AT394907B - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von biologischen materialien - Google Patents

Description

AT 394 907 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von biologischen Materialien, wobei das zu untersuchende Präparat mit monochromatischen, von einer punkt- bzw. kreisförmigen Strahlungsquelle, vorzugsweise mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm, ausgesandten Röntgenstrahlen beleuchtet wird und der unter kleinen Winkeln gestreute Anteil (Intensität) der durchtretenden Strahlung gemessen und ausgewertet wird. Derartige Verfahren dienen insbesondere zur Messung von Größe, Orientierung und Dichte von Mineralkristallen in biologischem Gewebe und Gewebsersatzmaterial. Dabei wird die Intensität eines Röntgenstrahls, der unter kleinen Winkeln in der Probe gestreut wird, gemessen und ausgewertet. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche Vorrichtung zur Untersuchung von biologischen Materialien, welche Vorrichtung eine Strahlenquelle, eine Probenhaiteeinrichtung und zumindest einen insbesondere ortsauflösenden Strahlendetektor aufweist.

Die biomechanische Festigkeit von biologischem Material wie z. B. Knochen und Zähnen wird durch die Ablagerung von Mineralkristallen in der extrazellulären organischen Matrix erreicht. Dabei ist sowohl die Menge und Dichte des kristallinen Materials als auch die Größe und Anordnung der einzelnen Kristallite von Bedeutung. Erkrankungen, die Störungen des Mineralisations- oder Demineralisationsvorganges bewirken, können zu einer Verminderung der mechanischen Eigenschaften des Gewebes und in Folge z. B. zu Frakturen führen. Die übliche histomorphometrische Beurteilung von Biopsien liefert vor allem Informationen über die zellulären Bestandteile sowie Struktur- und Umbauparameter. Diese Daten müssen durch Methoden, die exakte Aufschlüsse über Dichte, Größe und Zusammensetzung des Mineralanteils liefern, erweitert werden.

Bisher werden Dichteunterschiede von Mineral im biologischen Gewebe und Ersatzmaterial mit mikroradiographischen Techniken untersucht, wobei die Absorption des die Probe durchtretenden Strahls gemessen wird. Durch Anwendung einer Scanning-Densitometrie kann auch die Mineraldichte bzw. -Verteilung nachgewiesen werden, wobei die Auflösung in der Größenordnung von Mikrometern liegt. Die Dicke einzelner Mineralkristalle beträgt jedoch meist nur wenige Nanometer. Aussagen über Struktur, Größe und Anordnung der einzelnen Kristalle sind daher nicht möglich.

Die Gitterstruktur des Minerals kann mit konventioneller Röntgenbeugung untersucht werden. Dabei ist die Größe der einzelnen Kristallite nur indirekt aus der Verbreiterung der Beugungslinien ableitbar. Die Kristallgrößen bestimmt mit konventioneller Röntgenbeugung sind daher unsicher, weil auch Gitterdefekte und Verzerrungen die Beugungslinien verbreitern und es dabei kaum möglich ist, Verbreiterungen auf Grund der Kristalldicke von solchen Artefakten zu trennen.

