LP-lens

Iedereen heeft nog wel een doos langspeelplaten in de kast staan. Ze worden nauwelijks meer gedraaid, maar volgens Zweedse natuurkundigen van het Royal Institute of Technology in Stockholm komen ze desondanks nog goed van pas. Zij ontdekten dat röntgenstralen kunnen worden gefocusseerd door twee stukken van een LP onder een kleine hoek op elkaar te drukken (Nature, 27 april 2000). Met zo'n ongewone röntgenlens in de vorm van de letter V kan de intensiteit van een röntgenbundel worden vergroot, waardoor het opnemen van beelden minder tijd in beslag neemt en ook de kwaliteit ervan toeneemt. Bovendien is röntgenstraling bij uitstek geschikt voor microscopische toepassingen. Omdat het zo'n korte golflengte heeft, zou je er in principe uiterst kleine structuren mee kunnen onderscheiden. Het ontbreken van goede lenzen stond echter tot nu toe de verwezenlijking daarvan in de weg.

Waar lichtstralen bij elke overgang tussen twee materialen van richting veranderen, zijn röntgenstralen nauwelijks van het rechte pad af te brengen. Een simpele holle lens met een kromtestraal van een paar tiende millimeter focusseert een röntgenbundel op een onpraktisch grote afstand van meer dan vijftig meter. In 1996 kwam de Russische onderzoeker Snigirev met een oplossing voor dit probleem. Hij boorde dertig kleine gaatjes op een rij in een blok aluminium. Die fungeerden elk als een klein röntgenlensje en leverden zo samen een lens met een brandpuntsafstand van ongeveer twee meter. Dat was een hele vooruitgang, waarmee hij terecht de pagina's van Nature haalde.

Zelf gaf hij daarin aan dat met het boren van nog grotere aantallen gaatjes de lens zou kunnen worden verbeterd. Dat toonden dezelfde Zweedse onderzoekers die nu met de LP-lens komen, twee jaar geleden aan met een lens met zeshonderd gaatjes, gemaakt van perspex. Aluminium is weliswaar makkelijk te bewerken, maar het absorbeert röntgenstraling ook vrij sterk. Perspex, dat uit lichtere elementen als koolstof, waterstof en zuurstof bestaat, doet dat veel minder.

Op basis van zo'n lens fabriceerden Björn Cederström en zijn collega's een gevoelig detectiesysteem om minuscule verhardingen in borstweefsel op te sporen. Deze vormen de eerste aanwijzingen voor het ontstaan van borstkanker. Hoewel de benodigde dosis röntgenstraling al bijna een factor tien lager was dan die voor het opnemen van een standaard mammogram, was ook deze gaatjeslens nog voor verbetering vatbaar. Cederström: ``Zo'n lens vertoont nogal wat optische afwijkingen (aberraties). Verschillende golflengten worden net wat anders gefocusseerd. Bovendien gaat er in het materiaal tussen de gaatjes `kostbare' intensiteit verloren door absorptie. En dan is zo'n lens ook nog maar geschikt voor een beperkt aantal golflengten.''

Al die problemen zijn nu in één klap opgelost met de LP-lens, waarin de groeven van de plaat de functie hebben overgenomen van de gaatjes in het perspex. Door de vorm van de groeven vertoont deze lens echter geen aberratie en daarbij kan de golflengte van de röntgenstraling worden afgestemd door de hoek tussen de twee helften te veranderen. Op de vraag of hij nu bij zijn onderzoek al zijn oude LP's gaat gebruiken, zegt Cederström: ``Nee, het polyvinylchloride waar LP's van gemaakt zijn bevat te veel chlooratomen die de röntgenstraling absorberen. Maar we hebben net wel een röntgenlens binnen die gemaakt is van beryllium, en die er precies zo uitziet. Dat materiaal is bovendien veel beter bestand tegen de hoge intensiteiten van de röntgenbundel in het synchrotron waar we onze experimenten doen.''