-
Verfahren und Vorrichtung zur röntgenmikroskopischen Darstellung der
Struktur mikroskopischer Objekte Das Auflösungsvermögen der zusammengesetzten Lichtmikroskope
ist durch Beugungserscheinungen begrenzt, die in der Wellennatur des Lichtes ihre
Ursache haben. Objektelemente, deren Abstand voneinander weniger beträgt als etwa
eine halbe Wellenlänge des zur Abbildung verwandten Lichtes, können mit demzusammengesetzten
Lichtmikroskop nicht mehr getrennt voneinander dargestellt werden.
-
Mit den bekannten Elektronenmikroskopen gelingt .es, das Auflösungsvermögen
der Lichtmikroskope zu übertreffen. Jedoch wird das. theoretisch mögliche hohe Auflösungsvermögen
der Elektronenmikroskope praktisch nicht erreicht, da die in den elektronenmikroskopischen
Anordnungen zur Anwendung gelangenden Elektronenlinsen Abbildungsfehler aufweisen,
die sich nicht beheben lassen. So ergeben sich beispielsweise Schwierigkeiten bei
dem Versuch der Darstellung der Innenstruktur von Bakterien, die in dem chromatischen
Fehler der zur Abbildung verwandten Elektronenlinsen ihre Ursache haben.
-
Bei der Durchstrahlung mikroskopischer Objekte mit Elektronenstrahlen
in den bekannten elektronenmikroskopischen Anordnungen findet zudem eine intensive
Wechselwirkung zwischen dem abzubildenden Objekt und der abbildenden Strahlung statt,
so daB jede-elektronenmikroskopische Untersuchung eines Objektes in diesen Anordnungen
die Gefahr eines erheblichen Eingriffes in die Struktur des Objektes mit sich bringt.
Auch sind elektronenmikroskopische
Untersuchungen nur im Vakuum
möglich, was wiederum die Anwendbarkeit der Methode einschränkt.
-
Der Wunsch, die sehr kurzwelligen Röntgenstrahlen zur Abbildung- mikroskopischer
Objekte heranzuziehen, besteht seit langem. Ein brauchbares Röntgenstrahlenmikroskop
wurde jedoch bisher nicht angegeben.
-
Die Erfindung beseitigt diesen Mangel. Sie betrifft ein Verfahren
und die zu seiner Durchführung erforderlichen Vorrichtungen, mit deren Hilfe es
möglich ist, unter Verwendung von Röntgenstrahlen zur Durchstrahlung mikroskopischer
Objekte vergrößerte Abbildungen ihrer Struktur zu erzielen, wobei es gelingt, das
Auflösungsvermögen der bekannten Lichtmikroskope zu übertreffen und Nachteile der
elektronenmikroskopischen Anordnungen zu vermeiden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren lehnt sich an aus der Fernsehtechnik
bekannte Verfahren zur Bildübertragung an, bei denen das räumliche Nebeneinander
der Bildpunkte eines Objektes unter Verwendung eines sogenannten Bildfeldzerlegers
in eine Folge von Stromimpulsen umgewandelt wird, die durch den Bildinhalt moduliert
sind, und die Aufzeichnung des Bildes unter Verwendung eines mit dem Bildfeldzerleger
zusammenwirkenden Bildschreibers erfolgt, dessen Intensität unter Verwendung der
im Bildfeldzerleger gewonnenen Folge von Stromimpulsen moduliert wird.
-
An die Stelle des zu übertragenden Bildes tritt bei dem Verfahren
nach der Erfindung das darzustellende mikroskopische Objekt. Zum Zwecke der Objektfeldzerlegung
wird das Objekt durch ein Röntgenstrahlenbündel abgetastet, dessen, Querschnitt
in der Objektebene die Flächenausdehnung eines differenziert darzustellenden Objektelementes
nicht überschreitet, in einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung :durch
ein fadenförmiges Röntgenstrahlenbündel, das aus der S trahlung einer Röntgenstrahlenquelle
mit Hilfe einer an sich bekannten, sogenannten Kreuzkanalblende ausgeblendet wird.
