeting CY - Berlin, Germany DA - 2010-12-09 PY - 2010 AN - OPUS4-22864 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Bestimmung der Mikrostruktur und Simulation des Schädigungs-verhaltens von lasergesintertem Polyamid 12 unter statischer Zugbelastung N2 - Um das Material- und Schädigungsverhalten von additiv gefertigtem Polyamid 12 (PA12) unter quasistatischer Belastung zu charakterisieren, wurden mechanische Tests und Experimente zur Bestimmung der Mikrostruktur durchgeführt. Die Proben wurden nach dem Prinzip des Selektiven Lasersinterns (SLS) hergestellt. Unter quasistatischer Belastung mit Haltezeiten ergab sich ein viskoplastisches Materialverhalten. Im Zugversuch wurde eine maximale Zugfestigkeit von 40.6 MPa und eine Bruchdehnung von 7.4% beobachtet. Mittels Digitaler Bildkorrelation (DIC) wurde die Ausbildung von Scherbändern während des Zugs nachgewiesen. Mittels Röntgenrefraktion wurde eine Erhöhung von inneren Oberflächen beobachtet, die senkrecht zur Zugrichtung orientiert sind. Die Analyse der Gesamtporosität aus Computertomographie-Messungen ergab keine Änderung infolge der Zugbelastung. Jedoch wurde eine bimodale Porengrößenverteilung und eine steigende Sphärizität festgestellt. Das Materialverhalten wurde mit den Ergebnissen des Zugversuchs nach dem Chaboche Modell [3] in sehr guter Übereinstimmung simuliert. Allerdings gestattet dieses Modell nicht, das Bruchverhalten einzuschließen. Daher wurde zur Simulation des Schädigungsverhaltens das Modell gemäß dem Ansatz von Gurson, Tvergaard und Needleman unter Berücksichtigung der mikrostrukturellen Parameter erweitert. Während das Chaboche Modell eine homogene Spannungsverteilung generiert, zeigt das erweiterte Modell die Ausbildung von Scher¬bändern und die korrekte Bruchdehnung. Der Schwerpunkt des Vortrages liegt auf den Röntgenverfahren zur experimentellen Bestimmung der Mikrostruktur. T2 - DGM-Symposium "Additive Fertigung in der Kunststoffindustrie" CY - Würzburg, Germany DA - 14.11.2019 KW - Additive Fertigung KW - Selektives Lasersintern KW - Polyamid 12 KW - Röntgenrefraktion KW - Computertomographie KW - Porosität PY - 2019 AN - OPUS4-49707 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni A1 - Kupsch, Andreas A1 - Serrano-Munoz, Itziar T1 - Absorption and refraction tomography: Characterization and Non-destructive Testing of Micro-structured Materials 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. I will 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. I will also show how X-ray refraction computed tomography (CT) can be highly complementary to classic absorption CT, being sensitive to internal interfaces. T2 - MPA Seminar 2024 CY - Stuttgart, Germany DA - 08.10.2024 KW - X-ray Refaction radiography KW - X-ray computed tomography KW - Damage KW - Composites KW - Large Scale facilites KW - Synchrotron PY - 2024 AN - OPUS4-61347 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Direct X-ray refraction of micro structures T2 - 11th European Conference on Non-Destructive Testing CY - Prag, CZ DA - 2014-10-06 PY - 2014 AN - OPUS4-31917 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Materialcharakterisierung mittels bildgebender Röntgenstreuverfahren N2 - Die herkömmliche Bildgebung mit Röntgenstrahlung beruht auf unterschiedlicher Absorption durch verschiedene Materialien im Volumen eines Körpers. Es entsteht ein "Massebild". Die hier vorgestellten Verfahren benutzen die Brechung und Beugung von Röntgenstrahlen, um innere Oberflächen oder die Molekulartextur von Materialien und Bauteilen abzubilden. Im Vortrag werden die entsprechenden Messtechniken an der BAM im Labormaßstab sowie an Großforschungseinrichtungen vorgestellt und anhand einiger Anwendungsbeispiele die zusätzlichen Informationen zur herkömmlichen Durchstrahlung diskutiert. T2 - 243. Sitzung DGZfP-Arbeitskreis Thüringen CY - Ilmenau, Germany DA - 11.04.2019 KW - Röntgenrefraktion KW - Röntgenbeugung KW - Diffraction Enhanced Imaging KW - Keramik KW - Polyethylen KW - Metall-Matrix-Komposit PY - 2019 AN - OPUS4-49859 LA - deu 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 - Kupsch, Andreas T1 - Rissentwicklung in CFK-Laminaten nachgewiesen durch in situ Röntgen-Refraktion N2 - In Leichtbauanwendungen sind Materialien mit geringen Dichten und hohen Festigkeiten gefragt. Insbesondere Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) erfüllen diese Anforderungen und