Mit hochauflösenden elektronenmikroskopischen Techniken ist es zwar möglich, einzelne Kristallite sichtbar zu machen und deren Größe und Anordnung zu untersuchen. Für die Elektronenmikroskopie ist jedoch eine aufwendige Probenpräparation in mehreren Schritten erforderlich, wodurch der Mineralanteil verändert werden kann. Außerdem bestehen erhebliche technische Schwierigkeiten in der Herstellung von Ultradünnschnitten, die mit der Härte und Sprödigkeit von mineralisiertem Gewebe Zusammenhängen. Aus diesem Grunde werden elektronenmikroskopisch meist Proben in frühen Mineralisationsstadial untersucht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die angeführten Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden und eine für andere Anwendungsgebiete bereits bekannte Technik, die Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), so weiter zu entwickeln, daß Anordnung und Größe der Kristalle in biologischem Gewebe und dessen Ersatzmaterial bestimmt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Untersuchung von Mineralkristallen in biologischem Gewebe, insbesondere in Knochen und Zähnen, sowie in Gewebsersatzmaterial eine Messung der durch das Präparat durchtretenden streuwinkelabhängigen Strahlungsintensität in einer Richtung, vorzugsweise in mehreren Richtungen in einer Ebene, insbesondere über die gesamte Ebene bzw. Fläche, senkrecht zur Strahlungsachse erfolgt, wozu vorteilhafterweise die Probe zur Abtastung in einer Ebene senkrecht zur Strahlungsrichtung verschoben bzw. verdreht wird, daß die streuwinkelabhängige Intensität im Bereich großer Streuwinkel (über etwa 10*^ rad) durch eine der 4. Potenz des Streuwinkels oder der 4. Potenz des Sinus des halben Streuwinkels verkehrt proportionalen Funktion (P.q"^, wobei q = 4π/λ sin Θ/2) angenähert und gegebenenfalls mit dieser Funktion extrapoliert wird, daß die streuwinkelabhängige Intensität im Bereich kleiner Streuwinkel (unter etwa 3 x 10'^ rad) durch ein dem Streuwinkel oder dem Sinus des halben Streuwinkels verkehrt proportionale Funktion angenähert (Rq_1) und gegebenenfalls mit dieser Funktion extrapoliert wird, und daß zur Bestimmung eines der Dichte des Präparates proportionalen Wertes das Intergral der mit dem Quadrat des Streuwinkels oder dem Quadrat des Sinus des halben Streuwinkels multiplizierten streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) ermittelt wird (K = J0°° q%(q)dq), wobei die zur Integration herangezogene Streukurve von den gemessenen Meßwerten und den durch die verwendeten Funktionen sich ergebenden Näherungs- bzw. Extrapolationswerten für die kleinen und großen Streuwinkel gebildet wird. Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung von Mineralkristallen in biologischem Gewebe, insbesondere in Knochen und Zähnen, sowie von Gewebsersatzmaterial, als Strahlenquelle eine punkt- bzw. kreisförmige Röntgenstrahlenquelle vorgesehen ist, deren Winkeldivergenz weniger als 1 mrad beträgt, wobei zur Ausblendung der durch einen Monochromator tretende Röntgenstrahlen zumindest eine kreis- bzw. vieleckförmige Blende zwischen der Strahlenquelle und der -2-

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Probenhaiteeinrichtung vorgesehen ist, daß die Probenhaiteeinrichtung bzw. der Strahlendetektor in zu der Strahlungsrichtung senkrechten Ebenen relativ zueinander verschiebbar und/oder rotierbar angeordnet sind und daß dem Strahlendetektor Integriereinrichtungen zur Berechnung des Integrales der streuwinkelabhängigen Intensität zugeordnet sind.

Erfindungsgemäß können Messungen mit Präparaten bis ca. 1 mm Dicke durchgeführt werden und es ist z. B. möglich, native Knochen, deren Dicke unter diesem Wert liegt, direkt, ohne chemische Vorbehandlung zu untersuchen. Es ist möglich, auch in Präparaten, wie sie bei der histologischen Aufarbeitung von Knochengewebe für diagnostische Zwecke üblich sind, direkt Kristallgröße und -anordnung zu bestimmen. Da Schnittdicken bis zu 1 mm möglich sind, können alle histologischen Präparationstechniken zur Probenerstellung eingesetzt werden. Besonders eignen sich Hartmikrotomschnitte und Sägedünnschliffe, die in der osteologischen Diagnostik am gebräuchlichsten sind.

