Dissertations / Theses on the topic 'High-Resolution X-Ray imaging'
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Bykova, Iuliia [Verfasser], and Gisela [Akademischer Betreuer] Schütz. "High-resolution X-ray ptychography for magnetic imaging / Iuliia Bykova ; Betreuer: Gisela Schütz." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2018. http://d-nb.info/1172717419/34.
Full textMcRae, Reagan. "Investigating metal homeostasis in mammalian cells using high resolution imaging techniques." Diss., Georgia Institute of Technology, 2010. http://hdl.handle.net/1853/41197.
Full textStephan, Sandra. "High-Resolution 3D Ptychography." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-113219.
Full textKohärente Bildgebung ist eine vielversprechende Methode der Röntgenmikroskopie. Sie ermöglicht die zerstörungsfreie Bestimmung der inneren Struktur von strahlenharten Untersuchungsobjekten mit einer räumlichen Auflösung, die im Prinzip nur von der integralen Anzahl der Photonen auf der Probe sowie deren Streukraft abhängt. Letztendlich stellt die Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung eine Grenze für die erreichbare räumliche Auflösung dar. Die Kombination der kohärenten Bildgebung mit der Rastermikroskopie zur sogenannten Ptychographie eröffnet die Möglichkeit, auch ausgedehnte Objekte mit hoher Auflösung zu untersuchen. Dabei wird die Probe mit einem räumlich begrenzten, kohärenten Röntgenstrahl abgerastert und an jedem Rasterpunkt ein Beugungsbild von einer im Fernfeld platzierten Beugungskamera registriert. Die Beleuchtungen benachbarter Rasterpunkte müssen dabei zu einem bestimmten Prozentsatz überlappen, um genügend Informationen für eine anschließende computergestützte und eindeutige Rekonstruktion des Objektes sicherzustellen. Moderne Rekonstruktionsalgorithmen ermöglichen sogar die gleichzeitige Rekonstruktion der Transmissionsfunktion des Objektes und der Beleuchtungsfunktion des eintreffenden Röntgenstrahls. Die Verknüpfung der Ptychographie mit der Tomographie zur 3D-Ptychographie ist der nahe liegende Schritt, um nun auch die dreidimensionale innere Struktur von Objekten mit hoher räumlicher Auflösung zu bestimmen. Die Projektionen an den verschiedenen Winkelpositionen der Probe werden dabei mittels ptychographischer Abrasterung der Probe erzeugt und anschließend der tomographischen Rekonstruktion zugrunde gelegt. In dieser Arbeit wird die Entwicklung der 3D-Ptychographie beschrieben. Das beinhaltet die Beschreibung der experimentellen Umgebung, der numerischen Implementierung des ptychographischen und des tomographischen Rekonstruktionsalgorithmus als auch eine detaillierte Darstellung der Durchführung der 3D-Ptychographie am Beispiel eines Experiments, welches unter Verwendung des modernen Nanoprobe-Aufbaus des Strahlrohres P06 am PETRA III Synchrotronring des DESY in Hamburg durchgeführt wurde. Als Untersuchungsobjekt diente dabei ein dünner Mo/UO2-Film, der ein vereinfachtes Modell für die in Reaktoren von Atomkraftwerken verbrauchten Brennstäbe darstellt und deshalb im Bereich des Umweltschutzes Anwendung findet. Die dreidimensionale Struktur der Probe wurde mit einer - für diese Methode bisher einmaligen - räumlichen Auflösung von 18 nm bestimmt. Die Messung des von der Probe kommenden Fluoreszenz-Signals an jedem Rasterpunkt der Ptychogramme ermöglichte zusätzlich die Bestimmung der zwei- und dreidimensionalen Elementverteilung innerhalb der Probe mit einer räumlichen Auflösung von 80 nm. Anhand der Fluoreszenzdaten konnte sowohl den Bereichen verschiedener Phasenschübe in den ptychographischen Rekonstruktionen der Objektphase als auch den verschiedenen Werten des Dekrementes des Brechungsindex in der tomographischen Rekonstruktion, das entsprechende chemische Element zugeordnet werden. Die erfolgreiche Demonstration der Durchführbarkeit der 3D-Ptychographie motiviert weitere zukünftige Anwendungen, z. B. auf dem Gebiet der Medizin, der Materialforschung und der physikalischen Grundlagenforschung
Ullherr, Maximilian [Verfasser], and Randolf [Gutachter] Hanke. "Optimization of Image Quality in High-Resolution X-Ray Imaging / Maximilian Ullherr ; Gutachter: Randolf Hanke." Würzburg : Universität Würzburg, 2021. http://d-nb.info/1230758577/34.