werden zunehmend für Strukturbauteile eingesetzt. Die Oberflächen moderner Rotorblätter von Windkraftanlagen werden aus FKV gefertigt. Das Versagen dieser Materialien hat massiven Einfluss auf die Einsatzfähigkeit der gesamten Windkraftanlage. Daher ist die Kenntnis des Versagensverhaltens dieser Komponenten unter statischer und zyklischer Belastung von großem Interesse, um die Betriebsbeanspruchung abzuschätzen. Im Idealfall wird die Schadensentwicklung unter Betriebslast mit zerstörungsfreien in-situ-Prüfverfahren ermittelt. Hier berichten wir über die Beobachtung der Rissentwicklung in Carbon-Faserverstärkten Kunststoffen (CFK) unter kontinuierlicher Zugbelastung durch in-situ Synchrotron-Röntgenrefraktionsradiographie. Eine selbst entwickelte elektromechanische Zugprüfmaschine mit einem Kraftbereich bis zu 15 kN wurde in den Strahlengang an der BAMline (BESSY II) integriert. Da in herkömmlichen (Absorptions-) Radiographien Defekte wie Zwischenfaserbrüche oder Faser-Matrix-Enthaftung keinen ausreichenden Kontrast verursachen, wird zur Kontrastanhebung die Röntgenrefraktion benutzt. Hier wird das sogenannte Diffraction Enhanced Imaging (DEI) angewandt, um Primär- und gebrochene Strahlung mit Hilfe eines Analysatorkristalls zu trennen. Diese Technik ermöglicht schnelle Messungen mit einem Gesichtsfeld von einigen Quadratmillimetern (hier: 14 mm × 7.2 mm) und ist ideal für in-situ Untersuchungen. Die Bildgebung und der Zugversuch erfolgen mit einer Bildfrequenz von 0.7 / s und einer Dehnrate von 0.00055 / s . Bei 0°/90° Fasergelegen treten die ersten Zwischenfaserrisse bei 380 MPa (Dehnung 0.8 %) auf. Vor dem Versagen bei ca. 760 MPa (Dehnung 2.0 %) beobachten wir die Ausbildung eines nahezu äquidistanten Rissmusters (Risse in ca. 1 mm Abstand), das sich im geschädigten Zustand über die gesamte Probe erstreckt. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Röntgen-Refraktion KW - Synchrotronstrahlung KW - CFK KW - Rissentwicklung PY - 2023 AN - OPUS4-57622 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 - Zocca, Andrea A1 - Müller, Bernd R. A1 - Laquai, René A1 - Kupsch, Andreas A1 - Wieder, Frank A1 - Benemann, Sigrid A1 - Wilbig, Janka A1 - Günster, Jens A1 - Bruno, Giovanni T1 - Microstructural characterization of AP40 apatite-wollastonite glass-ceramic N2 - The microstructure of an apatite-wollastonite (code name AP40) glass-ceramic is analyzed in this study by combining 2D microscopy, phase analysis, X-ray absorption and synchrotron X-ray refraction computed tomography (XCT and SXRCT, respectively). It is shown that this combination provides a useful toolbox to characterize the global microstructure in a wide scale range, from sub-micrometer to millimeter. The material displays a complex microstructure comprising a glassy matrix with embedded fluorapatite and wollastonite small crystals. In this matrix, large (up to 200 μm) spike-shaped structures are distributed. Such microstructural features are oriented around a central sphere, thereby forming a structure resembling a sea urchin. A unique feature of SXRCT, in contrast to XCT, is that internal interfaces are visualized; this allows one to show the 3D distribution of these urchins with exceptionally good contrast. Furthermore, it is revealed that the spike-shaped structures are not single crystals, but rather composed of sub-micrometric crystals, which are identified as fluorapatite and diopside phases by SEM-EDX analysis. KW - Glass-ceramic KW - X-ray refraction KW - Computed tomography KW - Microstructure PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.130 SN - 0272-8842 VL - 49 IS - 8 SP - 12672 EP - 12679 PB - Elsevier Science CY - Amsterdam AN - OPUS4-57452 LA - eng 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 - Müller, Bernd R. A1 - Mack, D. E. A1 - Laquai, René A1 - Kupsch, Andreas A1 - Helle, O. A1 - Sebold, D. A1 - Vaßen, R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Charakterisierung der Porositäts- und Rissdichteentwicklung in Wärmedämmschichten von Gasturbinenschaufeln mittels Synchrotron Refraktions Radiographie N2 - Die Degradation von Wärmedämmschichten(thermal barrier coatings - TBCs) in Gasturbinen durch glasartige Calcium-Magnesium-Aluminiumsilikat (CMAS)Ablagerungen aus verschiedenen Quellen istseit vielen Jahren ein anhaltendes Problem. In dieser Studie wurde mit Hilfe derSynchrotron-Röntgen-Refraktions-Radiographie (SXRR), und