Ein TechnologieAngebot von

Röntgen- und γ-Quellen auf Basis relativistischer Thomson-Rückstreuung Materialforschung, Medizin, öffentliche Sicherheit

Hessische Intellectual Property Organisation

AUF EINEN BLICK … TECHNOLOGIE/ ANWENDUNGSFELDER Strukturanalyse, Medizintechnik, Teilchenphysik

MARKT / BRANCHE  Materialforschung

BESCHREIBUNG DER TECHNOLOGIE / DES PRODUKTES

 Medizin: Bildgebung und Strahlentherapie

Stand der Technik Bei der elastischen Rückstreuung (Thomson-Rückstreuung) von Photonen an relativistischen Elektronen wird Energie von den Elektronen auf die Photonen übertragen, sodass deren Frequenz um mehrere Größenordnungen erhöht werden kann. Die von einem Pulslaser erzeugte UV-Strahlung kann so in Röntgen- und sogar γ-Strahlung konvertiert werden, die ausgezeichnete Eigenschaften aufweist: sehr kurze Pulse im fs-Bereich, kleine Quellgröße (abhängig vom Querschnitt des Laserfokus und des Elektronenstrahls), lineare Polarisation, automatische Synchronisation mit den Laserpulsen, durchstimmbare Frequenz. Sofern der Laser mit niedriger Intensität betrieben wird, weist die so generierte Röntgen- bzw. γ-Strahlung auch eine sehr hohe Brillanz bei sehr geringer Bandbreite auf.

 öffentliche Sicherheit

ALLEINSTELLUNGSMERKMALE Röntgen- und γ-Quellen mit  durchstimmbarer Frequenz bei minimierter Bandbreite,  hoher Intensität und Brillanz,  kompaktem Aufbau,  ultrakurzen Pulsen, die automatisch mit den Pulsen eines fs-Lasers synchronisiert sind.

ENTWICKLUNGSSTAND

 Funktionalität der Strahlungsquelle erfolgreich demonstriert

Nachteile des Standes der Technik Bei hohen Laserintensitäten (> 1017 W/cm2) wird eine intensitätsabhängige nichtlineare Vergrößerung der Bandbreite der mittels Thomson-Rückstreuung erzeugten Röntgen- bzw. γ-Strahlung beobachtet. Um diesen unerwünschten Effekt, die sogenannte ponderomotive Verbreiterung, zu vermeiden, ist es bisher notwendig, die Intensität des Pulslasers zu begrenzen. Dadurch werden auch die Intensität und die Brillanz der generierten Strahlung in unerwünschter Weise limitiert.

PATENTSTATUS Europäische Patentanmeldung erfolgte am 30.03.2017

REFERENZ NR.: TM 905

Innovative Lösung Zur Überwindung der vorab genannten Nachteile wurde ein neuartiges Verfahren zur optimalen Formung der zur Rückstreuung zu bringenden Laserpulse entwickelt. Die Laserpulse werden dabei einer Frequenzmodulation unterzogen, wodurch sie eine definierte Korrelation zwischen ihrer instantanen Frequenz Ω(t) und ihrer instantanen Pulsform und -intensität I(t) erhalten. Das resultierende Laserspektrum wird dabei so geformt, dass die ponderomotive Verbreiterung kompensiert wird. ANWENDUNGSFELDER Die auf dem neuen Verfahren basierenden Röntgen- und γ-Quellen versprechen vielfältige neuartige Anwendungen von der Materialforschung (Strukturaufklärung) über die Medizin (Bildgebung, Strahlentherapie) bis hin zur Teilchenphysik (z. B. Untersuchung grundlegender Eigenschaften von Atomkernen). Die Quellen sind als kompakte, portable Einheiten ausführbar und somit für Sicherheitsprüfungen an Häfen und Flughäfen geeignet. VORTEILE GEGENÜBER DEM STAND DER TECHNIK Das neue Verfahren erlaubt beliebig hohe Laserintensitäten, sodass die neuartigen Rückstreuquellen Röntgen- und γ-Strahlung mit höchster Brillanz und Intensität und geringer Bandbreite erzeugen. STAND DER PRODUKTENTWICKLUNG Die Funktionalität der Strahlungsquelle wurde am GSI erfolgreich demonstriert.

REFERENZ NR.: TM 905

KOOPERATIONSMÖGLICHKEITEN Die TransMIT GmbH sucht im Auftrag der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Kooperationspartner oder Lizenznehmer für die Weiterentwicklung und den Vertrieb der neuartigen Strahlungsquellen in Deutschland, Europa, den USA und Asien. Ebenso werden Interessenten gesucht, die zur Erschließung weiterer, bisher unberücksichtigter Anwendungsgebiete der neuen Quellen beitragen können.

Niklas Günther, M.A. Phone: +49 (0)641 94 36 4 – 53 Fax: +49 (0)641 94 36 – 55 E-Mail: [email protected]