Full textFella, Christian [Verfasser], and Randolf [Gutachter] Hanke. "High-Resolution X-ray Imaging based on a Liquid-Metal-Jet-Source with and without X-ray Optics / Christian Fella ; Gutachter: Randolf Hanke." Würzburg : Universität Würzburg, 2017. http://d-nb.info/1132995809/34.
Full textSetlur, Nagesh Swetadri Vasan. "Improved imaging for x-ray guided interventions| A high resolution detector system and patient dose reduction technique." Thesis, State University of New York at Buffalo, 2014. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=3613101.
Full textOver the past couple of decades there has been tremendous advancements in the field of medicine and engineering technology. Increases in the level of integration between these two branches of science has led to better understanding of physiology and anatomy of a living organism, thus allowing for better understanding of diseases along with their cures and treatments. The work presented in this dissertation aims at improving the imaging aspects of x-ray image guided interventions with endovascular image guided intervention as the primary area of application.
Minimally invasive treatments for neurovascular conditions such as aneurysms, stenosis, etc involve guidance of catheters to the treatment area, and deployment of treatment devices such as stents, coils, balloons, etc, all under x-ray image guidance. The features in these device are in the order of a few 10 µm's to a few 100 µm's and hence demand higher resolution imaging than the current state of the art flat panel detector. To address this issue three high resolution x-ray cameras were developed. The Micro Angiography Fluoroscope (MAF) based on a Charge Coupled Device (MAF-CCD), the MAF based on Complementary Metal Oxide Semiconductors (MAF-CMOS) and the Solid State X-ray Image Intensifier based on Electron Multiplying CCDs. The construction details along with performance evaluations are presented. The MAF-CCD was successfully used in a few interventions on human patient to treat neurovascular conditions, primarily aneurysm. Images acquired by the MAF-CCD during these procedures are presented.
A software platform CAPIDS was previously developed to facilitate the use of the high resolution MAF-CCD in a clinical environment. In this work the platform was modified to be used with any camera. The upgrades to CAPIDS, along with parallel programming including both the Graphics Processing Unit (GPU) and Central Processing Unit (CPU) are presented.
With increasing use of x-ray guidance for minimally invasive interventions, a major cause of concern is that of prolonged exposure to x-ray radiation that can cause biological damage to the patient. Hence during x-ray guided procedures necessary steps must be taken to minimize the dose to the patient. In this work a novel dose reduction technique, using a combination of Region of Interest (ROI) fluoroscopy to reduce dose along with spatially different temporal filtering to restore image quality is presented.
Finally a novel ROI imaging technique for biplane imaging in interventional suites, combining the use of high resolution detector along with dose reduction technique using ROI fluoroscopy with spatially different temporal filtering is presented.
Pedersen, Thomas Sunn 1970. "Edge plasma phenomena in the Alcator C-Mod tokamak measured by high resolution X-ray imaging diagnostics." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2000. http://hdl.handle.net/1721.1/9025.
Full textIncludes bibliographical references (p. 203-206).
