Forschende der Universitäten Göttingen und Hamburg haben einen bedeutenden Fortschritt in der Röntgenbildgebung erzielt, indem sie das weltweit kleinste Röntgen-Interferometer entwickelt haben. Diese Innovation spielt eine zentrale Rolle in der Physik und eröffnet neue Perspektiven in der biologischen Bildgebung.
Das neue Interferometer misst die Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Atomkernen und basiert auf dem Prinzip des Doppelspalt-Experiments. Die beiden Spalte des Interferometers sind dabei nur 50 Nanometer voneinander entfernt. Dies ermöglicht eine besonders präzise Messung und Analyse der Röntgenstrahlen, die in der Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Photonics veröffentlicht wurde, umfassend dokumentiert ist.
Technologische Details und Experiment
Das Experiment wurde an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) in Grenoble, Frankreich, durchgeführt. Im Rahmen der Untersuchung wurden Atome des Eisen-Isotops 57Fe in einen der Spalte eingebracht. Die Messung erfolgte größtenteils mit einzelnen Photonen der Röntgenstrahlung. Hierbei durchquert jedes Photon beide Spalte gleichzeitig, bevor es in einem Spalt mit den Atomkernen interagiert.
Die erzeugten Muster hinter den Spalten sind entscheidend für die Bestimmung der Lichtbrechung. Diese Brechung von Röntgenstrahlen hat erhebliche Relevanz für die Röntgen-Phasenkontrast-Bildgebung, die es ermöglicht, detailreiche 3D-Bilder von biologischen Proben zu liefern.
Zukünftige Anwendungen
Das neu entwickelte Interferometer eröffnet vielversprechende Perspektiven für die Messung des Brechungsindex verschiedener Elemente. In naher Zukunft könnten darüber hinaus integrierte optische Schaltkreise für Röntgenstrahlung entwickelt werden. Dies könnte die Effizienz und Präzision in der Bildgebung weiter steigern und hat das Potenzial, die wissenschaftliche Forschung und medizinische Diagnostik grundlegend zu beeinflussen.
Bezugnehmend auf die Fortschritte in der bildgebenden Diagnostik ist auch die Magnetresonanztomographie (MRI) erwähnenswert. Diese Technik verwendet starke Magnetfelder und hat sich als nicht-invasives Verfahren etabliert, um die Anatomie und Funktion von inneren Organen darzustellen. Dabei nutzt die MRI das 1H MR-Signal von Wasser- und Lipidmolekülen und erstellt 2D- oder 3D-Bilder biologischer Objekte. Sie eignet sich zur Untersuchung und Visualisierung der Anatomie, Funktion und des Stoffwechsels von Organen, Tieren, Pflanzen und Menschen.
Zusammenfassend ist das neu entwickelte Röntgen-Interferometer von Göttingen und Hamburg ein bedeutender Schritt in der Forschung. Die weitreichenden Möglichkeiten, die durch diese Technologie eröffnet werden, könnten nicht nur die Grundlagenforschung revolutionieren, sondern auch direkte Auswirkungen auf medizinische Anwendungen haben. Mehr zu den Details des Interferometers und dessen Wirkung in der Radiologie können Sie bei Universität Göttingen nachlesen, während weitere Informationen zur aktuellen Forschung im Bereich der medizinischen Bildgebung unter TUM Bioengineering verfügbar sind.