Röntgenmikroskopie

Question 1

Welche Arten von Röntgenmikrsokopen gibt es? Wie werden diese allgemein unterschieden?

Answer 1

1) Scanning Transmission X-ray Microsopy (STXM)
- Photoelektronen und Fluoreszenzphotonen gemessen, sowie die durchgestrahlte Röntgenstrahlen

2) Transmission X-ray Microscopy (TXM)
- Polychromatische Röntgenstrahlung durch Probe gestrahlt

3) X-ray Photoemission Electron Microscopy (XPEEM)
- Photoelektronen werden abgebildet

Unterscheidung: Vollfeld Abbildung oder Rasterbild

Question 2

Wie sind die Auflösungen von Licht-, Röntgen- und Elektronenmikroskop?

Answer 2

Auflösung:

Elektronmikroskop > Röntgenmikroskop > Lichtmikroskop

• Dafür können Röntgenmikroskope auch innere Strukturen vermessen

Question 3

Wodurch wird die Auflösung eine Röntgenmikroskops bestimmt?

Wodurch wird der minimale Abstand bestimmt?

Answer 3

• Röntgenmikroskope nutzen Zonenplatten als Linsen
• Die Manufaktur dieser bestimmt die räumliche Auflösung (~ 15-40 nm)
• Detektoren sind z.B. CCD Kameras
• Minimaler Abstand bestimmt durch Streuvektor
  L = 2π/Δk = λ / (2*sin(α)) (Wie bei Abbe)

Question 4

Welche Linsen können für ein Röntgenmikroskop verwendet werden?

Answer 4

weiche Röntgenstrahlung

• Zonenplatten (besitzen ebenfalls “Farbfehler” und können daher auch als Monochromat verwendet werden)
• Mikrozonenplatten fokussieren 1. Ordnung für das Bild

(Als Kondensor auch Kapillaren; keine Wellenlängenselektion; Strahl fokussiert)

harte Röntgenstrahlung

• Röntgenlinsen (Luftlinsen/konkav) aus Aluminium
• mehrere hintereinander

Question 5

Wie ist ein Röntgenmikroskop aufgebaut bzw. welche Bestandteile sind nötig?

Answer 5

• Quelle (Synchrotron / Undulator oder für Labore: Laser-Plasma-Quellen)
• Planspiegel (Strahlweiterleitung/umleitung)
• Kondensorzonenplatte
• Objekt
• Objektivzonenplatte
• CCD Detektor

Question 6

Warum lassen sich biologische Proben mit Röntgenmikroskopie untersuchen?
Welche Methoden gibt es?

Answer 6

Biologische Proben haben gegenüber Wasser einen Kontrast, da die Zellstrukturen zusätzlich zu der O-Kante des Wassers auch N- und C-Kanten aufweisen

Methoden:

1) Amplitudenkontrast
2) Phasenkontrast (Phasenplatte & Phasenring)

Question 7

Nennen Sie Anwendungen für die Untersuchung mit einem Röntgenmikroskop

Answer 7

• Mikroprozessoren untersuchen

Biologische Proben:

• 3D Rekonstruktion von Zellbestandteile & Organellen (Tomographie)
• Virenuntersuchung

Question 8

Was ist das Problem vom Röntgenmikroskopen in Laboren? Was sind Vorteile?

Answer 8

Vorteile:

• Wellenlänge im “Wasserfenster” -> biologische Proben
• Auflösung bei ~ 30 nm
• 3D Imaging möglich

Problem:

• Laborquellen haben zu wenig Kohärenz oder sind nicht geeignet (z.B. HHG Quellen)
• Kohärentes Licht besitzt einen besseren Wirkungsgrad
• Außerdem ist die Energieverteilung bereits zu Beginn schmaler -> weniger ausselektiert