Mit SAXS können Strukturen im Größenbereich von 0,5 bis 50 nm beobachtet werden: das entspricht gerade der typischen Größe von Mineralkristallen in biologischem Gewebe wie Knochen oder Zähnen. In diesem Falle stammt außerdem der wesentliche Anteil des Streukontrastes vom Mineral, sodaß dieses selektiv untersucht werden kann. Die Auswertung der beim Meßvorgang erhaltenen Strukturfunktion liefert Aufschlüsse über Größe, Anordnung und Orientierung der Mineralkristalle, sowie über die Dichte und die innere Oberfläche des Mineralanteils im Gewebe. Weiters läßt sich die Probe senkrecht zum Strahl verschieben, sodaß die Kristallanordnung an verschiedenen Stellen eines Präparates gemessen werden kann. Das ermöglicht z. B. die Erfassung von Unterschieden zwischen normalen und pathologisch veränderten Teilen einerProbe.

Bevorzugt ist, wenn zur Ermittlung eines dem mittleren Durchmesser der mikrostrukturellen Bestandteile des

Präparates entsprechenden Wertes die Proportionalitätskonstante der Näherungsfunktion P.q^ durch Anpassung an die gemessene streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) für große Sfreuwinkel ermittelt wird und der Quotient aus dem der Dichte des Präparates proportionalen Wert und dies»- Proportionalitätskonstanten gebildet wird. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der erhaltene proportionale Wat ins Verhältnis zu einem an einer Probe mit bekannter Dichte gemessenen bzw. erhaltenen Wat gesetzt wird und das omittelte Verhältnis zur Berechnung der absoluten Dichte weiterer Präparate herangezogen wird.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß die Proportionalitätskonstante da Näherungsfunktion da streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) für große Streuwinkel als der spezifischen Oberfläche (Fläche pro Gewichtseinheit) proportionaler Wert herangezogen und ausgewatet wird, wobei da erhaltene proportionale Wert ins Verhältnis zu einem an einer Probe mit bekannter spezifischer Obafläche gemessenen bzw. erhaltenen Meßwert gesetzt wird und das Verhältnis zur Berechnung da absoluten spezifischen Oberfläche weiterer Präparate herangezogen wird. Damit werden wesentliche Aussagen über die Proben gewonnen.

Eine spezielle Auswertung ist möglich, wenn bei einer Messung in mehreren Richtungen senkrecht zum Strahl für jede Richtung die streuwinkelabhängige Intensität (I(q)) bestimmt und aufgezeichnet wird und daß Linien gleicher Intensität in dieser Ebene ermittelt werden, deren Anisotropie bzw. Abweichung von Kreisform als Maß für die Vorzugsorientierung der Mineralkristalle bzw. der mikrostrukturellen Bestandteile des Präparates herangezogen wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eigibt sich, wenn zur Voänderung der Winkeldivergenz die Probenhaiteeinrichtung in Bezug auf die Strahlungsquelle verschiebbar bzw. verfahrbar angeordnet ist, wobei vorteilhafterweise der Abstand zwischen dem Präparat und dem Detektor etwa auf das 10^-fache des vorzugsweise zwischen 0,1 mm bis 1 mm liegendoi Durchmessers der punktförmigen Strahlenquelle eingestellt ist bzw. wenn die Probenhaiteeinrichtung einen mit einem Schrittmotor versehenen, insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Strahlungsrichtung verfahrbaren, Probenträger für das Präparat aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Fig. 1 zeigt einen prinzipiellen Meßaufbau, Fig. 2 eine Streukurve, Fig. 3 Höhenschichtenlinien der Intensität und Fig. 4 ein Schema einer Röntgenkleinwinkelapparatur.

In Fig. 1 ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens skizziert Ein annähernd monochromatischer, fein gebündelter Röntgenstrahl (1) trifft auf das Präparat (2) auf. Das Präparat wird mit Hilfe von computergesteuerten Schrittmotoren (3) in der Ebene senkrecht zum Strahl (1) verschoben. Das ermöglicht beispielsweise Untersuchungen der Mineralkristalle an verschiedenen Stellen einer Probe, z. B. in Abhängigkeit der Entfernung von einer Bruchstelle oder einem Implantat. Der das Präparat ungebeugt durchdringende Strahl wird von einem Strahlenfänger (4) gestoppt, die unter kleinen Winkeln gebeugte Intensität (I) von einem ortsauflösenden Detektor (5) als Funktion des Streuwinkels (Θ) aufgenommen.

