Erhalten von Farbbildern aus dem Schatten einer Probe

Ein Forscherteam der Universität Göttingen hat ein neues Verfahren entwickelt, um Röntgenbilder in Farbe zu erzeugen. In der Vergangenheit war die einzige Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung einer Probe und die Position ihrer Bestandteile mithilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse zu bestimmen, die Fokussierung der Röntgenstrahlen und das Scannen der gesamten Probe. Dies ist zeitaufwändig und teuer. Wissenschaftler haben jetzt einen Ansatz entwickelt, der es ermöglicht, ein Bild eines großen Bereichs aus einer einzigen Aufnahme zu erstellen, ohne dass Fokussieren und Scannen erforderlich sind. Die Methode wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Optik.

Im Gegensatz zum sichtbaren Licht gibt es für „unsichtbare“ Strahlung wie Röntgen-, Neutronen- oder Gammastrahlung keine vergleichbar leistungsfähigen Linsen. Unverzichtbar sind diese Strahlungsarten jedoch beispielsweise in der Nuklearmedizin und Radiologie sowie in der industriellen Prüfung und Materialanalyse. Einsatzgebiete der Röntgenfluoreszenz sind unter anderem die Analyse der Zusammensetzung von Chemikalien in Gemälden und Kulturgütern zur Feststellung von Echtheit, Herkunft oder Herstellungstechnik oder die Analyse von Bodenproben oder Pflanzen im Umweltschutz. Auch die Qualität und Reinheit von Halbleiterbauteilen und Computerchips kann mittels Röntgenfluoreszenzanalyse überprüft werden.

Die Wissenschaftler nutzten für ihr neues Verfahren eine von PNSensor in München entwickelte Röntgen-Farbkamera und ein neuartiges Bildgebungssystem, das im Wesentlichen aus einer speziell strukturierten, goldbeschichteten Platte zwischen Objekt und Detektor besteht, wodurch die Probe einen Schatten wirft . Das im Detektor gemessene Intensitätsmuster gibt Aufschluss über die Verteilung der fluoreszierenden Atome in der Probe, die dann mit einem Computeralgorithmus entschlüsselt werden können. Dieser neue Ansatz bedeutet, dass die Platte im Gegensatz zur Verwendung eines Röntgenobjektivs sehr nahe am Objekt oder Detektor sein kann, was diese Methode zu einer praktischen Methode macht.

„Wir haben einen Algorithmus entwickelt, mit dem wir schnell und robust für jede Röntgenfarbe gleichzeitig ein scharfes Bild erstellen können“, erklärt Erstautor Dr. Jakob Soltau, Postdoktorand am Institut für Röntgenphysik der Universität Stuttgart Göttingen.

Co-Autor Paul Meyer, Doktorand am selben Institut, ergänzt: „Die Optik ist einfach nicht mit normalen Objektiven zu vergleichen, sie wurden nach unseren genauen Vorgaben von einer neuen Firma in der Schweiz gefertigt.“ Das auf Nanostrukturen spezialisierte Start-up-Unternehmen XRNanotech wurde von Dr. Florian Döhring gegründet, der seinen Ph.D. an der Universität Göttingen.

Forschungsgruppenleiter Professor Tim Salditt fasst zusammen: „Als nächstes wollen wir diesen Ansatz auf die dreidimensionale Bildgebung biologischer Proben ausweiten sowie Phänomene in der Bildgebung wie die inelastische Streuung von Röntgenstrahlen, Neutronen oder Gammastrahlung in der Nuklearmedizin erforschen. “