TY - JOUR A1 - Neuschaefer-Rube, U. A1 - Illemann, J. A1 - Sturm, M. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. A1 - Bellon, Carsten A1 - Evsevleev, Sergei T1 - Validation of a fast and traceable radiographic scale calibration of dimensional computed tomography N2 - A fast and highly precise method of determining the geometrical scale factor of computed tomography (CT) measurements has been validated successfully by Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), the Federal Institute of Metrology (METAS) and Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) within the scope of AdvanCT (Advanced Computed Tomography for dimensional and surface measurements in industry), a project funded in the European Metrology Programme for Innovation and Research (EMPIR). The method has been developed by PTB and requires only two radiographic images of a calibrated thin 2D standard (hole grid standard) from two opposite directions. The mean grid distance is determined from both radiographs. From this and with the help of the calibration result, the radiographic scale and therefore the voxel size is determined. The procedure takes only a few minutes and avoids a time-consuming CT scan. To validate the method, the voxel sizes determined via this method were compared with voxel sizes determined from CT scans of calibrated objects. Relative deviations between the voxel sizes in the range of 10−5 were achieved with minimal effort using cone-beam CT systems at moderate magnifications. KW - Dimensional metrology KW - Voxel size KW - Industrial CT KW - Geometrical magnification PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-553271 DO - https://doi.org/10.1088/1361-6501/ac74a3 SN - 0957-0233 VL - 33 IS - 9 SP - 1 EP - 9 PB - IOP Publishing CY - Bristol, UK AN - OPUS4-55327 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Traub, Heike A1 - Saatz, Jessica A1 - Ascher, Lena A1 - Boyraz, B. A1 - Hahndorf, J. A1 - Schnorr, J. A1 - Schellenberger, E. A1 - Tauber, R. T1 - Unraveling the interaction of MRI contrast agents with tissue using LA ICP MS N2 - Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) is increasingly used to study the distribution of metal-containing drugs, imaging probes and nanomaterials in connection with disease related changes and therapy progress. Additionally, biomolecules can be detected indirectly by using metal-tagged antibodies. The extracellular matrix (ECM) is, besides the cells, an important component of all body tissues. The macromolecular network of the ECM consists of structural proteins (e.g., collagen, elastin) and proteoglycans composed of highly negatively charged carbohydrates, the glycosaminoglycans (GAGs), which are covalently linked to a protein core. Many diseases, including inflammatory processes and tumors, are associated with characteristic ECM changes at an early stage. Recent studies have shown that contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI), which are based on gadolinium containing chelate complexes or iron oxide nanoparticles, can bind themselves to ECM components. To elucidate the role of GAGs like keratan sulfate (KS) and its modification state in disease, highly specific tools are necessary. As a complement to conventional immunohistochemistry LA-ICP-MS was applied to investigate the distribution of KS in tissue thin sections using a well characterized anti-KS antibody labelled with metal ions. Furthermore, LA-ICP-MS was used for the detection of MRI contrast agents and the identification of their target cells and molecules in tissue samples from animal models, e.g. for cardiovascular diseases. The results show the possibilities of LA-ICP-MS for the elucidation of pathological tissue changes. T2 - European Workshop on Laser Ablation (EWLA 2022) CY - Berne, Switzerland DA - 12.07.2022 KW - Laser ablation KW - Imaging KW - ICP-MS KW - Antibody PY - 2022 AN - OPUS4-55315 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kornev, R. A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Nazarov, V. A1 - Shkrunin, V. A1 - Ermakov, A. T1 - Features of hydrogen reduction of SiF4 in ICP plasma N2 - Probe diagnostics is used to determine the electron temperature and electron number density in a low pressure inductively coupled plasma (ICP) ignited in the mixture of SiF4, Ar and H2. Emission spectra of mixtures with different stoichiometry of components are investigated and the electron density distribution function (EDDF) is estimated. The optimal conditions for high conversion of SiF4 into Si are found by studying the dependence of the yield of silicon upon the ratio of reagents. The maximum achieved yield of silicon is 85% under the optimal conditions. Based on the analysis of IR and MS spectra of exhaust gases, 5% of initial SiF4 converts into volatile fluorosilanes. A rate of production of Si is 0.9 g/h at the energy