In this thesis high resolution soft x-ray measurements from the Alcator C-Mod plasma edge are presented for a variety of different plasma conditions. These measurements provide radial profiles of the soft x-ray emissivity with 1.5 mm resolution or better, and temporal resolution down to 12 [mu]s. These profiles show a distinct and very narrow pedestal shape in H-mode, indicative of the H-mode transport barrier. The soft x-ray emissivity pedestal at the outboard edge is typically 10 mm inside the last closed flux surface, near the top of the electron density and temperature pedestals. Modelling shows that the inward shift of the x-ray pedestal implies an inward shift of the impurity density pedestal. This inward shift is explained by an inward impurity pinch located in the region of strong electron density gradient, as predicted by neoclassical impurity transport theory. Calculations using the impurity transport code MIST support the existence of a neoclassical-like inward pinch. Changes in the soft x-ray pedestal width can be interpreted as changes in the edge impurity diffusion coefficient. We find several scaling laws of the edge diffusion coefficient with various plasma parameters in EDA H-mode. A second array views the top of the plasma. The x-ray emissivity measured with this array also shows a distinct and narrow pedestal in H-mode. However, it is located significantly closer to the separatrix and is often narrower. Both of these differences increase with the safety factor at the edge, q95 . Thus, there is a significant poloidal asymmetry in the impurity density in the H-mode edge region, which increases with q95 . Therefore, the impurity transport in the H-mode edge is highly two-dimensional. The strong poloidal asymmetries measured show some quantitative agreement with theories developed to explain poloidal impurity asymmetries. However, none of the theories are strictly applicable to the Alcator C-Mod edge, and they all significantly underestimate the actual asymmetries that we observe.
by Thomas Sunn Pedersen.
Ph.D.
Alaribe, Leonard [Verfasser], and Harald [Akademischer Betreuer] Hillebrecht. "Development of SrI2:Eu2+ - Scintillators for Gamma Ray spectroscopy and high resolution X-Ray imaging = Entwicklung von SrI2:Eu2+ - Szintillatoren für Gammastrahl-Spektroskopie und hochauflösende Röntgen-Bildgebung." Freiburg : Universität, 2013. http://d-nb.info/1115495089/34.
Full textBaier, Sina, Christian D. Damsgaard, Maria Scholz, Federico Benzi, Amélie Rochet, Robert Hoppe, Torsten Scherer, et al. "In Situ Ptychography of Heterogeneous Catalysts using Hard X-Rays: High Resolution Imaging at Ambient Pressure and Elevated Temperature." Cambridge University Press, 2016. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A70694.
Full textDe, cesare Cinzia. "Traitements numériques pour l’amélioration de la stabilité des détecteurs spectrométriques à fort flux pour l'imagerie X." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT084/document.
Full textThe emergence of CdTe Photon Counting Detectors (PCD) with energy discrimination capabilities, opens up new perspectives in X-ray imaging. Medical and security applications are characterized by very high X-ray fluxes and consequently require a very fast shaper in order to limit dead time losses due to pile-up. However, if the shaper is faster than the collection of the charges in the semiconductor, there is a loss of charge called ballistic deficit. Moreover, variations of the electric field profile in the detector over time cause a change in the collection time of the charges. As a result, the conversion gain of the detector will be affected by these variations. The instability of the response is visible over time as a channel shift of the spectra, resulting in a false information of the photon energy. The aim of this work is to characterize this instability in order to understand the mechanisms behind them and to develop a method to correct its effect. We proposed a correction algorithm based on the use of two Single Delay Line (SDL) shaping amplifiers. A fast SDL is used to measure the X-ray spectra at high count rates with limited count rate losses. A slow SDL is used to measure the full collected charge in order estimate a correction factor for the compensation of the ballistic deficit fluctuations of the fast SDL. An important step is to sort the processed pulses in order to reject pile-up and other undesirable effects that may degrade the measurement of the correction factor. The proposed method was implemented in an FPGA in order to correct the ballistic deficit in real-time and to give a stable response of the detector at very high fluxes. The method was tested with a 4x4 pixels detector (CdTe) of 3 mm thickness and 800 micron pitch, which is able to measure transmitted X-ray spectra in the energy range of 20-160 kV on 256 energy bins. The developed method was initially tested at low count rate with a Co-57 and an Am-241 gamma-ray sources, then at high count rates up to ~2 Mc/s with an X-ray source. With the characterization and the validation of this innovative algorithm we prove its ability in providing a stable response of the detector over time without affecting the energy resolution (~7% at 122 keV) and the dead time (~70 ns)
Mayer, Marcel Wolfgang Richard [Verfasser], and Gisela [Akademischer Betreuer] Schütz. "A new production method for Fresnel zone plates for high-resolution X-ray microscopy and investigation of their imaging properties / Marcel Wolfgang Richard Mayer. Betreuer: Gisela Schütz." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2011. http://d-nb.info/1015681573/34.