Die Auswertung der da streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) entsprechenden Kurve zur Bestimmung der Dicke (T) von nadelförmigen Mineralkristallen ist in Fig. 2 erläutert. Als Hilfsgröße wird q = (4πΑ) sin Θ/2 definiert, wobei (λ) die Wellenlänge der einfallenden Strahlung und (Θ) der Streuwinkel sind. In Fig. 2 ist (I) gegen (q) im doppellogarithmischen Maßstab aufgezeichnet. In einen Bereich nahe q = q^, kann die Kurve als

Pq'^ dargestellt werden, bei kleineren q-Werten (nahe q = qg) als Rq'* . p und R sind die Anpassungskoeffizienten, mit denen die Näherungskurven an die gemessene Kurve (I(q)) angepaßt werden. -3-

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Erfmdungsgemäß wird nun eine Größe (K) nach folgender Vorschrift berechnet: Zwischen und qj nehme man die in der Messung erhaltenen Werte (I(q)) und außerhalb extrapoliere man (I(q)) jeweils mit Pq"^ für q > q^ und Rq'l für q < qQ und errechne mit Hilfe eines geeigneten numerischen Verfahrens K=J0°° q%(q)dq, welcher

Wert auf Grund der allgemeinen Röntgenstreutheorie (siehe A. Guinier - A. Foumet, gemäß "Small-Angle Scattering of X-rays", J. Wiley & Sons, New York, 1955, S. 18) dem Volumen (V) der streuenden Objekte proportional ist. Da näherungsweise nur der Mineralanteil des organischen Gewebes oder Gewebsersatzmaterials zur Streuung beiträgt, ist (K) somit der Mineraldichte des Präparates proportional.

Durch Vergleich mit einer bekannten Referenzprobe lassen sich aus (K) der Mineralanteil in der Probe und aus (P) die spezifische Oberfläche des Minerals bestimmen. Letzteres folgt aus dem Porod-Gesetz (siehe A. Guinier - A. Foumet, S. 17), wonach (P) der Oberfläche (S) der streuenden Objekte proportional ist.

Weiters ergibt sich aus dem Porod-Gesetz, daß Κ/πΡ = V/S ist Für etwa nadelförmige Kristalle mit Durchmesser (T) folgt daraus, daß T = 4Κ/πΡ. Für die Bestimmung der Dicke der Kristalle ist daher keine Referenzmessung nötig. Sie ergibt sich direkt aus T = 4Κ/(πΡ).

Zur Bestimmung der Vorzugsorientierung der Mineralkristalle im Präparat wird (I(q)) bzw. (1(0)) in verschiedene Richtungen normal zur Strahlenachse (1) (Fig. 1) gemessen. Das Ergebnis wird logarithmisch in Form von Höhenschichtlinien der Intensität aufgetragen, wie in Fig. 3 dargestellt. Kreisförmige Iso-Intensitätslinien (wie in Fig. 3a) zeigen, daß keine Vorzugsrichtung vorhanden ist. Ellipsenartige Iso-Intensitätslinien (wie in Fig. 3b und 3c) zeigen eine Vorzugsorientierung der länglichen Kristalle an, die in Richtung der schmäleren Seite der Ellipse liegt. Je stärker die Abweichung von der Kreisform, desto stärker die Vorzugsorientierung. In Fig. 3 ist eine Zunahme der Vorzugsorientierung von links nach rechts zu erkennen.