consumption 0.56 kWh /g. KW - Plasma enhanced chemical vapor deposition KW - PECVD KW - Silicon tetrafluoride KW - Emission spectroscopy KW - Probe diagnostics PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106502 SN - 0584-8547 VL - 195 SP - 106502 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-55316 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Sevostianov, I. A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Hofmann, M. A1 - Koos, R. A1 - Requena, G. A1 - Garces, G. T1 - Explaining Deviatoric Residual Stresses and Load Transfer in Aluminum Alloys and Composites with Complex Microstructure N2 - The residual stresses and load transfer in multiphase metal alloys and their composites (with both random planar-oriented short fibers and particles) will be shown, as studied by neutron diffraction, by X-ray computed tomography, and by a model based on the reformulation of classic Maxwell’s homogenization method. Contrary to common understanding and state-of-the-art models, we experimentally observe that randomly oriented phases possess non-hydrostatic residual stress. Moreover, we disclose that the unreinforced matrix alloy stays under hydrostatic compression even under external uniaxial compression. The recently developed modeling approach allows calculating the residual stress in all phases of the composites. It rationalizes the presence of deviatoric stresses accounting for the interaction of random oriented phases with fibers having preferential orientation. It also allows the explanation of the unconventional in-situ behavior of the unreinforced alloy and the prediction of the micromechanical behavior of other similar alloys. T2 - MLZ Konferenz 2022 CY - Lenggries, Germany DA - 31.05.2022 KW - Residual Stresses KW - Aluminium Alloys KW - Microstructures PY - 2022 AN - OPUS4-55020 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schumacher, David A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Ewert, U. A1 - Bircher, B. A1 - Meli, F. A1 - Sofiienko, A. A1 - Steffen, J.P. A1 - Deresch, A. T1 - NanoXSpot: Brennfleckvermessung im µm- und nm-Bereich N2 - Im Rahmen des EMPIR-Projektes NanoXSpot (Nanometre X-Ray Focal Spot Measurement) werden rückführbare Messverfahren zur Bestimmung der Brennfleckgröße und -form von Röntgenröhren mit Submikrometerauflösung (100 nm – 20 µm) entwickelt, die die Grundlage für die Erarbeitung eines Standardentwurfes bilden. Der Standardentwurf wird bei CEN TC 138 (Non-destructive testing) WG 1 (Radiographic testing) eingereicht und mit ISO und ASTM harmonisiert. Zur Untersuchung der entwickelten Methoden (Brennfleck-CT, Fit-Prozedur für Strichgruppenkörper) und des im Projekt NanoXSpot neu entworfenen Testkörpers, NxS, wurde ein Ringversuch durchgeführt. Dabei wurde sowohl der angestrebte Überlappungsbereich mit EN 12543 Teil 5 (Messung der effektiven Brennfleckgröße von Mini- und Mikrofokus-Röntgenröhren) und ASTM E 2903 (Standard Test Method for Measurement of the Effective Focal Spot Size of Mini and Micro Focus X-ray Tubes) für Brennflecke >5 µm als auch Brennflecke <5 µm untersucht. Im Mittelpunkt standen dabei Stabilität und Wiederholbarkeit der entwickelten Methoden zur Bestimmung der Brennfleckgröße. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse des durchgeführten Ringversuches vorgestellt und diskutiert, um Schlussfolgerungen und Empfehlungen für die Vorbereitung eines erweiterten Ringversuchs mit Partnern und Stakeholdern abzuleiten. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Brennfleckvermessung KW - Focal spot measurement KW - Gauge design KW - EMPIR KW - Computer Tomographie KW - Standardization PY - 2022 UR - https://jahrestagung.dgzfp.de/Portals/jt2022/bb/P10.pdf AN - OPUS4-54986 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Müller, Anja T1 - Determination of the actual morphology of core-shell nanoparticles by advanced X-ray analytical techniques: A necessity for targeted and safe nanotechnology N2 - Even though we often do not knowingly recognize them, nanoparticles are present these days in most areas of our daily life, including food and its packaging, medicine, pharmaceuticals, cosmetics, pigments as well as electronic products, such as computer screens. The majority of these particles exhibits a core-shell morphology either intendedly or unintendedly. For the purpose of practicability, this core-shell nanoparticle (CSNP) morphology is often assumed to be ideal, namely a spherical core fully encapsulated by a shell of homogeneous thickness with a sharp interface between core and shell material. It is furthermore widely presumed that all nanoparticles in the sample possess the same shell thickness. As a matter of fact, most real CSNPs deviate in several ways from this ideal model with quite often severe impact on how efficiently they perform in a specific application. The topic of this