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TU Berlin

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Forschung

Röntgenholografie stoppt Verwackeln

Freitag, 14. Februar 2014

Verfahren macht das Fotografieren ultraschneller Prozesse möglich

Als Testobjekte nutzten die Forscher unter anderem den Umriss eines Geckos, der 10 000-fach verkleinert in eine Goldfolie einstrukturiert wurde. Das ganze Testobjekt hat mit sechs Mikrometern Durchmesser etwa die Größe eines roten Blutkörperchens. Die kle
Lupe

Ein Team um Prof. Dr. Stefan Eisebitt, der das TU-Fachgebiet Nanometeroptik und Röntgendiffusion leitet sowie gleichzeitig am Helmholtz-Zentrum Berlin zum Thema „Funktionale Nanomaterialien“ forscht, hat ein neues holografisches Verfahren entwickelt, das „nicht verwackelte“ Aufnahmen von Objekten im Nanometerbereich erlaubt. Es benutzt dafür eine „bildstabilisierte Röntgenkamera“.

Stefan Eisebitt erklärt: „So wie ein lichtstarkes Objektiv am Fotoapparat auch bei schwacher Beleuchtung noch scharfe Bilder ermöglicht, ermöglicht auch hier ein optisches Element, das Röntgenlicht effizienter zu nutzen. Gleichzeitig haben wir diese Röntgenlinse fest mit dem abzubildenden Objekt gekoppelt, sodass Vibrationen keine Rolle mehr spielen und das Bild stabilisiert wird.“

Die Effizienz des neuartigen Verfahrens beruht auf dieser fokussierenden Röntgenoptik, die mit dem abzubildenden Objekt fest verbunden ist. Dadurch liefert das Verfahren zwar zunächst eine unscharfe Abbildung, diese kann im Nachhinein jedoch fokussiert werden.

Kontrastarme oder sich bewegende Nanoobjekte können damit deutlich besser abgebildet werden. Für die Röntgenholografie wird Licht mit im Gleichtakt schwingenden elektromagnetischen Wellen benötigt, wie es Laser oder Synchrotronquellen wie BESSY II produzieren. Bei dem verwendeten holografischen Verfahren fällt ein Teil des Röntgenlichts auf das abzubildende Objekt und ein weiterer Teil durchdringt normalerweise eine Lochblende, die sich seitlich neben dem Objekt befindet: Dies ist die Referenzwelle. Durch die Überlagerung beider Wellen entsteht ein Hologramm, welches von einem Detektor aufgezeichnet wird. Eine Abbildung des beleuchteten Objekts wird dann aus dem Hologramm am Computer rekonstruiert. Der Trick: Die Unschärfe aus einem Hologramm lässt sich rechnerisch präzise korrigieren. Durch die effizientere Optik können Belichtungszeiten drastisch reduziert werden. So eignet sich die Methode nun besser, um Schnappschüsse von ultraschnellen Prozessen zu ermöglichen. Als Testobjekte nutzten die Forscher den Umriss eines 10 000-fach verkleinerten Geckos. Die detaillierte Veröffentlichung erschien am 7. 1. 2014 im Fachmagazin „Nature Communications“.

tui

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