-
Diese Blende besteht im Prinzip aus vier auf einer Fläche hochgradig
ebenen (.hochpolierten) Platten, von denen je zwei mit ihren hochgradig ebenen Flächen
unter Zuhilfenahme zweier dünner - durch Kathodenzerstäubung hergestellter -Metallfolien
so aufeinandergepreßt werden, daß zwischen ihnen in der Mitte ein der Dicke der
Folie entsprechender Hohlraum entsteht.
-
Die beiden Plattenpaare, die aus für die zur Verwendung gelangende
Röntgenstrahlung undurchlässigem Material bestehen, werden im Strahlengange hintereinander
so angeordnet, daß die Hohlräume in Richtung des Strahlenganges gelegen, aber zueinander
gekreuzt sind.
-
Als bildschreibendes Strahlenbündel kommt -wie in den aus der Fernsehtechnik
bekannten Anordnungen zur Bildübertragung - ein Lichtstrahlenbündel, das durch eine
Karoluszelle gegangen. ist, oder der Kathodenstrahl einer Braunschen Röhre zur Anwendung.
Die erforderliche Relativbewegung zwischen abtastendem Strahlenbündel und Objekt
bzw. der zwischen bildschreibendem Strahlenbündel und Bildfläche wird bei der Verwendung
einer Karoluszelle zur Abbildung durch mechanische Bewegung des Objektes und .der
zur Bildaufzeichnung dienenden photographischen Schicht mit Hilfe geeigneter gekoppelter
Mikrometervorrichtungen, die durch einen Motor oder ein Uhrwerk angetrieben werden,
bewirkt.
-
Bei der Verwendung einer Braunschen Röhre zur Wiedergabe des Objektes
wird die Anordnung so getroffen, daß nur das Objekt durch eine geeignete mechanische
Vorrichtung bewegt wird, während die Abtastung der Bildflache der Braunschen Röhre
in bekannter Weise durch elektrische oder magnetische Felder in Zusammenwirkung
mit Ablenkplatten oder -spulen erzielt wird.
-
Aus der Technikdes Fernsehens sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt,
mit deren Hilfe sich beim Zusammenarbeiten mechanischer Bildabtaster zur Bildfeldzerlegung
mit Kathodenstrahlenröhren zur Bildschreibung die erforderliche Gleichzeitigkeit
des beiderseitigen Zeilen- und Bildwechsels erreichen läßt.
-
Man erhält bei erfindungsgemäßem Vorgehen unter Verwendung einer Karoluszel.le
zur Bildwiedergabe Mikrophotographien des darzustellenden Objektes, während bei
der Verwendung einer Braunschen Röhre zur Bildwiedergabe das vergrößerte Bild auf
dem Luminiszenzschirm. der Röhre erscheint und damit der unmittelbaren subjektiven
Betrachtung zugeführt werden kann.
-
Die Anordnung mit der Braunschen Röhre zur Bildwiedergabe stellt mithin
ein Mikroskop im Sinne des Sprachgebrauches, die Anordnung mit der Karoluszelle
eine mikrophotographische Einrichtung dar.
-
Natürlich besteht auch grundsätzlich die Möglichkeit, das auf dem
Bildschirm der Braunschen Röhre erscheinende Bild photographisch festzuhalten.
-
Erfindungsgemäß wird als Strahlenindikator ein Sekundärelektronenvervielfacher
verwendet. .
-
Das Verfahren in der beschriebenen beispielsweisen Ausführungsform
.der Erfindung ist mit dem Nachteil behaftet, daß bei der Durchstrahlung dünner
Obj ekte unter Verwendung einer relativ großflächigen Auffangskathode des Strahlenindikators
infolge des großen Durchdringungsvermögens der Röntgenstrahlen eine meßbare Schwächung
der Strahlung beim Durchgang durch das Objekt nur bei Verwendung sehr weicher Röntgenstrahlen
eintritt.
