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Physikalische Gesellschaft ZĂĽrich
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Prof. Dr. Marco Stampanoni
ETH ZĂĽrich

Die faszinierende Entwicklung der kohärenten Röntgenbildgebung: von komplexen Anwendungen am Synchrotron bis zur Früherkennung von Brustkrebs in Krankenhäusern

Donnerstag 21. November 2019, um 19:30 Uhr
ETH Hauptgebäude Hörsaal HG G5, Rämistrasse 101

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Synchrotron-based X-ray tomographic microscopy of melanophores (skin pigment cells) of an amazingly well preserved 180 million years old ichtyosaur (extinct marine reptile similar to whales) (Bild PSI/Stampanoni).

Synchrotronquellen der 3. und 4. Generation eignen sich besonders für fortgeschrittene Röntgenmikroskopie. Diese Technik beruht auf der Kohärenz von Synchrotronstrahlen, die es in Kombination mit geeigneten Optiken und Algorithmen ermöglicht, die von Proben erzeugten Wellenfrontstörungen zu erfassen und ihre innere Struktur zu rekonstruieren.

Während des letzten Jahrzehnts wurde die tomografische Mikroskopie bis auf Auflösungen von wenigen zehn Nanometern gedrängt, während im Mikrometerbereich tomografische Scans mit einer Geschwindigkeit von bis zu 200 Tomogrammen pro Sekunde ermöglicht wurden. Diese neuen Fähigkeiten eröffneten Möglichkeiten für viele biomedizinische sowie materialwissenschaftliche Anwendungen, beispielsweise für die in-vivo dynamische Bildgebung von biomechanischen Mechanismen in kleinen Tieren oder die Studie von Schäumprozessen in Metalllegierungen.

Einige für synchrotron-basierte Experimente entwickelte Röntgenoptiken wurden für herkömmlichen Röntgenröhren adaptiert. Eine Methode, die sich auf die kohärenten Eigenschaften von Röntgenstrahlen stützt, ist die Gitterinterferometrie. Gitterinterferometer haben sich zu hoch entwickelten Werkzeugen für die fortschrittliche Röntgenbildgebung im Labor und sogar für klinische Anwendungen weiterentwickelt. Die Fähigkeit von Gitterinterferometern, unter Ausnutzung von Brechung und Streuung zusätzlich (oder statt!) Absorption den Bildkontrast zu erzeugen, kann den radiologischen Ansatz für die medizinische Bildgebung revolutionieren, da sie inhärent in der Lage sind, subtile Unterschiede in der Elektronendichte eines Materials (zum Beispiel bei einer Läsionsabgrenzung) zu erkennen sowie das lokale Kleinwinkelstreuvermögen, das durch mikroskopische Strukturschwankungen in der Probe erzeugt wird (z. B. Mikrokalzifikationen in einem Brustgewebe) zu messen.

Der Vortrag wird die synchrotron-basierte tomographische Mikroskopie, Gitterinterferometrie und deren potentielle Verwendung in materialwissensschaftlichen sowie biomedizinischen und klinischen Anwendungen vorstellen.

Web: https://www.psi.ch/en/x-ray-tomography-group


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