Bei der Untersuchung von Mineralkristallen in biologischem Gewebe ist die Verwendung eines Strichfokus der Röntgenröhre nicht vorteilhaft. Eine entstehende Spaltverschmierung erschwert nicht nur die Auswertung für die Kristalldicke sondern verfälscht auch die zur Bestimmung der Vorzugsorientierung nötigen Diagramme. Vor allem jedoch wird das Präparat bei Verwendung des Strichfokus über einem mindestens mehrere Millimeter langen aber sehr schmalem Streifen gleichzeitig mit Röntgenstrahlen beleuchtet Punktförmiges Abrastem der Probe ist somit nicht möglich.

Deshalb wird bei der Ausführungsform der Erfindung vorteilhafterweise eine Geometrie unter Ausnutzung des Punktfokus der Röntgenröhre verwendet Die Apparatur ist in Fig. 4 skizziert Der vom Fokus (F) ausgehende Strahl (1) wird in einem Monochromator (N), der gleichzeitig die Drehachse der Vorrichtung bildet, monochromatisiert (mittels eines Kristalls oder Filters) und tritt durch ein Berylliumfenster (G) in ein evakuiertes Strahlrohr (E). In einer ebenfalls evakuierten Probenkammer (A) befindet sich ein justierbares Doppelblendensystem zur Verringerung dar Blendenstreuung. Die Probe befindet sich an einem beweglichen bzw. verschiebbaren Probenhalter (D), der von außen mittels eines Antriebes senkrecht zur Röntgenstrahlachse bewegt werden kann. Der nicht gebeugte Strahl wird noch im Vakuum von einem justierbarem Bleiblock als Strahlenfänger abgefangen. Der gebeugte Strahl tritt aus dem Vakuum durch ein Berylliumfester (6), in die der Strahlenfänger integriert sein kann, direkt in einen dahinter befindlichen ortsauflösenden Detektor (5), der in einem Detektorhalter mit Justiereinheiten angeordnet ist.

Die Blenden des Blendensystems sind kreisförmig und erlauben ein rasterförmiges Abtasten der Proben, wobei jeweils ein Bereich der Probe von 0,1 bis 1 mm Durchmess«’ (je nach Blendengiöße) vom Röntgenstrahl erfaßt wird. Der Röntgenstrahl wird durch die kreisförmigen Blenden im Vakuum derart geführt, sodaß eine Winkeldivergenz von weniger als 1 mrad «reicht werden kann.

Die Winkeldivergenz kann dadurch v«ändert werden, daß die Probenkammer (A) auf der optischen Bank (7) verschoben wird oder der Probekammerwagen (B) in Strahlrichtung verschoben wird bzw. der Abstand Fokus-Probe verändert wird ohne die Blenden zu tauschen, wobei nur Teile des Strahlrohrs (E) entfernt oder hinzugefügt werden.

Die Probe ist auf einem von außen bewegbaren Probenhalt«' (D) montiert, der mit Schrittmotoren versehen automatisch bewegt werden kann. Die Datenerfassung (inkl. Auswertung) erfolgt mittels eines Personalcomputers als Auswerteeinheit (U), an die eine Anzeige- bzw. Aufzeigungseinheit (V) angeschlossen ist.

Zur Veränderung d«r Winkelauflösung ist die Kammer auf eurer optischen Bank (7) montiert, diese befindet sich auf einem Tisch (8), der zur Einstellung des Monochromatorwinkels um die Achse (N) verdrehbar ist

