DE940615C - Verfahren und Vorrichtung zur roentgenmikroskopischen Darstellung der Struktur mikroskopischer Objekte - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur roentgenmikroskopischen Darstellung der Struktur mikroskopischer Objekte

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DE940615C
DE940615C DEA3741D DEA0003741D DE940615C DE 940615 C DE940615 C DE 940615C DE A3741 D DEA3741 D DE A3741D DE A0003741 D DEA0003741 D DE A0003741D DE 940615 C DE940615 C DE 940615C
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radiation
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DEA3741D
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English (en)
Inventor
Hellmut Dr Med Habil Anton
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K7/00Gamma- or X-ray microscopes

Description

  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur röntgenmikroskopischen Darstellung der Struktur mikroskopischer Objekte, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt nach dem aus der Fernsehtechnik bekannten Prinzip der Bildfeldzerlegung wiedergegeben wird, wozu zwischen einer Röntgenstrahlenquelle und einem Strahlenindikator ein Blendensystem angeordnet wird, das aus der Strahlung der Strahlenquelle ein Strahlenbündel 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 vergrößert durchgeführt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt zwischen Blendensystem und Strahlenindikator angeordnet wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt zwischen Strahlenquelle und Blendensystem angeordnet wird. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung des Röntgenstrahlenbündels eine Kreuzkanalblende verwendet wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt zwischen zwei Kreuzkanalblenden angeordnet wird. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildaufzeichnung eine photographische Platte verwendet wird. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildaufzeichnung der Bildschirm einer Braunschen Röhre verwendet wird. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlenindikator ein Sekundärelektronenvervielfacher verwendet wird. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 8, gekennzeichnet durch eine Röntgenstrahlenquelle, eine Objekthalterung, mindestens eine ein fadenförmiges Röntgenstrahlenbündel aussondernde Blende, einen Strahlenindikator, einen aus der Fernsehtechnik bekannten Bildschreiber, zu dessen Intensitätsmodulation in bekannter Weise die Ausgangsleistung des Strahlenindikators herangezogen wird, und eine Vorrichtung zur Herbeiführung der Relativbewegung zwischen Objekt und abtastendem Strahlenbündel und der gleichsinnigen vergrößerten Relativbewegung zwischen Bildfläche und bildschreibendem Strahl.
DEA3741D 1937-10-28 1937-10-28 Verfahren und Vorrichtung zur roentgenmikroskopischen Darstellung der Struktur mikroskopischer Objekte Expired DE940615C (de)

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DE (1) DE940615C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058166B (de) * 1957-09-26 1959-05-27 Suisse De Rech S Horlogeres La Elektronenmikroskop
DE1269640B (de) * 1966-12-01 1968-06-06 Siemens Ag Roentgen-Fernseheinrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1058166B (de) * 1957-09-26 1959-05-27 Suisse De Rech S Horlogeres La Elektronenmikroskop
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