Aktuelles 

Mit Nanoröhren Röntgenstrahlen erzeugt

Von Rainer Scharf

Kann der Arzt demnächst sein Röntgengerät in die Aktentasche stecken? Ein Durchbruch in der Röntgentechnologie könnte dies möglich machen. Wissenschaftler der University of North Carolina in Chapel Hill haben eine kompakte Röntgenquelle entwickelt, deren Kathode nicht aus einem Glühdraht sondern aus zahllosen Kohlenstoffnanoröhren besteht. Elektronen, die von den Röhrchen abgegeben und dann von einem starken elektrischen Feld beschleunigt werden, prallen auf eine Kupferanode und erzeugen dort die Röntgenstrahlung.

(Bild 1)
Elektronen fliegen von der Nanoröhrenkathode durch ein Gitter und prallen schließlich auf die Anode. Die dabei entstehende Röntgenstrahlung entweicht durch ein Berylliumfenster.

In herkömmlichen Röntgenröhren muss die Kathode zum Glühen gebracht werden, damit sie Elektronen in ausreichender Zahl freisetzt. Das kostet viel Energie und macht die Apparatur aufwendig und störungsanfällig. Die Nanoröhren hingegen geben die Elektronen bei Zimmertemperatur durch Feldemission ab. Sie sind gewissermaßen winzige Elektronenkanonen "Wenn unser Verfahren funktioniert, werden Röntgengeräte wesentlich kleiner, billiger und langlebiger", meint Otto Zhou, der Leiter der Arbeitsgruppe.

Um die neuartige Röntgenkathode herzustellen, ließen Zhou und seine Kollegen einen Wald von Kohlenstoffnanoröhren auf einer 0,2 cm2 großen Metallplatte wachsen. Die zumeist einwandigen Röhrchen hatten einen Durchmesser von etwa 1,4 nm und bildeten 50 nm dicke Bündel. Wurde die Kathode an eine Spannungsquelle angeschlossen, so begannen die Nanoröhren Elektronen zu verschießen. Dabei wurden Stromstärken bis zu 28 mA gemessen, die den in herkömmlichen Röntgenröhren erreichten Strömen vergleichbar waren.

(Bild 2)
Röntgenbild einer menschlichen Hand. Die benutzte Röntgenstrahlung wurde mit Hilfe der neuartigen Kathode erzeugt.

Die ersten Röntgenbilder, die die Forscher mit Hilfe ihrer Kathode angefertigt haben, können sich durchaus sehen lassen. "Wir haben Bilder von menschlichen Händen und von Fischen gemacht, die so gut sind wie herkömmliche Röntgenbilder", erklärt Zhou. Doch die Bilder sollen noch besser werden: Da die Nanoröhren einen scharf gebündelten Elektronenstrahl abgeben, lässt sich auch die Röntgenstrahlung sehr gut fokussieren. So könnte man Röntgenbilder mit extrem hoher Auflösung erzielen - zur Freude der Ärzte und zum Nutzen der Patienten. 

Weitere Information

Quelle:
G. Z. Yue et al. Generation of continuous and pulsed diagnostic imaging x-ray radiation using a carbon-nanotube-based field-emission cathode. Applied Physics Letters 81, 355-357.
http://dx.doi.org/10.1063/1.1492305

Weitere Links:
http://www.applied-nanotech.com/nr.htm
http://www.physics.unc.edu/~zhou/muri/

Kontakt:
Otto Zhou: 001-919-962-3297, Zhou@email.unc.edu

pro-physik.de v. 3.7.2002

>>> Zur Startseite