TY - JOUR A1 - Tötzke, C. A1 - Gaiselmann, G. A1 - Osenberg, M. A1 - Bohner, J. A1 - Arlt, Tobias A1 - Markötter, Henning A1 - Hilger, A. A1 - Wieder, F. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Banhart, J. A1 - Schmidt, V. A1 - Lehnert, W. A1 - Manke, I. T1 - Three-dimensional study of compressed gas diffusion layers using synchrotron X-ray imaging N2 - We present a synchrotron X-ray tomographic study on the morphology of carbon fiber-based gas diffusion layer (GDL) material under compression. A dedicated compression device is used to provide well-defined compression conditions. A flat compression punch is employed to study the fiber geometry at different degrees of compression. Transport relevant geometrical parameters such as porosity, pore size and tortuosity distributions are calculated. The geometric properties notably change upon compression which has direct impact on transport conditions for gas and fluid flow. The availability of broad 3D paths, which are most important for the transport of liquid water from the catalyst layer through the GDL, is markedly reduced after compression. In a second experiment, we study the influence of the channel-land-pattern of the flow-field on shape and microstructure of the GDL. A flow-field compression punch is employed to reproduce the inhomogeneous compression conditions found during fuel cell assembly. While homogenously compressed underneath the land the GDL is much less and inhomogeneously compressed under the channel. The GDL material extends far into the channel volume where it can considerably influence gas and fluid flow. Loose fiber endings penetrate deeply into the channel and form obstacles for the discharge of liquid water droplets. KW - Synchrotron X-ray tomography KW - Gas diffusion layer (GDL) KW - Microstructure KW - Water transport path KW - Pore size analysis KW - Geometrical tortuosity PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.12.062 SN - 0378-7753 VL - 253 SP - 123 EP - 131 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-29979 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni A1 - Staude, Andreas A1 - Meinel, Dietmar A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Müller, Bernd R. ED - Grellmann, W. ED - Frenz, H. T1 - Moderne bildgebende hochauflösende Röntgenverfahren für die Materialcharakterisierung N2 - Die Computertomographie (CT) ist in der Medizin als Standardtechnik etabliert, in der zerstörungsfreien Prüfung wird sie zunehmend angewendet, in einzelnen Fällen sogar als Referenzverfahren eingesetzt. Gegenwärtig ist eine starke Zunahme von Anwendungen der CT in der Materialcharakterisierung zu verzeichnen. Zudem werden weitere moderne 3D-Techniken für werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen genutzt, um die Mikrostruktur - auch in situ (z.B. Druck, Temperatur) - aufzuklären. Hier werden neben der konventionellen Absorptions-CT auch die Potenziale der Refraktions-CT zur Beantwortung prozesstechnischer sowie werkstofflicher Fragestellungen aufgezeigt, die ein „ganzheitliches Bild“ des jeweiligen Werkstoffs zum Ziel haben. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2014 - Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis - Werkstoffeinsatz, Qualitätssicherung und Schadensanalyse CY - Berlin, Germany DA - 04.12.2014 KW - Computer tomography KW - X-ray refraction KW - Ceramics KW - Concrete KW - Inhomogeneous materials KW - Computertomographie KW - Röntgenrefraktion KW - Keramik KW - Beton KW - Mehrphasige Materialien PY - 2014 SN - 978-3-9814516-8-9 SN - 1861-8154 SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-32565 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Onel, Yener A1 - Lange, Axel A1 - Staude, Andreas A1 - Ehrig, Karsten A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Wolk, Thomas A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evaluating porosity in cordierite Diesel particulate filter materials, Part 2 statistical analysis of computed tomography data N2 - Complementary to Part 1 of this work, the bi-continuous microstructure of porous synthetic cordierite ceramics for filtration