-
Dieser Nachteil läßt sich dadurch beheben, daß das Objekt erfindungsgemäß
zwischen zwei Kreuzkanalblenden angeordnet wird, deren wirksame Kanäle in einer
Achse liegen. Bei dieser Anordnung ist die auf .den Strahlenindikator auftreffende
Strahlung nicht nur infolge der im Objekt stattfindenden unterschiedlichen Absorption,
sondern auch infolge der unterschiedlichen Streuung moduliert.
Mit
dieser erfindungsgemäßen Anordnung sind selbst bei Anwendung sehr harter und damit
sehr kurzwelliger und energiereicher Röntgenstrahlung noch Wiedergaben auch sehr
dünner mikroskopischer Objekte möglich.
-
In Fällen, in denen eine höhere Objektbelastung keine Rolle spielt,
ist es auch möglich, den gleichen Effekt erfindungsgemäß unter Verwendung von nur
einer Kreuzkanalblende zu erzielen, sofern das Objekt zwischen Strahlenquelle und
Kreuzkanalblende angeordnet wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit darin, daß ein mikroskopisches
Objekt nach dem aus der Fernsehtechnik bekannten Prinzip der Bildfeldzerlegung wiedergegeben
wird, wozu zwischen einer Röntgenstrahlenquelle und einem Strahlenindikator ein
Blendensystem angeordnet wird, das ein Röntgenstrahlenbündel ausblendet, dessen
Querschnitt in der Objektebene die Flächenausdehnung eines differenziert darzustellenden
Objektelementes nicht überschreitet, und eine Relativbewegung zwischen Objekt und
ausgeblendetem Strahlenbündel herbeigeführt wird und ferner das ausgeblendete -
durch die Struktur des Objektes modulierte - Strahlenbündel auf den Strahlenindikator
geführt wird, dessen Ausgangsleistung einen bildschreibenden Strahl derart steuert,
daß ein vergrößertes Durchstrahlungsbild des Objektes gewonnen wird, wobei die Relativbewegung
des bildschreibenden Strahlenbündels zur Bildfläche gegenüber derjenigen des abtastenden
Strahlenbündels zum Objekt um den gewünschten Vergrößerungsfaktor des Mikroskops
vergrößert idurchgeführt wird.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß das Objekt
mit unterschiedlicher Wirkung entweder zwischen Blendensystem und Strahlenindikator
oder zwischen Blendensystem und Strahlenquelle angeordnet wird, daß zur Ausblendung
eines fadenförmigen Strahlenbündels zur Objektabtastung eine an sich bekannte Kreuzkanalblende
verwendet wird bzw. daß das Objekt zwischen zwei solchen Kreuzkanalblenden angeordnet
wird, daß zur Bildaufzeichnung wahlweise eine photographische Platte oder der Bildschirm
einer Braunschen Röhre verwendet wird, sowie schließlich, daß als Strahlenindikator
ein Sekundärelektronenvervielfacher zur Anwendung gelangt.
-
Es ist ein Verfahren zum automatischen Nachweis, Messung und Zählung
von Einzelteilchen beliebiger Art, Form und Größe bekannt, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß Energieimpulse von einem die Größe der Einzelteilchen nicht überschreitenden
Querschnitt durch die Einzelteilchen geschwächt oder abgelenkt werden und daß bei
einer meßbaren Bewegung -der Teilchen gegen den Strahl, oder umgekehrt, die vom
Eintritt bis zum Austritt wechselnde Stärke des nach Passieren des Objektes auf
eine auf den. Energieimpuls ansprechende Einrichtung auftreffenden Strahls sowohl
ein: Anzeichen für die Anwesenheit als auch ein Maß für die jeweilige Größenabmessung
des Teilchens abgibt. Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich nicht um ein
Verfahren zur Gewinnung von Abbildungen mikroskopischer Objekte. Es werden vielmehr
nach diesem Verfahren lediglich Kurven gewonnen, aus denen auf die Anwesenheit und
Abmessung von Einzelteilchen im Objekt geschlossen werden kann.