Röntgen-Labor auf dem Chip?
Wissenschaftler aus Dresden arbeiten zurzeit an der technischen Reife einer miniaturisierten Röntgenquelle, die nicht größer als eine 1-Centmünze ist.
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Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden arbeiten zurzeit an der technischen Reife einer miniaturisierten Röntgenquelle, die nicht größer als eine 1-Centmünze ist. Inspiriert durch die Arbeiten amerikanischer Kollegen, die ein ähnliches System – allerdings nur mit zeitlich zyklischer Bereitschaft – auf den Markt brachten, hat die Nachwuchsgruppe Nanostrukturphysik um Dirk C. Meyer nun eine Lösung für eine dauerhaft arbeitende Röntgenquelle im Chip-Format gefunden. Wo die herkömmlichen Erzeuger von Röntgenstrahlung immer noch koffergroß sind, kann die neuartige Apparatur aus Dresden für medizinische Untersuchungen auf kleinstem Raum, in der Umweltanalytik oder für die Produktionsüberwachung genutzt werden.
Die miniaturisierten Röntgenquellen beruhen auf einer Eigenschaft so genannter pyroelektrischer Kristalle: Bei einer Temperaturänderung spannt sich zwischen zwei bestimmten Oberflächen eines derartigen Kristalls ein kurzzeitig nach außen wirksames elektrisches Feld auf. Dieses kann im umgebenden Restgas befindliche geladene Teilchen bis auf Megaelektronenvolt beschleunigen, die beim Auftreffen auf eine dünne Metallfolie dann Röntgenstrahlung hervorbringen. Mittels des Peltier-Effektes ist es möglich, den Kristall auf kleinstem Raum sowohl zu heizen als auch zu kühlen. Leider ließ sich bisher nur einer der beiden Vorgänge ausnutzen.
Hartmut Stöcker, ein Mitglied der Dresdner Arbeitsgruppe, hat im Rahmen seiner Diplomarbeit eine Lösung für dieses Problem gefunden. Darüber hinaus ist es den Dresdner Forschern gelungen, ein etwa 1-centgroßes Stück eines pyroelekrischen Kristalls – z. B. von Lithiumniobat – durch eine gezielte Oberflächenbehandlung auch bei konstanter Temperatur dauerhaft Röntgenstrahlung erzeugen zu lassen. Obwohl die Leistung der neuartigen Quelle natürlich geringer ist als die herkömmlicher Systeme, ist das erzeugte Röntgenspektrum vergleichbar. Mit der erzeugten Strahlung ließen sich so zum Beispiel Blutplasmaproben untersuchen. Das „Röntgen-Labor auf dem Chip“ ist damit in greifbare Nähe gerückt.
Die Ergebnisse wurden von der TU Dresden inzwischen zum Patent angemeldet (DE102007033210.8). Um die Innovation für die TU Dresden und die Region nutzbringend zu verwerten, strebt Juniorprofessor Meyer mit den involvierten Mitarbeitern im Rahmen eines Programms des Bundesministeriums für Bildung und Forschung nun eine Firmengründung an.
Quelle: TU Dresden
Weitere Infos:
- Nachwuchsgruppe Nanostrukturphysik (Dirk C. Meyer):
http://www.physik.tu-dresden.de/isp/nano/index.php