vergleichend mit der Elektronenmikroskopie, das Eindringen von CMAS in die poröse Struktur von atmosphärisch plasmagespritzten (APS)TBCs sowie die Bildung und das Wachstum von Rissen unter thermisch zyklischer Belastung untersucht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Infiltration sowie deren Kinetik im Brenner-Teststand wesentlich vom Benetzungsverhalten des CMAS beeinflusst werden. Trotz desoffensichtlichen Angriffs von CMAS auf die Korngrenzen hat die Wechselwirkung von Yttriumdioxid-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (YSZ) mit intrudiertem CMAS keinen unmittelbaren Einfluss auf die Struktur und Dichte der innen Oberflächen(Risse, Poren). In einem späteren Stadium wird die Bildung von Rissen senkrecht zur äußeren Oberfläche in einer breiteren Zone der TBC-Schicht beobachtet. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2021 CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - CMAS - Calcium-Magnesium-Aluminiumsilikat KW - SXRR - Synchrotron X-ray Refraction Radiography KW - TBC - Thermal barrier coatings PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-526732 UR - https://jahrestagung.dgzfp.de/Programm#P32 SP - 1 EP - 15 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-52673 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 - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Hentschel, M. P. A1 - Lange, A. A1 - Trappe, Volker A1 - Laquai, René A1 - Shashev, Yury A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Bruno, Giovanni T1 - Progress survey of X-Ray refraction imaging techniques N2 - The most substantial innovations in radiographic imaging techniques of the last two decades aim at enhanced image contrast of weakly absorbing micro and nano structures by taking advantage of X-ray refraction effects occurring at outer and inner surfaces. The applications range from fibre reinforced plastics to biological tissues. These techniques comprise, among others, X-ray refraction topography, diffraction enhanced imaging, phase contrast imaging, Talbot-Lau grating interferometry, and refraction enhanced imaging. They all make use of selective beam deflections up to a few minutes of arc: the X-ray refraction effect. In contrast to diffraction, this type of interaction has a 100 % scattering cross section, as shown experimentally. Since X-ray refraction is very sensitive to the orientation of interfaces, it is additionally a tool to detect, e.g., fibre or pore orientation. If the detector resolution exceeds the size of (small) individual features, one detects the integral information (of inner surfaces) within the gauge volume. We describe the above-mentioned techniques, and show their experimental implementation in the lab and at a synchrotron source. We also show strategies for data processing and quantitative analysis. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing CY - Munich, Germany DA - 13.06.2016 KW - grating KW - topography KW - refraction KW - X-ray PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-366194 SN - 978-3-940283-78-8 VL - 2016/158 SP - We.3.B.2, 1 EP - 9 AN - OPUS4-36619 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Laquai, René A1 - Schaupp, Thomas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Griesche, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Bruno, Giovanni T1 - 3D Crack analysis in hydrogen charged lean duplex stainless steel with synchrotron refraction CT N2 - Hydrogen in metals can cause a degradation of the mechanical properties, the so-called hydrogen embrittlement. In combination with internal stresses, hydrogen assisted cracking (HAC) can occur. This phenomenon is not completely understood yet. To better characterise the cracking behaviour, it is important to gain information about the evolution of the 3D crack network. For this purpose samples of lean duplex stainless steel were loaded with hydrogen by means of electrochemical charging and investigated by means of synchrotron refraction CT and SEM fractography after uniaxial tensile loading. Synchrotron refraction CT is an analyser-based imaging (ABI) technique. It uses a Si (111) single crystal as analyser, which is placed into the beam path between sample and detector. According to Bragg’s law only incident x-rays within a narrow range around the Bragg-angle are diffracted from the analyser into the detector. Hence, the analyser acts as an angular filter for the