cumulative PhD thesis is the accurate characterization of the actual morphology of CSNPs by advanced X-ray analytical techniques, namely X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning transmission X-ray microscopy (STXM). A special focus is on CSNPs which deviate from an ideal core-shell morphology. In the paper from 2019 nanoparticle shell thicknesses are extracted from the elastic-peak intensities in an XPS spectrum based on an ideal particle morphology. This happens for a series of CSNP samples comprising a poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) core and either a poly(methyl methacrylate) (PMMA) or polystyrene (PS) shell. The same paper as well as the paper from 2020 demonstrate for the first time, that the analysis of the inelastic background in an XPS spectrum of CSNPs can identify and quantify the heterogeneity of the shell and the incomplete encapsulation of the core. The result from an XPS experiment is always an average across a large nanoparticle ensemble. Deviations from an ideal morphology within a single particle of the sample cannot be assessed separately. As opposed to that, a spatial resolution of 35 nm enables STXM to visualize the interior of single CSNPs which exhibit a sufficient X-ray absorption contrast between core and shell material. In the paper from 2018 a STXM analysis is demonstrated based on the example of the PTFE-PS CSNP samples already mentioned in the previous paragraph. In the publication from 2021 (Ca/Sr)F₂ core-shell like nanoparticle ensembles for the practical use in, among others, antireflective coatings are investigated. These nanoparticles do not possess a sharp interface between core and shell material, which is why a shell thickness determination as described in the second paragraph is inappropriate. Instead, in-depth profiles of the chemical composition are obtained by XPS experiments based on synchrotron radiation with variable X-ray photon energy to elucidate the internal morphology of the particles. Additionally, theoretical in-depth profiles of Ca and Sr XPS peak intensities are simulated, in order to facilitate the interpretation of the experiments. Thus, an enrichment of CaF₂ at the particle surface was determined, which could hardly have been assessed by any other analytical technique. Because this kind of non-destructive depth profiling by XPS is very demanding, more than usual effort is spent on gapless documentation of the experiments to ensure full reproducibility. Due to the vast diversity of nanoparticles differing in material, composition and shape, a measurement procedure cannot unalteredly be transferred from one sample to another. Nevertheless, because the papers in this thesis present a greater depth of reporting on the experiments than comparable publications, they constitute an important guidance for other scientists on how to obtain meaningful information about CSNPs from surface analysis. N2 - Obwohl wir sie oft nicht bewusst wahrnehmen, sind Nanopartikel heutzutage in den meisten Bereichen unseres Alltags präsent, unter anderem in Lebensmitteln und ihren Verpackungen, Medizin, Medikamenten, Kosmetik, Pigmenten und in elektronischen Geräten wie Computermonitoren. Ein Großteil dieser Partikel weist, beabsichtigt oder unbeabsichtigt, eine Kern-Schale Morphologie auf. Einfachheitshalber wird diese Morphologie eines Kern-Schale-Nanopartikels (CSNP) oft als ideal angenommen, d.h. als ein sphärischer Kern, der komplett von einer Schale homogener Dicke bedeckt ist, mit einer scharfen Grenzfläche zwischen Kern- und Schalenmaterial. Außerdem wird vielfach auch davon ausgegangen, alle Partikel der Probe hätten gleiche Schalendicken. Tatsächlich weichen die meisten realen CSNPs in verschiedenster Weise von diesem Idealmodell ab, mit oft drastischen Auswirkungen darauf, wie gut sie ihre Aufgabe in einer bestimmten Anwendung erfüllen. Das Thema dieser kumulativen Doktorarbeit ist die exakte Charakterisierung der wirklichen Morphologie von CSNPs mit modernen Röntgen-basierten Methoden, konkret Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) und Raster-Transmissions-Röntgen-Mikroskopie (STXM). Der Fokus liegt insbesondere auf CSNPs, die von einer idealen Kern-Schale-Morphologie abweichen. Im Artikel von 2019 werden Schalendicken von Nanopartikeln aus den elastischen Peakintensitäten im XPS-Spektrum unter Annahme einer idealen Partikelmorphologie abgeleitet. Dies geschieht für eine Reihe von CSNP-Proben, welche aus einem Polytetrafluoroethylen- (PTFE) Kern und entweder einer Polymethylmethacrylat- (PMMA) oder Polystyrol- (PS) Schale bestehen. Sowohl dieser Artikel als auch der von 2020 zeigen erstmals, dass die Auswertung des inelastischen Untergrunds eines CSNP-XPS-Spektrums in der Lage ist, die Heterogenität der Schale und die unvollständige Ummantelung des Kerns zu identifizieren und zu quantifizieren. Das Ergebnis eines XPS-Experiments ist immer ein Mittelwert über ein großes Nanopartikelensemble. Inwiefern ein einzelner Partikel innerhalb der Probe von einer idealen Morphologie abweicht, kann nicht gesondert erfasst werden. Im Gegensatz dazu kann STXM mit einer räumlichen Auflösung von 35 nm das Innere einzelner CSNPs visualisieren, sofern sie genügend Röntgenabsorptionskontrast zwischen Kern- und Schalenmaterial aufweisen. Im Artikel von 2018 wird am Beispiel der bereits im vorherigen Abschnitt genannt PTFE-PS-CSNPProben eine solche STXM-Untersuchung demonstriert. In der Veröffentlichung von 2021 werden Kern-Schale-artige (Ca/Sr)F₂-Nanopartikel für den praktischen Einsatz in unter anderem entspiegelnden Beschichtungen untersucht. Da hier keine scharfe Grenzfläche zwischen Kern- und Schalenmaterial vorliegt, ist eine Schalendickenbestimmung, wie sie im zweiten Abschnitt diskutiert wird, nicht sinnvoll. Stattdessen werden mit Hilfe von XPS, angeregt mit Synchrotronstrahlung bei variabler Röntgenphotonenenergie, Tiefenprofile der chemischen Zusammensetzung generiert, um die innere Morphologie der Partikel aufzuklären. Zusätzlich werden theoretische Tiefenprofile der Ca- und Sr-XPS-Peakintensitäten simuliert, um die Interpretation der Experimente zu erleichtern. So wurde eine CaF₂-Anreicherung an der Oberfläche der Partikel festgestellt, die kaum mit einer anderen analytischen Methode hätte entdeckt werden können. Da diese zerstörungsfreie Bestimmung von XPS-Tiefenprofilen sehr anspruchsvoll ist, wird noch mehr als üblich auf die lückenlose Dokumentation des Experiments geachtet, um vollständige Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Aufgrund der enormen Vielfalt an CSNPs, die sich in Material, Zusammensetzung und Form unterscheiden, kann eine Messmethode nicht völlig unverändert von einer Probe auf eine andere übertragen werden. Nichtsdestotrotz, da die als Teil dieser Doktorarbeit präsentierten Artikel eine deutlich ausführlichere Beschreibung der Experimente enthalten als vergleichbare Publikationen, stellen sie eine wichtige Anleitung für andere Wissenschaftler dafür dar, wie aussagekräftige Informationen über CSNPs durch Oberflächenanalytik erhalten werden können. KW - Core-shell nanoparticle (CSNP) KW - X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) KW - Scanning transmission X-ray microscopy (STXM) PY - 2022 DO - https://doi.org/10.18452/24312 SP - i EP - 243 PB - Humboldt-Universität CY - Berlin AN - OPUS4-54991 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Kai A1 - Mirabella, Francesca A1 - Mezra, Marek A1 - Weise, Matthias A1 - Wasmuth, Karsten A1 - Hertwig, Andreas A1 - Krüger, Jörg A1 - Bonse, Jörn A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - ToF-SIMS as a new tool for nano-scale investigation of ps-laser generated surface structures on Titanium substrates N2 - The fabrication of laser-generated surface structures on titanium and titanium alloys has recently gained remarkable interests, being technologically relevant for applications in optics, medicine, fluid transport, tribology, and wetting of surfaces. The morphology of these structures, and so their chemistry, is influenced by the different laser processing parameters such as the laser fluence, wavelength, pulse repetition rate, the effective number of laser pulses per beam spot area, etc. A simple way to characterize laser-generated surface structures is by means of optical microscopy (OM) or white light interference microscopy (WLIM). The latter can address the surface topography, while having a lateral resolution limit of ~(lambda)/2 (lambda = illumination wavelength). To resolve morphologies with spatial periods significantly smaller than (lambda)/2, scanning electron microscopy (SEM) is often used, taking benefit of the reduced de Broglie wavelength associated to the electrons of several keV energy. However, all the above-mentioned techniques lack the necessary depth-resolution to reveal and quantify sub-surface material modifications of these laser-generated structures. Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) represents a promising surface analytical technique for studying laser-induced chemical surface alterations since the method combines a high surface sensitivity with the capability to perform a depth-profiling of the laser-affected surface zone. In this study we combine WLIM and high-resolution SEM with ToF-SIMS to fully characterize the evolution of various types of laser-generated micro- and nanostructures formed on Ti-6Al-4V alloys upon irradiation by near infrared ultrashort laser pulses (1030 nm, 925 fs) at different laser fluence levels, effective number of pulses, and at different pulse repetition rates (1 – 400 kHz). We show how this combined surface analytical approach allows to evaluate alterations in the surface chemistry and topography of