Full textRiva, Federica. "Développement des nouveaux scintillateurs en couche mince pour l’imagerie par rayons-X à haute résolution." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1195/document.
Full textX-ray detectors for high spatial resolution imaging are mainly based on indirect detection. The detector consists of a converter screen (scintillator), light microscopy optics and a CCD or CMOS camera. The screen converts part of the absorbed X-rays into visible light image, which is projected onto the camera by means of the optics. The detective quantum efficiency of the detector is strongly influenced by the properties of the converter screen (X-ray absorption, spread of energy deposition, light yield and emission wavelength). To obtain detectors with micrometer and sub-micrometer spatial resolution, thin (1-20 µm) single crystal film scintillators are required. These scintillators are grown on a substrate by liquid phase epitaxy. The critical point for these layers is their weak absorption, especially at energies exceeding 20 keV. At the European Synchrotron radiation Facility (ESRF), X-ray imaging applications can exploit energies up to 120 keV. Therefore, the development of new scintillating materials is currently investigated. The aim is to improve the contradictory compromise between absorption and spatial resolution, to increase the detection efficiency while keeping a good image contrast even at high energies.The first part of this work presents a model describing high-resolution detectors which was developed to calculate the modulation transfer function (MTF) of the system as a function of the X-ray energy. The model can be used to find the optimal combination of scintillator and visible light optics for different energy ranges, and it guided the choice of the materials to be developed as SCF scintillators. In the second part, two new kinds of scintillators for high-resolution are presented: the gadolinium-lutetium aluminum perovskite (Gd0.5Lu0.5AlO3:Eu) and the lutetium oxide (Lu2O3:Eu) SCFs
Wollesen, Laura. "Nouveaux films minces scintillants ultra-denses et solutions alternatives pixélisées pour l'imagerie synchrotron par rayon X." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2023. https://n2t.net/ark:/47881/m60k28pm.
Full textThe development of scintillators with high stopping power for high spatial resolution X-ray imaging at synchrotrons has been performed by employing two approaches. The first approach was to grow thin Single Crystalline Films (SCFs) of high density and effective Z number by Liquid Phase Epitaxy (LPE). This is to reach ultimate high spatial resolution while maximizing the absorption efficiency of the films. Before attempting to develop the LPE procedures, the compounds were investigated with a Geant4, Monte Carlo simulation tool combined with subsequent analytical calculations to evaluate their scintillating spatial response. Ultimate high-density compound, Lu2Hf2O7, and other hafnates have in this framework been successfully grown on ZrO2:Y substrates. The atomic structures of the films were confirmed to be iso-structural with the substrate and have a low lattice mismatch. It was experienced that various elements could enter the structure, and a surprising flexibility of the hafnate system for LPE growth is thereby realized. The grown films of Lu2Hf2O7 doped with Europium are discovered to scintillate. However, the substrate itself displays low-intensity emission. The films have a rather low light output but deliver a good spatial response validated by MTFs as well as when performing radiography and tomography. The second approach was to grow state-of-the-art SCF scintillators in a micro-structured manner by LPE. The aim is to increase the stopping power by having tall pillars containing light and maintaining a good spatial response. LSO:Tb and GGG:Eu, were grown micro-structured onto laser-treated LYSO:Ce and GGG substrates, respectively. The morphology of the pillars varies depending on the compound and the substrate orientation. The atomic structures and luminescent properties are comparable to their normal SCF counterparts. Thereby a proof of concept has been demonstrated
Baimpas, Nikolaos. "'Hybrid' non-destructive imaging techniques for engineering materials applications." Thesis, University of Oxford, 2014. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:1aa00fed-34e6-4a5e-951b-c710e21ac23c.