applications was investigated using 3D x-ray computed tomography at different resolutions. Applying both Fast Fourier Transform and a newly developed image analysis algorithm, we quantitatively evaluated porosity and pore orientation. The statistical approach allows extraction of spatially resolved or average values. Porosity values based on x-ray absorption agree with mercury intrusion measurements, while pore orientation factors agree with x-ray refraction data (Part 1 of this work), and with published crystallographic texture data. KW - Pore orientation KW - Porous ceramics KW - Computed tomography KW - 3D microstructure PY - 2013 DO - https://doi.org/10.4416/JCST2013-00022 SN - 2190-9385 VL - 05 IS - 01 SP - 13 EP - 22 PB - Göller CY - Baden-Baden AN - OPUS4-30379 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Shashev, Yury A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Müller, Bernd R. A1 - Osenberg, Markus A1 - Manke, Ingo A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Optimizing the visibility of X-ray phase grating interferometry N2 - The performance of grating interferometers coming up now for Imaging interfaces within materials depends on the efficiency (visibility) of their main component, namely the phase grating. Therefore, experiments with monochromatic synchrotron radiation and corresponding simulations are carried out. The visibility of a Phase grating is optimized by different photon energies, varying detector to grating distances and continuous rotation of the phase grating about the grid lines. Such kind of rotation changes the projected grating shapes, and thereby the distribution profiles of phase shifts. This yields higher visibilities than derived from ideal rectangular shapes. By continuous grating rotation and variation of the propagation distance, we achieve 2D visibility maps. Such maps provide the visibility for a certain combination of grating orientation and detector position. Optimum visibilities occur at considerably smaller distances than in the standard setup. KW - Synchrotron, BAMline KW - Talbot-Lau interferometer KW - X-ray imaging KW - X-ray refraction KW - Grating interferometry KW - X-ray phase contrast PY - 2017 DO - https://doi.org/10.3139/120.111097 SN - 0025-5300 VL - 59 IS - 11-12 SP - 974 EP - 980 PB - Hanser Verlag AN - OPUS4-42955 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Onel, Yener A1 - Wolk, Thomas A1 - Staude, Andreas A1 - Ehrig, Karsten A1 - Müller, Bernd R. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Evaluating porosity in cordierite diesel particulate filter materials: advanced X-ray techniques and new statistical analysis methods N2 - Bi-continuous porous ceramics for filtration applications possess a particularly complicated microstructure, whereby porosity and solid matter are intermingled. Mechanical, thermal, and filtration properties can only be precisely estimated if the morphology of both solid matter and porosity can be quantitatively determined. Using 3D computed tomography (CT) at different resolutions, and several X-ray refraction-based techniques, we quantitatively evaluated porosity and pore orientation in cordierite diesel particulate filter ceramics.Moreover, applying both Fast Fourier Transform (FFT) and a newly developed image analysis algorithm (directional interface variance analysis, DIVA), we quantitatively evaluated porosity and pore orientation. Both the experimental techniques and the statistical approach allow extraction of spatially resolved or average values.Porosity values from synchrotron computed tomography used turn out to agree with mercury intrusion measurements, while pore orientation factors agree with published crystallographic texture data. This latter point also implies that the study of the pore/matter interface is sufficient to describe the morphological properties of these materials. KW - Diesel particulate filters KW - DIVA Algorithm KW - Pore Orientation KW - Porous Ceramics KW - X-Ray Computed Tomography KW - X-Ray Refraction PY - 2014 DO - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.91.64 SN - 1662-0356 VL - 91 