Entwicklung, Bau und Test einer UHV Röntgenstreukammer für die digitale In-Line Holographie

Entwicklung, Bau und Test einer UHV Röntgenstreukammer für die digitale In-Line Holographie Digitale In-Line Holographie ist ein linsenloses Verfahren, bei dem ein Pinhole aus einer kohärenten Lichtquelle eine Kugelwelle generiert, die von der zu untersuchenden Probe teilweise gestreut wird. Diese gestreuten Photonen interferieren dann auf einem digitalen CCD-Detektor mit der ursprünglichen Kugelwelle. Die Rekonstruktion dieser Interferenzmuster erfolgt mittels Kirchhoff-Helmholtz-Transformation. Dieses Verfahren kann nicht nur mit sichtbarem Licht, sondern auch mit Photonen in UV- und VUV-Bereich angewendet werden. Biologisch besonders interessant ist in diesem Bereich das Wasserfenster bei Wellenlängen von 2,3 nm bis 4,4 nm. In dieser Arbeit wurde eine Ultrahochvakuum Streukammer entwickelt, um mit Synchrotronstrahlung solche Messungen durchführen zu können. Dabei wurde ein thermisch stabilisierter optischer Tisch im Vakuum realisiert, auf dem sich 13 motorisierte Achsen befinden, um Pinhole, Probe und Kamera gegeneinander zu verfahren. Zusätzlich ist die tomographische Aufnahme von Proben möglich. Erste Ergebnisse demonstrieren die Leistungsfähigkeit der neuen Apparatur an verschiedenen Strahlungsquellen wie BESSY und FLASH mit unterschiedlichen biologischen Proben. Es konnte nicht nur gezeigt werden, dass Strahlenschäden momentan nicht der limitierende Faktor der Holographie sind, sondern es wurde auch die bislang höchste Auflösung mit digitaler In-Line Holographie erreicht, und erstmals materialspezifischer Kontrast in Zellkernen gezeigt. Außerdem wurden mit der neuen Apparatur erste Tomographieexperimente durchgeführt und Proben mit Kohärenter Röntgenstreuung aufgenommen

Micro axial tomography: a miniaturized, versatile stage device to overcome resolution anisotropy in fluorescence light microscopy.

With the development of novel fluorescence techniques, high resolution light microscopy has become a challenging technique for investigations of the three-dimensional (3D) micro-cosmos in cells and sub-cellular components. So far, all fluorescence microscopes applied for 3D imaging in biosciences show a spatially anisotropic point spread function resulting in an anisotropic optical resolution or point localization precision. To overcome this shortcoming, micro axial tomography was suggested which allows object tilting on the microscopic stage and leads to an improvement in localization precision and spatial resolution. Here, we present a miniaturized device which can be implemented in a motor driven microscope stage. The footprint of this device corresponds to a standard microscope slide. A special glass fiber can manually be adjusted in the object space of the microscope lens. A stepwise fiber rotation can be controlled by a miniaturized stepping motor incorporated into the device. By means of a special mounting device, test particles were fixed onto glass fibers, optically localized with high precision, and automatically rotated to obtain views from different perspective angles under which distances of corresponding pairs of objects were determined. From these angle dependent distance values, the real 3D distance was calculated with a precision in the ten nanometer range (corresponding here to an optical resolution of 10-30 nm) using standard microscopic equipment. As a proof of concept, the spindle apparatus of a mature mouse oocyte was imaged during metaphase II meiotic arrest under different perspectives. Only very few images registered under different rotation angles are sufficient for full 3D reconstruction. The results indicate the principal advantage of the micro axial tomography approach for many microscopic setups therein and also those of improved resolutions as obtained by high precision localization determination