Wesentliche Punkte der Erfindung sind, daß Mineralkristalle in biologischem Gewebe, insbesondere in Knochen und Zähnen, sowie Gewebsersatzmaterial, so untersucht werden, daß das Präparat mit Röntgenstrahlen beleuchtet wird und der unter kleinen Winkeln gestreute Anteil der durchtretenden Strahlung gemessen und ausgewertet wird, wobei die Dicke von nadelförmigen Kristallen ohne Messung einer Referenzprobe aus der Röntgenstreuung rechnerisch bestimmt werden kann. Durch Messung einer Referenzprobe kann sodann die Mineraldichte und die spezifische Oberfläche des Minerals im biologischen Gewebe oder im Gewebsersatzmaterial bestimmt werden. Die Vorzugsorientierung von länglichen Mineralkristallen in biologischem Gewebe wird schließlich aus der Anisotropie der Kleinwinkelstreuung bestimmt werden. Wichtig ist ferner, daß der Röntgengenerator einen Punktfokus aufweist und kreisförmige Blenden verwendet werden. Die Probe kann manuell oder automatisch senkrecht zum Strahl verschoben werden, sodaß die Kristallgröße und -anordnung an -4-

Claims (11)

1. AT 394 907 B verschiedenen Stellen einer Probe bestimmt werden können. Die Vorrichtung ist auf dem Wagen bzw. Tisch (8) montiert, der zur Einstellung des Monochromatorwinkels um die Achse (N) gedreht werden kann. Mit (Q) ist eine Aufhängung bzw. ein Drehlager des Tisches (8) bezeichnet. Mit (C) ist ein Schauglas, mit (H) ein T-Stück zum Anschluß einer Turbomolekularpumpe, mit (I) ein Zugschieber, mit (J) eine Strahlrohrstütze, mit (M) die Bleiabschirmung des Detektors, mit (O) eine Schiene (Winkeleisen) und mit (9) und (10) die Halter bzw. Klammem der Bauteile auf der Bank bzw. dem Tisch (8) bezeichnet. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Untersuchung von biologischen Materialien, wobei das zu untersuchende Präparat mit monochromatischen, von einer punkt- bzw. kreisförmigen Strahlungsquelle, vorzugsweise mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm, ausgesandten Röntgenstrahlen beleuchtet wird und der unter kleinen Winkeln gestreute Anteil (Intensität) der durchtretenden Strahlung gemessen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung von Mineralkristallen in biologischem Gewebe, insbesondere in Knochen und Zähnen, sowie in Gewebsersatzmaterial eine Messung der durch das Präparat durchtretenden streuwinkelabhängigen Strahlungsintensität in einer Richtung, vorzugsweise in mehreren Richtungen in einer Ebene, insbesondere über die gesamte Ebene bzw. Fläche senkrecht zur Strahlungsachse erfolgt, wozu vorteilhafterweise die Probe zur Abtastung in einer Ebene senkrecht zur Strahlungsrichtung verschoben bzw. verdreht wird, daß die streuwinkelabhängige Intensität im Bereich großer Streuwinkel (über etwa 10'^ rad) durch eine der 4. Potenz des Streuwinkels oder der 4. Potenz des Sinus des halben Streuwinkels verkehrt proportionalen Funktion (P.q-4, wobei q = 4π/λ sin Θ/2) angenähert und gegebenenfalls mit dieser Funktion extrapoliert wird, daß die streuwinkelabhängige Intensität im Bereich kleiner Streuwinkel (unter etwa 3 x 10*^ rad) durch eine dem Streuwinkel oder dem Sinus des halben Streuwinkels verkehrt proportionale Funktion angenähert (Rq’^) und gegebenenfalls mit dieser Funktion extrapoliert wird, und daß zur Bestimmung eines der Dichte des Präparates proportionalen Wertes (K) das Integral der mit dem Quadrat des Streuwinkels oder dem Quadrat des Sinus des halben Streuwinkels multiplizierten streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) ermittelt wird (K = J0°° q^I(q)dq), wobei die zur Integration herangezogene Streukurve von den gemessenen Meßwerten und den durch die verwendeten Funktionen sich ergebenden Näherungs- bzw. Extrapolationswerten für die kleinen und großen Streuwinkel gebildet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung eines dem mittleren Durchmesser der mikrostrukturellen Bestandteile des Präparates entsprechenden Wertes (T) die Proportionalitätskonstante (P) der Näherungsfunktion P.q"4 durch Anpassung an die gemessene streuwinkelabhängige Intensität (I(q)) für große Streuwinkel ermittelt wird und der Quotient aus dem der Dichte des Präparates proportionalen Wert (K) und dieser Proportionalitätskonstanten (P) gebildet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene proportionale Wat (K) ins Verhältnis zu einem an einer Probe mit bekannter Dichte gemessenen bzw. erhaltenen Wert gesetzt wird und das ermittelte Verhältnis zur Berechnung der absoluten Dichte weiterer Präparate herangezogen wird.
4. 4. Verfahren nach einem da Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalitätskonstante (P) der Näherungsfunktion der streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) für große Streuwinkel als der spezifischen Oberfläche (Fläche pro Gewichtseinheit) proportionaler Wert herangezogen und ausgewertet wird, wobei der erhaltene proportionale Wert ins Verhältnis zu einem an einer Probe mit bekannter spezifischer Oberfläche gemessenen bzw. erhaltenen Meßwert gesetzt wird und das Verhältnis zur Berechnung da absoluten spezifischen Oberfläche weiterer Präparate herangezogen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer linienförmigen Abtastung da Probe die Abtastlinie in Bezug auf die Probe rotiot wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Messung in mehreren Richtungen senkrecht zum Strahl für jede Richtung die streuwinkelabhängige Intensität (I(q)) -5- AT 394 907 B bestimmt und aufgezeichnet wird und daß Linien gleicher Intensität in dieser Ebene ermittelt werden, deren Anisotropie bzw. Abweichung von Kreisform als Maß für die Vorzugsorientierung der Mineralkristalle bzw. der mikro-strukturellen Bestandteile des Präparates herangezogen wird.
7. 7. Vorrichtung zur Untersuchung von biologischen Materialien zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche Vorrichtung eine Strahlenquelle, eine Probenhaiteeinrichtung und zumindest einen insbesondere ortsauflösenden Strahlendetektor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung von Mineralkristallen in biologischem Gewebe, insbesondere in Knochen und Zähnen, sowie von Gewebsersatz-material, als Strahlenquelle eine punkt· bzw. kreisförmige Röntgenstrahlenquelle (F) vorgesehen ist, deren Wihkeldivergenz weniger als 1 mrad beträgt, wobei zur Ausblendung der durch einen Monochromator (N) tretenden Röntgenstrahlen zumindest eine kreis· bzw. vieleckförmige Blende (G) zwischen der Strahlenquelle (F) und der Probenhaiteeinrichtung (D) vorgesehen ist, daß die Probenhaiteeinrichtung (D) bzw. der Strahlendetektor (5) in zu der Strahlungsrichtung senkrechten Ebenen relativ zueinander verschiebbar und/oder rotierbar angeordnet sind und daß dem Strahlendetektor (5) Integriereinrichtungen zur Berechnung des Integrales der streuwinkelabhängigen Intensität (I(q)) zugeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Winkeldivergenz die Probenhaiteeinrichtung (D) in Bezug auf die Strahlungsquelle (F) verschiebbar bzw. verfahrbar angeordnet ist, wobei vorteilhafterweise der Abstand zwischen dem Präparat und dem Detektor (5) etwa auf das 10^-fache des vorzugsweise zwischen 0,1 mm bis 1 mm liegenden Durchmessers der punktförmigen Strahlenquelle (F) eingestellt ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenhaiteeinrichtung (D) einen mit einem Schrittmotor versehenen, insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Strahlungsrichtung verfahrbaren, Probenträger für das Präparat aufweist.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor (5) und die Probenhaiteeinrichtung (D) auf einem Wagen (8) angeordnet sind, der um eine durch den Monochromator (N) verlaufende senkrechte Achse zur Einstellung des Monochromatorwinkels verfahrbar bzw. drehbar ist
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Probenträgereinrichtung (D) ein Doppelblendensystem zur Verringerung der Blendenstreuung angeordnet ist. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -6-