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2025-10-09T16:46:07Z

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Ein '''Neutronenmikroskop''' ist ein [[Mikroskop]], das nicht [[Licht]], sondern [[Neutron]]en nutzt, um vergrößerte Abbildungen von Gegenständen zu erzeugen.
Das Konzept des Neutronenmikroskops wurde Anfang der 1980er Jahre entworfen. Damals wurden erst die technischen Voraussetzungen für die Ablenkung und Speicherung von Neutronen geschaffen, die für den Aufbau eines solchen Mikroskops notwendig sind. Das erste funktionierende Neutronenmikroskop wurde 2013 gemeinsam vom [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]] und der [[NASA]] erfunden.<ref>[https://www.elektormagazine.de/news/neutronenmikroskop ''Neutronenmikroskop''.] elektormagazine.de, 10. Dezember 2013; abgerufen am 9. Dezember 2018.</ref><ref>[https://newatlas.com/mit-neutron-microscope-reactor-prototype/29392/ What shall we do with a neutron microscope?] newatlas.com, 21. Oktober 2013; abgerufen am 9. Dezember 2018.</ref><ref>[https://news.mit.edu/2013/new-kind-of-microscope-uses-neutrons-1004 New kind of microscope uses neutrons.] [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]], 4. Oktober 2013; abgerufen am 9. Dezember 2018.</ref>

Neutronen bieten gegenüber derzeit eingesetzten Methoden, wie dem [[Elektronenmikroskop]], einige einzigartige Vorteile. So wechselwirken Neutronen sehr stark mit Wasserstoff. Zusammen mit der Eigenschaft, leicht organisches Material zu durchdringen, könnte dies gerade in der Biologie, wo die zu untersuchenden Proben hohe Anteile von Wasser und Kohlenwasserstoffen aufweisen, neue Untersuchungsmethoden eröffnen.

== Aufbau ==
Ähnlich wie bei herkömmlichen Mikroskopen versucht man durch (Neutronen-)Linsen einen Strahl aus Neutronen auf der Probe zu [[fokus]]sieren und die Wechselwirkungen mit der Probe zu detektieren. Da ein Neutron völlig anders mit der restlichen Materie wechselwirkt als [[Photon]]en oder [[Elektron]]en, werden dafür beim Neutronenmikroskop zum Teil grundverschiedene Techniken und Materialsysteme eingesetzt.

So dürfen die eingesetzten Neutronen nur eine geringe thermische Energie besitzen (ca. 2 · 10<sup>−7</sup> [[Elektronenvolt|eV]]) – im englischen auch ''[[Neutron#„Kalte“ und „heiße“ Neutronen|ultra-cold neutrons]]'' (UCN) genannt.
Derartige Neutronen zeigen unter flachen Einfallswinkeln Totalreflexion an Oberflächen, außerdem lassen sie sich in magnetischen Fallen ausreichend lange speichern<ref>{{Literatur |Autor=P. R. Huffman, C. R. Brome, J. S. Butterworth, K. J Coakley, M. S Dewey, S. N Dzhosyuk, R. Golub, G. L. Greene, K. Habicht, S. K. Lamoreaux, C. E. H. Mattoni, D. N. McKinsey, F. E. Wietfeldt, J. M. Doyle |Titel=Magnetic Trapping of Neutrons |Sammelwerk=nucl-ex/0001003 |Datum=2000 |arXiv=nucl-ex/0001003}}</ref>; ausreichend bedeutet hierbei eine Dauer im Bereich der [[Halbwertszeit]] der Neutronen. Als freies Teilchen zerfällt das Neutron mit einer Halbwertszeit von 611 Sekunden in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino.


Die Auflösung eines [[Lichtmikroskop]]s wird durch die Wellenlänge der benutzten elektromagnetischen Strahlung begrenzt. Wie bei [[Elektron]]en kann auch Neutronen eine sogenannte [[Materiewelle]]nlänge zugeordnet werden. Aufgrund der deutlich höheren Masse ist die Wellenlänge einer solchen Materiewelle bei Neutronen deutlich kürzer als bei Elektronen. Während bei optischen Mikroskopen (max. 200 nm) die Auflösung tatsächlich nahezu die von der Lichtwellenlänge gesetzte physikalische Grenze erreicht, verschlechtern bei Neutronenmikroskopen die [[Abbildungsfehler]] der Bauteile die nutzbare Auflösung (theoretisch 1 nm); die Vergrößerung derzeitiger Versuchsanlagen ist noch sehr gering (22,5fach<ref>{{Literatur |Autor=J. T. Cremer, M. A. Piestrup, H. Park, C. K. Gary, R. H. Pantell, C. J. Glinka, J. G. Barker |Titel=Imaging hydrogenous materials with a neutron microscope |Sammelwerk=[[Applied Physics Letters]] |Band=87 |Nummer=16 |Datum=2005 |Seiten=161913 |DOI=10.1063/1.2089172}}</ref>).

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=P. Herrmann, K.-A. Steinhauser, R. Gähler, A. Steyerl, W. Mampe |Titel=Neutron Microscope |Sammelwerk=Physical Review Letters |Band=54 |Nummer=18 |Datum=1985 |Seiten=1969–1972 |DOI=10.1103/PhysRevLett.54.1969}}
* {{Literatur |Autor=M. R. Eskildsen, P. L. Gammel, E. D. Isaacs, C. Detlefs, K. Mortensen, D. J. Bishop |Titel=Compound refractive optics for the imaging and focusing of low-energy neutrons |Sammelwerk=Nature |Band=391 |Nummer=6667 |Datum=1998 |Seiten=563–566 |DOI=10.1038/35333}}

== Weblinks ==
* {{Internetquelle |url=https://www.max-wissen.de/Fachwissen/show/5061?seite=2 |titel=„Sehen“ mit Neutronen |hrsg=Max-Planck-Gesellschaft |datum=2009 |abruf=2016-04-29 |kommentar=Beschreibung des Neutronenmikroskopie-Verfahrens, mit Animation}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Mikroskopie}}

[[Kategorie:Mikroskopisches Verfahren]]

Neutronenmikroskop - Versionsgeschichte

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