Fourier-Ptychografie Virtuelle Linse verbessert Röntgenmikroskopie

Besonders interessant für biologische Proben

Andererseits wird auch erfasst, wie das Licht abgelenkt wird. Die Fachleute sprechen von Absorptions- und Phasenkontrast. »Unsere Methode liefert den Phasenkontrast, der sonst nur schwer zu erhalten ist, praktisch gratis mit«, sagt Ana Diaz, Strahllinienwissenschaftlerin am PSI. »Dadurch ist die Qualität der Bilder viel besser.« Der Phasenkontrast ermöglicht es sogar, Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften der untersuchten Probe zu ziehen, was mit normaler Bildgebung in der Regel nicht gelingt.

Besonders interessant für biologische Proben

In ihren Experimenten war die untersuchte Probe der Forschenden ein Detektorchip. In Zukunft könnte die neue Methode zum Beispiel aufzeigen, wie ein Katalysator bei hohen Temperaturen arbeitet, wenn man ein Gas hinzufügt, oder wann und wie ein Metall unter Druck bricht. Aber auch Gewebe und Zellverbände könnten damit besser untersucht werden. Davon erhoffen sich die Forschenden neue Erkenntnisse über die Entstehung von Krankheiten wie Alzheimer oder Hepatitis. »Biologische Proben haben normalerweise keinen guten Absorptionskontrast. Hier sorgt der Phasenkontrast für eine wesentliche Steigerung der Bildqualität«, erklärt Diaz die Vorzüge der neuen Methode. Zudem vermuten die Forscher, dass die Fourier-Ptychografie schonender ist als bisherige Verfahren. »Ein Vergleich mit der normalen Röntgenmikroskopie deutet darauf hin, dass die neue Methode eine geringere Strahlendosis erfordert, weil sie effizienter ist«, sagt Wakonig. »Dies könnte für Untersuchungen von biologischen Proben besonders interessant sein.«

Aufgebaut hat das Forscherteam seine Demonstrationsanlage an der Strahllinie cSAXS der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS. »Die Experimente sind zurzeit noch recht aufwändig und brauchen viel Zeit«, sagt Diaz. Damit das neue Verfahren funktioniert, müssen die verwendeten Röntgenstrahlen sich in einer Art Gleichklang befinden, die Forscher sagen: Sie müssen kohärent sein. Solche Experimente erfordern derzeit Großforschungsanlagen wie die SLS. Wakonig untersucht aber auch, ob sich das Verfahren mit weniger Kohärenz realisieren lässt. Könnte man Proben auf diese Weise mit einer üblichen Laborquelle für Röntgenstrahlung untersuchen, würden sich viele weitere Anwendungsbereiche erschließen.