SP - 64 EP - 69 PB - Techna CY - Faenza AN - OPUS4-32069 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Müller, Bernd R. T1 - Correction of diffuse X-ray detector based background N2 - A novel approach to strongly suppress artifacts in radiography and computed tomography caused by the effect of diffuse background Signals (“backlight”) of 2D X-ray detectors is suggested. Depending on the detector geometry the mechanism may be different, either based on the optical scattering of the fluorescent screen materials into 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). When used as input data for computed tomography these violations are directly observed via modulation of the projected mass as a function of the rotation Phase and the sample’s aspect ratio (dynamics). The magnitude of the diffuse Background signal depends on the detector area covered by the projected sample. They are more pronounced the smaller the shaded area and the stronger the total attenuation. Moreover, the local intensity mismatch depends on the attenuation of the sample. We present very basic reference data measured with multiple metal foils at a synchrotron radiation source. Beam hardening artifacts can be excluded due to the monochromatic radiation. The proposed correction procedure assumes a constant (non-local) scattering mechanism. T2 - DIR 2011 - International symposium on digital industrial raidology and computed tomography CY - Berlin, Germany DA - 20.06.2011 KW - Backlight KW - X-ray detector KW - Fluorescence screen KW - Synchrotron radiography KW - Computed tomography PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-243589 SN - 978-3-940283-34-4 IS - DGZfP-BB 128 (Poster 24) SP - 1 EP - 7 PB - Deutsche Gesellscahft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-24358 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Laquai, René A1 - Müller, Bernd R. A1 - Nellesen, J. A1 - Hentschel, M.P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Tillmann, W. T1 - Synchrotron-Refraktion mit in-situ Zugbelastung zur Charakterisierung der Schadensentwicklung in Metall-Matrix- Kompositen N2 - Die Synchrotron-Refraktions-Topographie basiert auf der Brechung von Röntgenstrahlung an den Grenzflächen zwischen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex. Refraktionseffekte verändern die Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung, welche mit Hilfe der Methode des Analyser-Based Imaging analysiert wird. Dabei wird ein Silizium-Einkristall im Strahlengang zwischen Probe und Detektor platziert. Dieser Analysator-Kristall filtert, innerhalb seiner Streuebene, die Röntgenstrahlung gemäß ihrer Ausbreitungsrichtung. Durch das Rastern verschiedener Winkelpositionen des Analysator-Kristalls erhält man das Winkelspektrum der von der Probe gebrochenen Strahlung. Aus dieser Rocking Curve lässt sich die spezifische innere Oberfläche der Probe bestimmen. Diese Information wird über einen 2D-Detektor mit einer nominellen Pixelgröße von 3,6 μm gewonnen. Die Installation einer Zugprüfmaschine ermöglicht es die Proben in verschiedenen Lastzuständen insitu zu untersuchen. Damit ist es möglich die spezifische innere Oberfläche in Abhängigkeit der Last darzustellen und so Schädigungsmechanismen abzuleiten. Der Vorteil bei der Ausnutzung des Refraktionseffekts gegenüber der einfachen Durchstrahlung ist die höhere Sensitivität gegenüber Defekten mit geringem Volumen aber großer Oberfläche. Somit werden auch Mikrorisse und, speziell bei Kompositen, die Enthaftung zwischen Matrix und Verstärkung (Partikel, Fasern) erfasst. In dieser Studie wurden Metall-Matrix-Komposite bestehend aus einer Aluminium-Matrix verstärkt mit Aluminiumoxid-Partikeln untersucht. Hierzu wurden knochenförmige Zugproben präpariert, deren Messlänge einen rechteckigen Querschnitt von 1,7 mm × 1,3 mm aufwies. Die Proben wurden einem Zugversuch unterzogen, welcher in Intervallen unterbrochen wurde. Bei jeder Unterbrechung wurde unter quasi-statischer Last die Rocking Curve gemessen und ein Radiogramm der spezifischen inneren Oberflächen berechnet. Dabei konnte ab dem Erreichen einer Last von ca. 600 