transmitted beam. This filtering allows to turn the refraction and scattering of x-rays into image contrast. Refraction occurs at all interfaces, where the density of the material changes and is more sensitive to density changes than the attenuation. Therefore, it is possible to detect smaller cracks than with classical x-ray imaging techniques, like CT, with comparable spacial resolution. It also visualises the 3D structure of the cracks and gains quantitative information about their morphology and distribution. Since cracks introduced by HAC are usually very small and have a small opening displacement, synchrotron refraction CT is expected to be well suited for imaging this cracking mechanism and can be a valuable tool to characterise the formation and the evolution of a 3D crack network. T2 - WCNDT 2016 CY - München, Germany DA - 13.06.2016 KW - X-ray refraction KW - Computed tomography KW - Hydrogen assisted cracking KW - Duplex stainless steel PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-366481 SN - 978-3-940283-78-8 VL - BB 158 SP - Tu.4.B.3, 1 EP - 9 AN - OPUS4-36648 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 - 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 - 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 - 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 - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Trappe, Volker A1 - Nielow, D. A1 - Schumacher, David A1 - Lange, A. A1 - Hentschel, M.P. A1 - Redmer, Bernhard A1 - Ewert, U. A1 - Bruno, Giovanni T1 - X-ray laminographic inspection of sandwich shell segments for wind turbine rotor blades N2 - 3D structural investigations are described by X-ray laminography studies of sandwich shell segments, made of a PVC foam core, covered by non-crimp fabric glass fibre composite lay-ups processed by vacuum assisted resin infusion of epoxy. The specific scope of this study is to image transversal flaws within the foam core (joints) and of single ply overlaps. Test flaws were purposely implemented in order to simulate typical failure under cyclic load. In a dedicated test rig for shell structures, the flaw evolution/propagation is monitored by thermography and optical 3D inspection of deformation. Due to the unfavourable preconditions for classical computed tomography as of large aspect ratio, the samples were investigated by coplanar translational laminography. Its limited range of observation angles of ± 45°, results in anisotropic artefacts about the normal to the sample surface, but the typical flaws are well visualized in the as-prepared state, in a state of early damage, and in the repaired state. T2 - 12th European conference on Non-Destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - X-ray laminography KW - Wind turbine KW - Rotor blade PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-453931 SN - 978-91-639-6217-2 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-45393 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Laquai, René A1 - Müller, Bernd R. A1 - Schneider, J. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Bruno, Giovanni T1 - Using SXRR to Probe the Nature of Discontinuities in SLM Additive Manufactured Inconel 718 Specimens N2 - The utilization of additive manufacturing (AM) to fabricate robust structural components relies on understanding the nature of internal anomalies or discontinuities, which can compromise the structural integrity. While some discontinuities in AM microstructures stem from similar mechanisms as observed in more traditional processes such as casting, others are unique to the AM process. Discontinuities in AM are challenging to detect, due to their submicron size and orientation dependency. Toward the goal of improving structural integrity, minimizing discontinuities in an AM build requires an understanding of the mechanisms of formation to mitigate their occurrence. This study utilizes various techniques to evaluate the shape, size, nature and distribution of discontinuities in AM Inconel 718, in a non-hot isostatic pressed (HIPed) as-built, non-HIPed and direct age, and HIPed with two step age samples. Non-destructive synchrotron radiation refraction and transmission radiography (SXRR) provides additional information beyond that obtained with destructive optical microscopy. SXRR was able to distinguish between voids, cracks and lack of melt in, due to its sensitivity to the orientation of