|
Neues Verfahren für Röntgenfarbaufnahmen |
 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.
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.“
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=6960
Quelle: Georg-August-Universität Göttingen (01/2022)
Publikation:
Jakob Soltau et al. Full-field x-ray fluorescence imaging using a Fresnel zone plate coded aperture. Optica 2022. https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-10-1-127&id=525418. |