N ein Anstieg der spezifischen inneren Oberfläche beobachtet werden. Demgegenüber zeigen die zum Vergleich durchgeführten Durchstrahlungsaufnahmen keinerlei Defekte. Daher belegt diese Untersuchung das Potential der Refraktion-Topographie zur frühzeitigen Erkennung von Schädigungen mit hoher Empfindlichkeit. T2 - DGZfP Jahrestagung 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Metall-Matrix-Komposite KW - Schadensentwicklung KW - Röntgen-Refraktions-Radiographie KW - In-situ Zugbelastung PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-405794 SN - 978-3-940283-85-6 SP - 1 EP - 7 PB - DGZfP AN - OPUS4-40579 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. T1 - Application of the DIRECTT algorithm to sub-nanometer electron tomography N2 - Tomography data obtained from transmission electron microscopes are especially attractive due to their unrivaled spatial resolution in the nanometer range or even less, but they require enormous efforts in sample preparation and suffer from a diverse accumulation of experimental restrictions, which unavoidably result in fundamental reconstruction artifacts. These restrictions refer to: partial opacity, a limited view (limited angle or missing wedge), very few angles (with respect to the detector size), limited to a region of interest (ROI; due to the sample size), variable angular increments as well as sample degradation due the interactions with the electron beam. An advanced version of the DIRECTT (Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories) algorithm proves to cope with most of these severe deviations from ideal CT measuring conditions. However, careful data preprocessing is required in order to exploit the capabilities of the algorithm. Nanometer sized Ruthenium catalyst particles for fuel cell applications are 3D imaged at a few Ångström resolution in order to estimate their partial free surface on carbon black supports, which rule the efficiency of the catalytic activity. Comparisons of DIRECTT reconstructions to the conventional filtered back projection, prove the significant improvements. T2 - DIR 2011 - International symposium on digital industrial raidology and computed tomography CY - Berlin, Germany DA - 20.06.2011 KW - Electron tomography KW - Computed tomography KW - Reconstruction algorithms PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-243577 SN - 978-3-940283-34-4 IS - DGZfP-BB 128 (Tu.3.3) SP - 1 EP - 6 PB - Deutsche Gesellscahft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-24357 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lück, S. A1 - Schmidt, V. A1 - Grothausmann, R. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Reduzierung von Missing-Wedge-Artefakten mit DIRECTT N2 - Wir stellen eine Prozedur vor, mit der typische 'Missing Wedge' (MW)-Artefakte in CT-Rekonstruktionen effektiv unterdrückt werden können. Dazu wird der iterative DIRECTT-Algorithmus (Direkte Iterative Rekonstruktion Computertomographischer Trajektorien) mit einigen Zyklen diskreter Rekonstruktion eingesetzt. Die Kernfunktionen des Algorithmus', die wiederholte Auswahl und Gewichtung von Elementen einer Zwischenkonstruktion, werden beibehalten. Abgesehen von Sonderfällen der Röntgen- und Neutronentomographie tritt die MW-Restriktion (neben einer Vielzahl anderer) in Standardkonfigurationen der Elektronentomographie auf. Um den MW-Effekt isoliert zu untersuchen und beurteilen zu können, werden hier vollständige experimentelle Datensätze einer bekannten Porenstruktur um einen Sektor beschnitten sowie MW-Rekonstruktionen von Porenmodellen erzeugt. Die Ergebnisse werden mit zurzeit verbreiteten Algorithmen (Gefilterte Rückprojektion (FBP) und ART-Varianten) verglichen. Die Bewertung im Fourierraum zeigt, dass DIRECTT die fehlende Information im MW erfolgreich ergänzt. Zur quantitativen Bewertung der lokalen Rekonstruktionsqualität werden Methoden der räumlichen Statistik eingesetzt. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2014 CY - Potsdam, Germany DA - 26.05.2014 KW - Computertomographie (CT) KW - Rekonstruktionsalgorithmus KW - DIRECTT KW - Missing Wedge KW - Statistische Bewertung PY - 2014 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-312977 SN - 978-3-940283-61-0 IS - DGZfP-BB 148 SP - Poster 18, 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-31297 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Müller, Bernd R. T1 - Röntgen-Interface-Radiographie im Dunkelfeld N2 - Es wird ein Verfahren zur Röntgenabbildung schwach absorbierender Objekte vorgestellt. Als kontrastgebender Effekt wird die Röntgenrefraktion an Ober- und Grenzflächen ausgenutzt. Zur Erzeugung eines sogenannten Dunkelfeldes wird ein schwach gekrümmter Transmissionskristall eingesetzt, der lokal, d.h. in einem kleinen Ausschnitt des Einstrahlquerschnitts, die Bragg-Bedingung erfüllt. Innerhalb dieser Zone erscheinen die durch Refraktion abgelenkten Strahlkomponenten als hell leuchtende Interface-Strukturen. Die Synthese mehrerer Dunkelfeldstreifen ergibt hochaufgelöste 2D Beispiel von biologischen und technischen Mikrostrukturen. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 06.05.2013 KW - Refraction enhanced imaging (REI) KW - Radiographie KW - Dunkelfeldabbildung KW - Röntgenrefraktion PY - 2013 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-286900 SN - 978-3-940283-49-8 IS - Di.3.C.1 SP - 1 EP - 7 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-28690 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. T1 - Verbesserte Elektronen-Tomographie mittels DIRECTT-Algorithmus N2 - Tomographische Messungen in Transmissions-Elektronenmikroskopen beziehen ihren Reiz aus der hohen Ortsauflösung im Nanometerbereich. Allerdings bringen sie neben dem hohen Aufwand bei der Probenpräparation auch eine außerordentliche Häufung von Restriktionen der Messung mit sich, die bei Verwendung herkömmlicher Rekonstruktionsalgorithmen zu erheblichen Artefakten führen. Diese Restriktionen betreffen: partielle Nichtdurchstrahlbarkeit, einen eingeschränkten Winkelbereich, wenige Projektionen in Bezug auf die Detektorgröße, Probenabbildungen größer als der Detektor, instabile Rotationsachse, variierende Winkelinkremente sowie Probenveränderungen während der Messung. Der DIRECTT-Algorithmus (Direkte iterative Rekonstruktion computertomographischer Trajektorien) kann, abgesehen von der Probenveränderung, sämtliche dieser Restriktionen geeignet berücksichtigen. Die auftretenden, teils unvollständigen Bahnen lassen sich mittels einer Treffertabelle und geeigneter Auswahl iterativ behandeln. Außerdem kann das Rekonstruktionsvolumen über die Detektorlänge hinaus erweitert werden. Damit gelingt eine weitgehende Unterdrückung von Rekonstruktionsartefakten, insbesondere der sonst dominanten Streifenartefakte, und eine deutliche Erhöhung der Ortsauflösung. Die Verbesserung der Rekonstruktionsqualität wird anhand von Modell- und experimentellen Daten gezeigt. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 CY - Bremen, Germany DA - 30.05.2011 KW - Elektronen-Tomographie KW - Computer-Tomographie KW - Rekonstruktionsalgorithmen PY - 2011 SN - 978-3-940283-33-7 IS - DGZfP-BB 127 (P8) SP - 1 EP - 7 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-25004 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Müller, Bernd R. T1 - Straightforward correction of X-ray detector backlighting N2 - A novel approach to strongly suppress artifacts in radiography and computed tomography caused by the effect of diffuse background signals ('backlighting') of 2D X-ray detectors is suggested. Depending on the detector geometry the mechanism may be different, either based on the optical scattering of the fluorescent screen materials into 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 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. T2 - 18th WCNDT - World conference on nondestructive testing CY - Durban, South Africa DA - 16.04.2012 KW - X-ray detector backlighting KW - Radiography KW - Fluorescent screen KW - Diffuse background KW - Computed tomography PY - 2012 UR - http://www.ndt.net/article/wcndt2012/papers/205_wcndtfinal00205.pdf SN - 978-0-620-52872-6 SP - 1 EP - 8(?) AN - OPUS4-25835 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -