Forschungsteam entwickelt neues Verfahren für Röntgenfarbaufnahmen
Farbbilder aus dem Schattenwurf
Ein Forschungsteam der Universität Göttingen hat ein neues Verfahren für Röntgenfarbaufnahmen entwickelt. Um nicht nur die chemischen Elemente einer Probe durch Röntgenfluoreszenzanalyse zu bestimmen, sondern auch deren räumliche Verteilung, muss bislang die genutzte Röntgenstrahlung fokussiert und die Probe aufwendig abgerastert werden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben nun einen Ansatz entwickelt, wie ein großflächiges Bild ganz ohne Fokussierung und Rasterung mit einer einzigen Belichtung aufgenommen werden kann. Das Verfahren wurde in der Fachzeitschrift Optica veröffentlicht.
Künstlerische Darstellung, die zeigt, wie ein Bild mit der neu entwickelten Methode erzeugt wird. Die fluoreszierenden Atome in der Probe (links) emittieren aufgrund der Röntgenanregung zwei Farben, Grün und Magenta. Das graue runde Objekt stellt eine Optik dar, die einen Schatten auf den Detektor wirft. Der Algorithmus erzeugt dann ein tatsächliches Bild mit zwei Farben, deren Intensität die Dichte der fluoreszierenden Atome in der Probe darstellt.
Markus Osterhoff
Im Gegensatz zum sichtbaren Wellenlängenbereich gibt es für „härtere“ Strahlung wie Röntgen-, Neutronen- oder Gammastrahlung keine vergleichbar leistungsfähigen Linsen. Diese Strahlungsarten werden beispielsweise in der Nuklearmedizin und der Radiologie benötigt, aber auch bei industriellen Prüfmethoden und in der Materialanalyse. Die Bestimmung der chemischen Elementzusammensetzung durch Röntgenfluoreszenz nutzt man unter anderem bei der Untersuchung von Gemälden und Kulturgütern, um Echtheit, Herkunft oder Herstellungstechnik zu bestimmen, oder bei der Analyse von Bodenproben oder Pflanzen im Umweltschutz. Auch die Qualität und Reinheit von Halbleiterbauelementen und Computerchips lässt sich mit der Röntgenfluoreszenzanalyse überprüfen.
Für ihren neuen Ansatz nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine von der Firma PN Sensor in München entwickelte Röntgenfarbkamera und ein neuartiges abbildendes System, das im Wesentlichen aus einer speziell strukturierten und mit Gold beschichteten Platte zwischen Objekt und Detektor besteht, die einen Schattenwurf der Probe erzeugt. Das gemessene Intensitätsmuster in der Detektorebene gibt Aufschluss über die räumliche Verteilung der fluoreszierenden Atome in der Probe, die dann mit einem Computeralgorithmus entschlüsselt werden kann. Da die Platte im Gegensatz zu einer Röntgenlinse sehr nah an Objekt oder Detektor gebracht werden kann, wird das Verfahren praktikabel.
„Wir haben einen Algorithmus entwickelt, der es uns erlaubt, schnell und robust ein scharfes Bild zu errechnen, und zwar gleichzeitig für jede Röntgenfarbe“, erläutert Erstautor Dr. Jakob Soltau, Postdoktorand am Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen. Co-Autor Paul Meyer, Doktorand am selben Institut, ergänzt: „Die Optiken sind kaum mit normalen Linsen vergleichbar, sie wurden nach unseren Vorgaben von einem jungen Unternehmen in der Schweiz lithografisch gefertigt.“ Dieses auf Nanostrukturen spezialisierte Startup, XRNanotech, wurde von Dr. Florian Döhring, einem Absolventen der Universität Göttingen, gegründet. Forschungsgruppenleiter Prof. Dr. Tim Salditt erklärt abschließend: „Als Nächstes wollen wir den Ansatz zur dreidimensionalen Abbildung biologischer Proben erweitern, aber auch die Abbildung sogenannter inelastischer Streuung von Röntgen-, Neutronen oder Gammastrahlung in der Nuklearmedizin wäre hochinteressant.“
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Zuletzt betrachtete Inhalte
Kristallographie für unförmige Kristalle - Fortschrittliche Algorithmen und ein außergewöhnlicher Röntgenlaser können die Strukturen von nicht ganz so perfekten Materialien aufgedecken
Genetische Stabilität: Zweischneidiges Schwert für Haie - Haien wird schon lange eine außergewöhnliche niedrige Krebsrate nachgesagt
5 Mio. Euro für Münchner Proteinanalytik-Spezialisten - Start-up Dynamic Biosensors gewinnt BayBG als Neu-Investor
KI in der Medizin: Neuer Ansatz für effizientere Diagnostik - Neues KI-Tool kann anhand von Bildgebungsdaten auch wenig häufige Krankheiten im Magen-Darm-Trakt erkennen
Sartorius schließt Übernahme der Chromatographie-Sparte von Novasep ab - Umsatzprognose für 2022 aufgrund der Akquisition aktualisiert
Gründe der Rauheit - Ursprünge der Beschaffenheit von Oberflächen untersucht
SpinDiag erhält 1,6 Mio. EUR Seedfinanzierung - Point-of-care Screening-System für Antibiotika-Resistenzen soll klinisch getestet werden
BASF erforscht im Auftrag der Europäischen Chemikalienagentur Alternativmethoden für Tierversuche - Anzahl der Tierversuche für Sicherheitsbewertungen chemischer Stoffe soll weiter reduziert werden