Full textPratsch, Christoph. "New methods for high resolution 3D imaging with X-rays." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2018. http://dx.doi.org/10.18452/19238.
Full textWe have characterized the limitations of the most powerful and widely used 3D X-ray imaging approach, transmission X-ray microscopy with tomographic reconstruction. We show that 3D resolution in this approach is limited by the depth of field. To investigate alternatives, we perform simulations of a confocal transmission X-ray microscope and a FIB-SXM. We show that FIB-SXM is a very promising approach that could o er 3D isotropic resolution at 10 nm with dramatically improved signal to noise. We also introduce a new holography method that could prove bene cial for full eld imaging with short coherent X-ray pulses and yield new insights into ultrafast physics.
Pratsch, Christoph [Verfasser], Gerd [Gutachter] Schneider, Günter [Gutachter] Schmahl, and Christoph [Gutachter] Koch. "New methods for high resolution 3D imaging with X-rays / Christoph Pratsch ; Gutachter: Gerd Schneider, Günter Schmahl, Christoph Koch." Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2018. http://d-nb.info/1185668209/34.
Full textUllherr, Maximilian. "Optimization of Image Quality in High-Resolution X-Ray Imaging." Doctoral thesis, 2021. https://doi.org/10.25972/OPUS-23117.
Full textDas in dieser Arbeit entwickelte Modell und die Messmethode für SNR Spektren ergeben zuverlässige anwendungsspezifische Optima für die Bildqualität. Diese Optimierung kann verwendet werden, entweder um Bildqualität zu verstehen, um herauszufinden wie ein gutes Bildgebungsgerät gebaut werden kann oder um die Parameter eines existierenden Aufbaus (automatisch) festzulegen.
Fella, Christian. "High-Resolution X-ray Imaging based on a Liquid-Metal-Jet-Source with and without X-ray Optics." Doctoral thesis, 2016. https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-145938.
Full textMit zunehmender Miniaturisierung in Industrie und Medizintechnik werden zerstörungsfreie Prüfverfahren immer wichtiger. In diesem Umfeld bietet Röntgenmikroskopie ein effizientes Instrument zu Analyse, Verständnis und Qualitätssicherung mikroskopischer Proben, insbesondere da sie im Rahmen der Computer-Tomografie (CT) die Aufnahme dreidimensionaler Datensätze des gesamten Probenvolumens ermöglicht. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Konzeption, Design, Aufbau und Charakterisierung eines kompakten Labor-Röntgenmikroskops im harten Röntgenbereich bei 9 keV, bzw. einer Wellenlänge von 0.134 nm. Im Fokus liegt dabei die Optimierung von Auflösung und Kontrast bei möglichst kurzen Belichtungszeiten. Hier für bildet die Basis eine neuartige Flüssig-Metall- Anoden Röntgenquelle. Solche erst seit kurzem kommerziell verfügbare Quellen erreichen eine höhere Brillianz als konventionelle Laborquellen, d.h. dass die Anzahl der emittierten Photonen (Röntgenquanten) pro Fläche und Raumwinkel außergewöhnlich hoch ist. Dies ist ein entscheidender Faktor, um nötige Belichtungszeiten zu verringern. Der Grund für die hohe Brillianz ist die Verwendung einer sich sehr schnell erneuernden Anode aus flüssigem Metall. Diese ermöglicht die effektive Abfuhr von Wärme, welche normalerweise die Erzeugung von höheren Intensitäten auf kleinerer Fläche limitiert. Um ein möglichst großes Spektrum an Proben abzubilden, kann das Mikroskop in zwei Modi betrieben werden. Im ”Mikro-CT Modus“ werden kleine Pixel mit Hilfe eines Kristall-Leuchtschirms und einem Lichtmikroskop über das Schattenwurfprinzip erreicht, weswegen dessen Auflösung durch die Wellenlänge des emittierten Lichts und die Unschärfe des Schirms beschränkt ist. Dafür können Proben im Millimeterbereich bei geringen Belichtungszeiten standardmäßig aufgenommen werden. Zudem wurde dieser Modus auf inline Phasen-Kontrast optimiert, bei welchem die Kanten eines Objekts durch Interferenz überhöht dargestellt werden und somit besser sichtbar sind. Im zweiten ”Nano-CT Modus“ kann eine erhöhte Auflösung mit Hilfe von Röntgenlinsen erreicht werden. Deren Herstellung ist aber aufgrund der physikalische Eigenschaften im harten Röntgenbereichs - nämlich starke Absorption und schwache Brechung - technisch extrem schwierig und meist mit einer sehr geringe optischen “Leistung” verbunden. Dies führt in Kombination mit einer geringen Brillianz zu sehr langen Belichtungszeiten und hohen Anforderungen an die Stabilität, was ein Kernproblem der auf Laborquellen basierenden Röntgenmikroskope darstellt. Mit der hier entwickelten Anlage können durch die hohe Brillianz der verwendeten Quelle bei moderaten Belichtungszeiten (wenige Minuten pro Bild) Strukturen der Größe 150 nm voneinander getrennt, sowie Nano-CTs aufgenommen werden
"High Resolution X-ray Microscopy Using Digital Subtraction Angiography for Small Animal Functional Imaging." Diss., 2008. http://hdl.handle.net/10161/831.
Full textLin, Ming De. "High Resolution X-ray Microscopy Using Digital Subtraction Angiography for Small Animal Functional Imaging." Diss., 2008. http://hdl.handle.net/10161/831.
Full textResearch using mice and rats has gained interest because they are robust test beds for clinical drug development and are used to elucidate disease etiologies. Blood vessel visualization and blood flow measurements are important anatomic and physiologic indicators to drug/disease stimuli or genetic modification. Cardio-pulmonary blood flow is an important indicator of heart and lung performance. Small animal functional imaging provides a way to measure physiologic changes minimally-invasively while the animal is alive, thereby allowing for multiple measurements in the same animal with little physiologic perturbation. Current methods of measuring cardio-pulmonary blood flow suffer from some or all of these limitations-they produce relative measurements, are limited to global or whole animal or organ regions, do not provide vasculature visualization, limited to a few or singular samples per animal, are not able to measure acute changes, or are very invasive or requires animal sacrifice. The focus of this work was the development of a small animal x-ray imaging system capable of minimally invasive real-time, high resolution vascular visualization, and cardio-pulmonary blood flow measurements in the live animal. The x-ray technique used was digital subtraction angiography (DSA). This technique is a particularly appealing approach because it is easy to use, can capture rapid physiological changes on a heart beat-to-beat basis, and provides anatomical and functional vasculature information. This DSA system is special because it was designed and implemented from the ground up to be optimized for small animal imaging and functional measurements. This system can perform: 1) minimally invasive in vivo blood flow measurements, 2) multiple measurements in the same animal in a rapid succession (every 30 seconds-a substantial improvement over singular measurements that require minutes to acquire by the Fick method), 3) very high resolution (up to 46 micron) vascular visualization, 4) quantitative blood flow measurements in absolute metrics (mL/min instead of arbitrary units or velocity) and relative blood volume dynamics from discrete ROIs, and 5) relative mean transit time dynamics on a pixel-by-pixel basis (100 µm x 100 µm). The end results are 1) anatomical vessel time course images showing the contrast agent flowing through the vasculature, 2) blood flow information of the live rat cardio-pulmonary system in absolute units and relative blood volume information at discrete ROIs of enhanced blood vessels, and 3) colormaps of relative transit time dynamics. This small animal optimized imaging system can be a useful tool in future studies to measure drug or disease modulated blood flow dynamics in the small animal.
Dissertation
Stephan, Sandra. "High-Resolution 3D Ptychography." Doctoral thesis, 2012. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A26892.
Full textKohärente Bildgebung ist eine vielversprechende Methode der Röntgenmikroskopie. Sie ermöglicht die zerstörungsfreie Bestimmung der inneren Struktur von strahlenharten Untersuchungsobjekten mit einer räumlichen Auflösung, die im Prinzip nur von der integralen Anzahl der Photonen auf der Probe sowie deren Streukraft abhängt. Letztendlich stellt die Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung eine Grenze für die erreichbare räumliche Auflösung dar. Die Kombination der kohärenten Bildgebung mit der Rastermikroskopie zur sogenannten Ptychographie eröffnet die Möglichkeit, auch ausgedehnte Objekte mit hoher Auflösung zu untersuchen. Dabei wird die Probe mit einem räumlich begrenzten, kohärenten Röntgenstrahl abgerastert und an jedem Rasterpunkt ein Beugungsbild von einer im Fernfeld platzierten Beugungskamera registriert. Die Beleuchtungen benachbarter Rasterpunkte müssen dabei zu einem bestimmten Prozentsatz überlappen, um genügend Informationen für eine anschließende computergestützte und eindeutige Rekonstruktion des Objektes sicherzustellen. Moderne Rekonstruktionsalgorithmen ermöglichen sogar die gleichzeitige Rekonstruktion der Transmissionsfunktion des Objektes und der Beleuchtungsfunktion des eintreffenden Röntgenstrahls. Die Verknüpfung der Ptychographie mit der Tomographie zur 3D-Ptychographie ist der nahe liegende Schritt, um nun auch die dreidimensionale innere Struktur von Objekten mit hoher räumlicher Auflösung zu bestimmen. Die Projektionen an den verschiedenen Winkelpositionen der Probe werden dabei mittels ptychographischer Abrasterung der Probe erzeugt und anschließend der tomographischen Rekonstruktion zugrunde gelegt. In dieser Arbeit wird die Entwicklung der 3D-Ptychographie beschrieben. Das beinhaltet die Beschreibung der experimentellen Umgebung, der numerischen Implementierung des ptychographischen und des tomographischen Rekonstruktionsalgorithmus als auch eine detaillierte Darstellung der Durchführung der 3D-Ptychographie am Beispiel eines Experiments, welches unter Verwendung des modernen Nanoprobe-Aufbaus des Strahlrohres P06 am PETRA III Synchrotronring des DESY in Hamburg durchgeführt wurde. Als Untersuchungsobjekt diente dabei ein dünner Mo/UO2-Film, der ein vereinfachtes Modell für die in Reaktoren von Atomkraftwerken verbrauchten Brennstäbe darstellt und deshalb im Bereich des Umweltschutzes Anwendung findet. Die dreidimensionale Struktur der Probe wurde mit einer - für diese Methode bisher einmaligen - räumlichen Auflösung von 18 nm bestimmt. Die Messung des von der Probe kommenden Fluoreszenz-Signals an jedem Rasterpunkt der Ptychogramme ermöglichte zusätzlich die Bestimmung der zwei- und dreidimensionalen Elementverteilung innerhalb der Probe mit einer räumlichen Auflösung von 80 nm. Anhand der Fluoreszenzdaten konnte sowohl den Bereichen verschiedener Phasenschübe in den ptychographischen Rekonstruktionen der Objektphase als auch den verschiedenen Werten des Dekrementes des Brechungsindex in der tomographischen Rekonstruktion, das entsprechende chemische Element zugeordnet werden. Die erfolgreiche Demonstration der Durchführbarkeit der 3D-Ptychographie motiviert weitere zukünftige Anwendungen, z. B. auf dem Gebiet der Medizin, der Materialforschung und der physikalischen Grundlagenforschung.
Taghibakhsh, Farhad. "Active Pixel Sensor Architectures for High Resolution Large Area Digital Imaging." Thesis, 2008. http://hdl.handle.net/10012/3634.
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