idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
idw - Informationsdienst
Wissenschaft
Röntgenstrahlung ist meist ungerichtet und schwer zu leiten. Röntgenphysiker der Universität Göttingen haben eine neue Methode entwickelt, mit der die Röntgenstrahlen genauer in eine Richtung abgestrahlt werden können. Dazu verwenden die Wissenschaftler eine Struktur von dünnen Schichten aus Materialien verschiedener Elektronendichte, um die erzeugten Strahlen gleichzeitig abzulenken und zu bündeln. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.
Für die Erzeugung von Röntgenstrahlung in gewöhnlichen Röntgenröhren prasseln Elektronen, die durch Hochspannung beschleunigt wurden, auf eine Metallanode. Durch die Atome im Metall werden die Elektronen in ihren „Bahnen“' abgelenkt und abgebremst, oder die Elektronen regen die Metallatome durch Stöße zur Abstrahlung an. Sowohl das Abbremsen der Elektronen als auch die Anregung der Metallatome führen dazu, dass Röntgenstrahlung ausgesandt wird. Leider wird die Strahlung in alle Richtungen gleichermaßen ausgesendet und lässt sich anschließend nur schwer wieder zu einem gerichteten Strahl bündeln. Außerdem sind die Wellenzüge der Röntgenstrahlung völlig zufällig und ungeordnet.
Physiker am Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen haben nun einen neuartigen Effekt beobachtet, wenn man die Anode durch eine geeignete Struktur von dünnen Schichten aus Materialien verschiedener Elektronendichte ersetzt. Dabei müssen die Schichtdicken der „Sandwichstruktur“ einige Millionstel Millimeter betragen. Wählt man eine besondere Abfolge der Schichten, so können die Röntgenstrahlen geleitet werden. „Prasseln die beschleunigten Elektronen auf diese Sandwichstruktur, so ändert sich das Winkelspektrum der erzeugten Röntgenstrahlung“, sagt Malte Vassholz, Erstautor der Arbeit, „die erzeugte Röntgenstrahlung wird gleichzeitig in eine bestimmte Richtung geleitet“.
Durch detaillierte numerische Rechnungen lassen sich die Ergebnisse im Modell nachvollziehen und für eine gegebene Wahl der Struktur berechnen. „Durch Optimierung der Struktur ließe sich der Effekt unseren Rechnungen nach weiter steigern und für die Erzeugung von Röntgenstrahlung mit höherer Brillanz nutzen“, ergänzt Prof. Dr. Tim Salditt. Dabei besteht die Hoffnung, dass Röntgenmessungen, die bislang nur an großen Beschleunigern wie dem Elektronensynchrotron in Hamburg möglich sind, zum Teil auch „ins Labor“ geholt werden können. „Besonders interessant sind Anwendungen der Röntgenbildgebung mikroskopisch kleiner und kontrastschwacher Objekte wie zum Beispiel weiche biologische Gewebe“, so Salditt.
Prof. Dr. Tim Salditt
Georg-August-Universität Göttingen
Institut für Röntgenphysik
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 39 29918 / Sekr. 0551 39 25556
tsaldit@gwdg.de
www.roentgen.physik.uni-goettingen.de
Malte Vassholz, Tim Salditt. Observation of electron-induced characteristic x-ray and bremsstrahlung radiation from a waveguide cavity. Science Advances (2021). Doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.abd5677
Künstlerische Darstellung des Forschungsprojekts: Die Röntgenstrahlen (violett) werden erzeugt und a ...
Foto: Julius Hilbig
Prof. Dr. Tim Salditt (links) und Malte Vassholz
Foto: Universität Göttingen
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Physics / astronomy
transregional, national
Research results
German
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