the laser-generated surface structures depending on the laser processing parameters T2 - ECASIA 2022 CY - Limerick, Ireland DA - 29.05.2022 KW - Laser-induced periodic surface structures KW - Time of Flight - Secondary ion mass spectrometry KW - White light interferometric microscopy KW - Titanium alloy PY - 2022 AN - OPUS4-54992 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Belenguer, A. A1 - Lampronti, G. A1 - Michalchuk, Adam A1 - Emmerling, Franziska A1 - Sanders, J. T1 - Quantitative reversible one pot interconversion of three crystalline polymorphs by ball mill grinding N2 - We demonstrate here using a disulfide system the first example of reversible, selective, and quantitative transformation between three crystalline polymorphs by ball mill grinding. This includes the discovery of a previously unknown polymorph. Each polymorph is reproducibly obtained under well-defined neat or liquid-assisted grinding conditions, revealing subtle control over the apparent thermodynamic stability. We discovered that the presence of a contaminant as low as 1.5% mol mol−1 acting as a template is required to enable all these three polymorph transformations. The relative stabilities of the polymorphs are determined by the sizes of the nanocrystals produced under different conditions and by surface interactions with small amounts of added solvent. For the first time, we show evidence that each of the three polymorphs is obtained with a unique and reproducible crystalline size. This mechanochemical approach gives access to bulk quantities of metastable polymorphs that are inaccessible through recrystallisation. KW - Mechanochemistry KW - Polymorph KW - XRD PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549934 DO - https://doi.org/10.1039/D2CE00393G SP - 1 EP - 7 PB - Royal Society of Chemistry AN - OPUS4-54993 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549954 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54995 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 AN - OPUS4-54996 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, M. T1 - Simulation und Vermessung von thermoakustischen Schallquellen N2 - Zur Simulation des Schallfeldes von beliebig geformten konventionellen Schallquellen existieren viele Ansätze (EFIT, GPSS). Sie alle basieren auf der Annahme eines monochromatischen akustischen Signals, was meist eine gültige Annäherung darstellt. Allerdings sind bei thermoakustischen Quellen aufgrund ihrer Funktionsweise und der hohen Bandbreite viele der existierenden Ansätze nicht direkt anwendbar und können Beobachtungen bei der Vermessung von thermoakustischen Wandlern nicht vollständig abbilden und erklären. In diesem Beitrag wurde die bekannte Methode der generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) für die Berechnung von Schallfeldern von thermoakustischen Schallquellen angewendet. Dabei gehen zahlreiche Parameter wie die Dicke und Geometrie der leitfähigen Schicht, Krümmung des Substrats, sowie die Signalform der Anregung in die Simulation ein. Neu an dem präsentierten Ansatz ist die Abweichung von der üblichen monochromatischen Annäherung und die Berücksichtigung der großen Bandbreite von thermoakustischen Wandlern. Für die Validierung der Simulationen wurden Schallfelder von Quellen mit bekannter Anregung und Geometrie breitbandig durch ein optisches Mikrofon vermessen. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Thermoacoustics KW - Sensor characterization PY - 2022 AN - OPUS4-54997 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Serrano Munoz, Itziar T1 - Multiscale residual stress analysis and synchrotron X-ray refraction of additively manufactured parts N2 - The overview of the activity of group 8.5 Micro-NDT (BAM, Belin, Germany) in the field of additively manufacturing material characterization will be presented. The challenges in the residual stress analysis of AM components are discussed on the basis on the show studies performed in BAM. Also, the synchrotron X-ray refraction technique, available in BAM, is presented, showing example of in-situ heating test of Al10SiMg AM material. T2 - Seminar at Grenoble INP, Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP) CY - Grenoble, France DA - 01.07.2022 KW - Additive manufacturing KW - Residual stress KW - X-ray refraction KW - Computed tomography PY - 2022 AN - OPUS4-55232 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gupta, P. A1 - Karnaushenko, D. D. A1 - Becker, C. A1 - Okur, I. E. A1 - Melzer, M. A1 - Özer, B. A1 - Schmidt, O. G. A1 - Karnaushenko, D. T1 - Large Scale Exchange Coupled Metallic Multilayers by Roll-to-Roll (R2R) Process for Advanced Printed Magnetoelectronics N2 - Till now application of printed magnetoelectronics is hindered by lack of large area exchange coupled metallic multilayers required to produce printable magneto-sensory inks. Large-scale roll-to-roll (R2R) fabrication process is an attractive approach owing to its capabilities for high volume, high throughput, and large area manufacturing. Precise and high performance R2R sputtering technology is developed to fabricate large area giant magnetoresistive (GMR) thin-films stacks that contain 30 metallic bilayers prepared by continuous R2R sputtering of Co and Cu sequential on a hundred meters long polyethylene terephthalate (PET) web. The R2R sputtered Co/Cu multilayer on a 0.2 × 100 m2 PET web exhibits a GMR ratio of ≈40% achieving the largest area exchange coupled room temperature magneto-sensitive system demonstrated to date. The prepared GMR thin-film is converted to magnetosensitive ink that enables printing of magnetic sensors with high performance in a cost-efficient way, which promotes integration with printed electronics. An average GMR ratio of ≈18% is obtained for 370 printed magnetic sensors. The realized precise R2R sputtering approach can also be extended to a wide range of hybrid thin-film material systems opening up a path for new functional inks applied with printing technologies. KW - Printed Electronics KW - Flexible Magnetic Sensors KW - Roll-to-Roll Processing KW - Functional Materials KW - Upscaling PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-552344 DO - https://doi.org/10.1002/admt.202200190 SN - 2365-709X SP - 1 EP - 11 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim, Deutschland AN - OPUS4-55234 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Reconstruction of Elastic Constants of Isotropic and Anisotropic Materials using Ultrasonic Guided Waves N2 - Acoustic methods are ideally suited for determining the mechanical properties of different materials non-destructively. The availability of such methods is particularly important for fiber-reinforced polymers (FRPs) because their properties strongly depend on the manufacturing process and in-service conditions. Since FRPs are mostly used in thin-walled components, properties can be derived from the dispersion curves of ultrasonic guided waves (UGWs). Our approach is based on an inverse procedure in which the numerically calcu-lated dispersion curves are fitted to the measured curves. The acquisition is done by applying a broadband piezoelectric transducer (PZT) to excite and a 3D laser Doppler vibrometer (3D LDV) to record the waves. Compared to the ap-proaches based on laser excitation, the PZT provides a better signal-to-noise ra-tio because more energy is brought into the structure. Whereas the 3D LDV compared to a 1D LDV or a PZT allows capturing in-plane and out-of-plane components and thus providing more dispersion information. Since the inverse procedure requires many iterations before elastic properties are retrieved, an ef-ficient tool for the calculation of the dispersion curves is necessary. For this, the Scaled Boundary Finite Element Method is used. All in all, a good agreement between theoretical and experimental curves is demonstrated. T2 - 10th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM 2022) CY - Palermo, Italy DA - 04.07.2022 KW - Lamb waves KW - Elastic waves KW - Fibre-reinforced polymers KW - Inverse procedure KW - Scaled Boundary Finite Element Method PY - 2022 AN - OPUS4-55236 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Even, Morgane A1 - Juritsch, Elevtheria A1 - Richter, Matthias T1 - Development of a procedure for the analysis of the emissions of VVOCs N2 - Several aspects were explored towards the standardization of a suitable procedure. The use of gaseous standards is necessary and a standard gas mixture containing 60 substances was successfully generated and employed for further investigations. The suitability of different chromatography columns was addressed: The use of PLOT (Porous Layer Open Tubular) columns is well suitable for VVOC analysis. The recoveries of the 60 analytes on several adsorbents and their combinations were determined: A combination of a graphitized carbon black and a carbon molecular sieve showed great results for all analytes. Carbon molecular sieves adsorb water which can impair the analysis. Different options such as purging, the use of a drying system or splitting were investigated for water removal. This contribution will present experimental results supporting the standardization of a method for VVOC analysis. T2 - Indoor Air conference CY - Kuopio, Finland DA - 12.06.2022 KW - Analytical method KW - EN 16516 KW - ISO 16000-6 KW - VVOCs PY - 2022 AN - OPUS4-55282 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lilensten, L. A1 - Provost, K. A1 - Perrière, L. A1 - Fonda, E. A1 - Couzinié, J. A1 - Amman, F. A1 - Radtke, Martin A1 - Dirras, G. A1 - Guillot, I. T1 - Experimental investigation of the local environment and lattice distortion in refractory medium entropy alloys N2 - EXAFS analysis of pure