the discontinuity. KW - Additive manufacturing KW - X-ray refraction radiography KW - INCONEL 718 KW - Selective laser melting PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509836 DO - https://doi.org/10.1007/s11661-020-05847-5 SN - 1543-1940 VL - 51 IS - 8 SP - 4146 EP - 4157 PB - Springer AN - OPUS4-50983 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Magkos, Sotirios A1 - Kupsch, Andreas A1 - Bruno, Giovanni T1 - Direct iterative reconstruction of computed tomography trajectories: Reconstruction from limited number of projections with DIRECTT N2 - X-ray computed tomography has many applications in materials science and non-destructive testing. While the standard filtered back-projection reconstruction of the radiographic data sets is fast and simple, it typically fails in returning accurate results from missing or inconsistent projections. Among the alternative techniques that have been proposed to handle such data is the Direct Iterative REconstruction of Computed Tomography Trajectories (DIRECTT) algorithm. We describe a new approach to the algorithm, which significantly decreases the computational time, while achieving a better reconstruction quality than that of other established algorithms. KW - Computed tomography KW - DIRECTT KW - Iterative reconstruction KW - Limited data PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-514403 DO - https://doi.org/10.1063/5.0013111 SN - 0034-6748 VL - 91 IS - 10 SP - 103107-1 EP - 103107-8 PB - AIP Publishing CY - Melville, NY, USA AN - OPUS4-51440 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Laquai, René A1 - Müller, Bernd R. A1 - Paciornik, S. A1 - Horvath, J. A1 - Tushtev, K. A1 - Rezwan, K. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evolution of Damage in All-Oxide Ceramic Matrix Composite After Cyclic Loading N2 - While structural ceramics usually display a brittle mechanical behavior, their composites may show nonlinearities, mostly due to microcracking. Herein, the stiffness evolution of a sandwich-like laminate of an Al2O3 15%vol. ZrO2 matrix reinforced with Nextel 610 fibers is studied as a function of number of cycles N in tension. The stiffness of the composite degrades with increasing N, indicating microcracking. However, synchrotron X-ray refraction radiography shows that the internal specific surface of such cracks varies differently. A modeling strategy is developed for the calculation of the equivalent stiffness of mixtures (first the matrix and then the sandwich), based on the Voigt and Reuß schemes. The Bruno–Kachanov model is then used to estimate the initial microcrack density in the matrix (due to the thermal expansion mismatch) and the amount of microcracking increase upon cyclic loading. The stiffness in the composite degrades dramatically already after 20 000 cycles but then remains nearly constant. The combination of mechanical testing, quantitative imaging analysis, and modeling provides insights into the damage mechanisms acting: microcrack propagation is more active than microcrack initiation upon cyclic loading, but the second also occurs. This scenario is similar but not equal to previous results on porous and microcracked ceramics. KW - Ceramic matrix composites KW - Homogenization schemes KW - Microcracking KW - Nonlinear behavior KW - Synchrotron X-ray refraction radiography PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-534541 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202100763 SN - 1527-2648 SN - 1438-1656 VL - 24 IS - 6 SP - 2100763 -1 EP - 2100763 -13 PB - VCH GmbH CY - Weinheim AN - OPUS4-53454 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Magkos, Sotirios A1 - Kupsch, Andreas A1 - Bruno, Giovanni T1 - Suppression of Cone-Beam Artefacts with Direct Iterative Reconstruction Computed Tomography Trajectories (DIRECTT) N2 - The reconstruction of cone-beam computed tomography data using filtered back-projection algorithms unavoidably results in severe artefacts. We describe how the Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories (DIRECTT) algorithm can be combined with a model of the artefacts for the reconstruction of such data. The implementation of DIRECTT results in reconstructed volumes of superior quality compared to the conventional algorithms. KW - DIRECTT KW - Iterative method KW - Signal processing KW - X-ray imaging KW - Computed tomography PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-531085 DO - https://doi.org/10.3390/jimaging7080147 SN - 2313-433X) VL - 7 IS - 8 SP - 147 - 1 EP - 147 -9 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-53108 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Silvestroni, L. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Wieder, Frank A1 - Fritsch, Tobias A1 - Sciti, D. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Determination of short carbon fiber orientation in zirconium diboride ceramic matrix composites N2 - In fiber-reinforced components, the fiber alignment and orientation have paramount influence on the thermomechanical properties of the resulting composite, for both short and continuous fiber. Here we present the case of an ultra-refractory matrix intended for extreme environment applications, ZrB2, reinforced with 20 vol% and 50 vol% short carbon fibers. In both cases, fibers tend to align perpendicular to the uniaxial pressure applied during shaping and sintering of a pellet, although the fiber tilt across the pellet thickness is difficult to determine. Moreover, for high volume fractions of reinforcement, the spatial distribution of the fibers is heterogeneous and tends to have domains of preferential orientations. We compare the information on the fiber distribution as collected by scanning electron microscopy images, X-ray computed tomography and synchrotron X-ray refraction radiography (SXRR). The three techniques prove to be complementary. Importantly, we demonstrate that SXRR yields the most statistically significant information due to the largest field of view, yet with a sensitivity down to the nanometer, and that can be successfully applied also to heavy matrix materials, such as zirconium boride. KW - Ceramic matrix composites KW - Synchrotron X-ray refraction radiography KW - X-ray computed tomography KW - Scanning electron microscopy KW - High-temperature ceramics PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-597712 DO - https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.02.048 SN - 0955-2219 VL - 44 IS - 8 SP - 4853 EP - 4862 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam AN - OPUS4-59771 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Reveron, H. A1 - Serrano-Munoz, Itziar A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Chevalier, J. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Transformation-induced plasticity in zirconia during tensile loading: A combined microscopy and synchrotron X-ray refraction study N2 - The stress-induced tetragonal to monoclinic (t-m) zirconia phase transformation can provide a certain degree of plasticity to Ceria-stabilized (Ce-TZP) zirconia-based composites. Characterizing and monitoring this phase transition on a millimeter-size range, within the bulk and in-situ remains a challenge. In this work, the mechanical behavior of Ce-TZP based composite was studied in tension, combining microscopy and synchrotron Xray refraction techniques. In contrast with microscopy methods, which only provide surface information, X-ray refraction radiography (SXRR) allowed the visualization of all the transformation bands, over the entire length and thickness of tested specimens, opening up new avenues for in-situ stress-induced t-m transformation studies. KW - Zirconia KW - Ceria KW - Composite KW - Phase transformation KW - Plasticity KW - Synchrotron X-ray refraction PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.136445 SN - 0167-577X SN - 1873-4979 VL - 366 SP - 1 EP - 4 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam AN - OPUS4-59977 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Evolution of CFRP stress cracks observed by in situ X-ray refractive imaging N2 - Modern air-liners and rotor blades of wind turbines are basically made of fiber reinforced plastics (FRP). Their failure heavily impairs the serviceability and the operational safety. Consequently, knowledge of the failure behavior under static and cyclic loads is of great interest to estimate the operational strength and to compare the performance of different materials. Ideally, the damage evolution under operational load is determined with in-situ non-destructive testing techniques. Here, we report on in-situ synchrotron X-ray imaging of tensile stress induced cracks in carbon fiber reinforced plastics (CFRP) due to inter fiber failure. An in-house designed compact-tensile testing machine with a load range up to 15 kN was integrated into the beam path. Since conventional radiographs do not reveal sufficient contrast to distinct cracks due to inter fiber failure and micro cracking from fiber bundles, the Diffraction Enhanced Imaging technique (DEI) is applied in order to separate primary and scattered (refracted) radiation by means of an analyzer crystal. In the laboratory, scanning X-ray refraction topography of CFRP has been applied long before but it comes along with several disadvantages: the long total measuring time hampers real time (in-situ) measurements and the required small beam size hinders end-to-end imaging. The introduced technique overcomes both drawbacks. Imaging and tensile test rig are run unsynchronized at the greatest possible frame rate (0.7 s-1 at 28.8 µm pixel size) and smallest possible strain rate (5.5∙10-4 s-1). For 0°/90° non-crimped fabrics (ncf) the first inter fiber cracks occurred at 380 MPa (strain 0.7 %). Prior to failure at about 760 MPa (strain 2.0 %) we observe the evolution of a nearly equidistant 1 mm grid of cracks running across the entire sample in the fully damaged state before total failure. T2 - 41st Risø International Symposium on Materials Science - Materials and Design for Next Generation Wind Turbine Blades CY - Online meeting DA - 07.09.2020 KW - X-ray refraction KW - Diffraction Enhanced Imaging KW - Carbon Fiber Reinforced Plastics KW - In situ tensile test KW - Crack evolution PY - 2020 AN - OPUS4-51223 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas T1 - Evolution of CFRP stress cracks observed by in situ X-ray refractive imaging N2 - Modern air-liners and wind turbine rotor blades are made up primarily of fiber reinforced plastics. Failure of these materials heavily impairs the serviceability and the operational safety. Consequently, knowledge of the failure behavior under static and cyclic loads is of great interest to estimate the operational strength and to compare the performance of different materials. Ideally, the damage evolution under operational load is determined with in-situ non-destructive testing techniques. Here, we report in-situ synchrotron X-ray imaging of tensile stress induced cracks in carbon fiber reinforced plastics due to inter-fiber failure. An inhouse designed compact tensile testing machine with a load range up to 15 kN was integrated into the beamline. Since conventional radiographs do not reveal sufficient contrast to distinguish cracks due to inter-fiber failure and micro cracking from fiber bundles, the Diffraction Enhanced Imaging (DEI) technique is applied in order to separate primary and scattered (refracted) radiation by means of an analyzer crystal. This technique allows fast measurements over large fields-of-view and is ideal for in-situ investigations. T2 - 12th BESSY@HZB User Meeting 2020 CY - Online meeting DA - 10.12.2020 KW - Carbon Fiber Reinforced Plastics KW - Crack evolution KW - Diffraction Enhanced Imaging KW - In situ tensile test KW - X-ray refraction PY - 2020 AN - OPUS4-51802 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schob, D. A1 - Sagradov, I. A1 - Roszak, R. A1 - Sparr, H. A1 - Franke, R. A1 - Ziegenhorn, M. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Léonard, Fabien A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Experimental determination and numerical simulation of material and damage behaviour of 3D printed polyamide 12 under cyclic loading N2 - The material and damage behaviour of additively manufactured polyamide 12 under cyclic loading was characterized by cyclic tests and microstructure analysis by using microscopy, X-ray refraction, and computed tomography. The results were used to determine parameters for the viscoplastic material model by Chaboche and a damage model by Gurson-Tvergaard-Needleman. The temperature was monitored during the experiments and the self-heating effect was observed. By including this effect, a higher accuracy could be achieved with the results of mechanical experiments. KW - 3D printing Polyamide 12 KW - Chaboche model KW - GTN model KW - Material and damage behaviour KW - X-ray refraction KW - Computed tomography PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2019.106841 SN - 0013-7944 VL - 229 SP - 106841-1 EP - 106841-13 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam AN - OPUS4-50557 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -