Mikroskopie mit kohärenter Röntgenstrahlung: Kristallographie des Nichtkristallinen

Der Hauptvorteil der Mikroskopie mit Röntgenstrahlung ist die Möglichkeit, auch das Innere von Objekten zerstörungsfrei abbilden zu können. Aber obwohl die Wellenlänge von Röntgenstrahlung im Bereich atomarer Abstände liegt, gelingt es heute nicht, Atome aufzulösen. Das liegt vor allem an den heutigen Röntgenoptiken, die aufgrund der schwachen Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie eine stark beschränkte numerische Apertur haben, und so ihr Auflösungsvermögen begrenzt wird. Ein Ausweg ist der Verzicht auf eine abbildende Röntgenoptik und die Beleuchtung der Probe mit kohärenter Röntgenstrahlung. Das von der Probe gestreute Licht wird von einem Flächendetektor aufgezeichnet. Dabei geht die Information über die Phase der gestreuten elektromagnetischen Welle verloren. Unter geeigneten Bedingungen kann diese mit Hilfe numerischer Methoden rekonstruiert werden, so dass sich ein Bild der Probe errechnen lässt. Dabei sind heute höchste Auflösungen im Bereich von ca. 5 nm möglich. Mit der zukünftigen Synchrotronstrahlungsquelle PETRA IV könnten mit diesen Methoden physikalische, chemische und biologische Prozesse bis in den sub-Nanometerbereich verfolgt werden.

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