elements, binary and ternary equiatomic refractory alloys within the Nb-Zr-Ti-Hf- Ta system is performed at the Nb and Zr K-edges to analyze the evolution of the chemical local environ- ment and the lattice distortion. A good mixing of the elements is found at the atomic scale. For some compounds, a distribution of distances between the central atom and its neighbors suggests a distortion of the structure. Finally, analysis of the Debye-Waller parameters shows some correlation with the lat- tice distortion parameter δ², and allows to quantify experimentally the static disorder in medium entropy alloys. KW - BAMline KW - Refractory alloys KW - EXAFS KW - Debye-Waller parameter PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.114532 SN - 1359-6462 VL - 211 SP - 1 EP - 6 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-55287 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Margreiter, R. A1 - Baumann, J. A1 - Mantouvalou, I. A1 - Radtke, Martin A1 - Reinholz, Uwe A1 - Strub, E. T1 - Investigations on fire-gilding N2 - Fire-gilding is a historic technique for the application of golden layers on a number of different base materials utilizing a gold amalgam. This technique leaves a significant amount of Hg in the golden layer, giving archeometrists a reliable indicator to identify firegildings. Recent findings on presumably fire-gilded objects have shown in several cases significantly lower Hg content than previously studied objects. This prompted a synchrotron-based X-ray fluorescence investigation into the Hg distribution along the material–gilding interface, as well as a series of measurements regarding the Hg content development in fire-gilded samples during artificial aging. This work presents findings on laboratory-prepared fire-gildings, indicating an Hg enrichment at the interface of firegilded silver samples. Notably, such an enrichment is missing in fire-gilded copper samples. Further, it is confirmed that fire-gilded layers typically do not undercut an Hg bulk content of 5%. In this light, it seems improbable that ancient samples that contain <5% Hg are fire-gilded. The results presented in this study might lead to a non-destructive method to identify the Hg enrichment at the interface. This might be obtained by a combination of different non-destructive measurements and might also work unambiguously in samples in which the gold top layer is altered. KW - BAMline KW - X-Ray Fluorescence KW - Gilding KW - Depth profile KW - Archaeometry PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-552885 DO - https://doi.org/10.1111/arcm.12797 SN - 0003-813X SP - 1 EP - 14 PB - Wiley online library AN - OPUS4-55288 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bernhardt, Y. A1 - Csaszar, L. A1 - Dengiz, N. A1 - Fuchs, M. A1 - Gautzsch, T. A1 - Gohlke, Dirk A1 - Hahn-Jose, T. A1 - Heckel, Thomas A1 - Hillger, W. A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Ilse, D. A1 - Kiel, M. A1 - Labud, P. A1 - Schubert, F. A1 - Sommerhuber, R. A1 - Szewieczek, A. A1 - Waschkies, T. T1 - Richtlinie zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern N2 - Zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern werden mehrere verschiedene Methoden und Verfahren angewendet. Durch die unterschiedlichen Herangehensweisen werden oft unterschiedliche Prüfkopfpara-meter und Schallfeldgrößen ermittelt, was einen direkten Vergleich von Datenblättern erschwert. Für die Charakterisierung von Kontakt- und Tauchtechnikprüfköpfen hat sich ISO 22232-2:2021 bereits etabliert, allerdings ist diese Norm nicht auf die luftgekoppelten Wandlertechnologien direkt übertragbar. Daher erkannten Hersteller, Forschungseinrichtungen und Anwender den Bedarf an einer Richtlinie zur einheitlichen Charakterisierung von luftgekoppelten Wandlern. Gemeinsam arbeiten sie aktuell im Rahmen des Unterausschusses „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ der DGZfP an der Erstellung einer solcher Richtlinie mit dem Anspruch, die bestehende Normung um die luftgekoppelte Prüfung zu erweitern und somit die Vereinheitlichung der Charakterisierung dieser Wandler zu erleichtern. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den geplanten Inhalt der Richtlinie und über die Methoden zur akustischen Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern gegeben. Insbesondere werden verschiedene Methoden der Ermittlung von wichtigen Wandlerparametern wie z.B. Empfindlichkeit, Mittenfrequenz, Bandbreite, Fokusgröße und Fokusabstand dargestellt und verglichen. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Lutgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Prüfkopf KW - Charakterisierung KW - Richtlinie PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-552918 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-55291 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Gohlke, Dirk A1 - Bente, K. T1 - Luftultraschall mit Phased Array Technik N2 - Der Vortag berichtet über zwei Forschungsprojekte KALLUP (Vorrichtung zur Charakterisierung und Kalibrierung von luftgekoppelten Prüfköpfen) und PALUP (Phased-Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen). Projektpartner sind die BAM in Berlin und Hillger NDT. Die Phased-Array-Technik ermöglicht bekanntermaßen eine wesentlich flexiblere Anpassung der Ultraschallprüftechnik an unterschiedliche Prüfaufgaben als die klassische einkanalige Prüftechnik. Um diese Flexibilität auch bei berührungslosen Verfahren wie der Ankopplung über Luft zu erreichen, arbeiten die Partner BAM und Hillger NDT intensiv auf dem Gebiet. Entwickelt wurde ein achtkanaliger thermoakustischer Wandler, der als breitbandiger Phased-Array-Sender eingesetzt wird. Das Ziel im PALUP-Projekt ist die Entwicklung eines Phased-Array-Demonstrators mit Luftankopplung, wobei als Sender und Empfänger Sensoren aus zellulären Kunststoffmaterialien eingesetzt werden. Die Arrays erlauben durch das Umschalten der Elemente ein elektronisches Scannen, elektronisches Schwenken des Einschallwinkels und elektronisches Fokussieren, was bisher nur mit der Phased-Array-Technik mit Koppelmitteln möglich ist. Die Teilziele der BAM sind: die Entwicklung des Layouts für Array-Sender und -Empfänger, Auswahl des zellulären Kunststoffs für den Wandlerbau, Konzept und Bau des Sende- und Empfangssensors sowie die Charakterisierung der Sensoren. Die Teilziele von Hillger NDT sind: die Konzipierung der Prüfstrategie, Konzept und Bau der mehrkanaligen Sendetechnik, Konzept und Bau der mehrkanaligen Empfangstechnik, Entwicklung der Software für Datenerfassung. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Phased-Array-Prüfköpfe KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret PY - 2022 AN - OPUS4-55203 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Raab, A. A1 - Vogl, Jochen A1 - Solovyev, N. A1 - El-Khatib, Platt A1 - Costas-Rodriguez, M. A1 - Schwab, K. A1 - Griffin, E. A1 - Platt, B. A1 - Theuring, F. A1 - Vanhaecke, F. T1 - Isotope signature of iron, copper and zinc in mouse models (L66 and 5XFAD) and their controls used for dementia research N2 - Introduction: The influence of copper, iron and zinc concentrations on the formation of ß-amyloid plaques and neurofibrillary tangles in Alzheimer’s disease (AD) is widely discussed in the community. The results from human and animal studies so far are mixed with some studies showing a correlation and others not. From a number of studies, it is known that disease state and isotopic composition of essential elements can be coupled. Aim: The aim of the study was to identify changes in element content and isotopic composition in two transgenic mouse models used in AD research compared to their genetic WT relatives and to establish whether element content and isotopic signature between different laboratories is comparable. Methods: ß-amyloid (5xFAD) and tau overexpressing (L66) mice together with their matching wild-types were bred at dedicated facilities in accordance with the European Communities Council Directive (63/2010/EU). Serum and brain were sampled after sacrifice and the samples distributed among the participants of the study. The tissues were acid digested for total element determination and high-precision isotope ratio determination. Element content was determined by either sector-field or quadrupole-based inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS). For the determination of isotope ratios multi-collector ICPMS was used. Results: Total copper content was significantly higher for L66 and their matched WT compared to 5xFAD and WT. Brains of L66 mice contained more Fe in brain than their WT, Zn and Cu were not significantly different between L66 and WT. Whereas 5xFAD mice had a slightly lower Cu and slightly higher Zn concentration in brain compared to WT. The isotopic signature in brain of L66 mice for Fe was different from their controls, whereas Zn isotope ratios were influenced in 5xFAD mice compared to their WT. The Cu isotopic ratio did not seem to be influenced in either strain. In serum, the shifts were less pronounced. Conclusion: Even though neither Tau-protein nor amyloid precursor protein are known to be metal-dependent / -containing proteins, the overexpression of both influences the Fe, Cu and Zn metabolism in brain and to some extent also in serum as can be seen not only using total element determination but probably more clearly studying the isotopic signature of Fe, Cu and Zn. T2 - The International Conference of Trace Elements and Minerals (ICTEM) 2022 CY - Aachen, Germany DA - 05.06.2022 KW - Isotope ratio KW - Isotope delta value KW - Metrology KW - Alzheimer disease KW - Measurement uncertainty PY - 2022 AN - OPUS4-55204 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -