Doppelröntgenbilder mit brillanten Röntgenstrahlen

Brillante, laser-basierte Röntgenquellen werden insbesondere in der diagnostischen Bildgebung große Vorteile gegenüber den bisherigen Verfahren haben: Die Strahlen sind monoenergetisch und scharf gebündelt. Diese beiden Eigenschaften führen zu kontrastreicheren Bildern bei gleichzeitig geringerer Strahlendosis. Neue Ergebnisse aus Simulationen lassen vermuten, dass für dieses Einsatzgebiet nicht die Strahlung aus der stimulierten Emission eines FEL nötig ist, sondern bereits die spontane Undulator-Emission von laser-beschleunigten Elektronen ausreicht. Diese inkohärente Strahlung fällt an jeder Anlage eines Röntgen-Freie-Elektronen-Lasers als „Nebenprodukt“ an.

Zebrafische sind geeignete Versuchsobjekte für erste Experimente, weil sie nicht nur im sichtbaren Bereich nahezu vollständig transparent sind, sondern auch für Röntgenstrahlung von nur 5 keV, welche als erster Meilenstein anvisiert ist. An ihnen lässt sich testen, ob Verfahren wie dual energy und Abrastern die erwünschten Kontrasterhöhungen bei gleichzeitiger Dosisreduktion erlauben.Eines der wichtigsten Einsatzgebiete für Röntgenabsorptions- und. Phasenkontrastaufnahmen mit Hilfe der spontanen Emission ist die Mammografie. Herkömmliche Geräte liefern Röntgenstrahlung mit großer Bandbreite, wobei nur ein Teil dieses Spektrums wirklich zum Kontrast beiträgt. Noch sind die genauen Anforderungen an die zu entwickelnden brillanten Strahlungsquellen wie die genaue Photonenzahl pro Puls, Wiederholungsrate, Strahldurchmesser, Brillanz, nicht geklärt. Zusätzlich besteht bei der Mammografie die Schwierigkeit, dass es sich dabei um ein dreidimensionales Objekt handelt, das sich während der Bildaufnahme durch die Atmung zusätzlich bewegt. Hier helfen Simulationen weiter: Aus speziell aufbereiteten Präparaten entstanden virtuelle Modelle, mit denen die zu erwartende bessere Auflösung von Röntgenaufnahmen bei kleinerer Dosis am Computer untersucht werden. An diesen virtuellen Modellen können die meisten Parameter lange vor den ersten Experimenten gefahrlos optimiert werden.