Munich Compact Light Source (MuCLS)

Im Gebäude des MIBE findet sich die Munich Compact Light Source (MuCLS) – das weltweit erste Mini-Synchrotron. Auf einer Grundfläche von nur 15 m² erzeugt diese Anlage hoch-brillante Röntgenstrahlen, wie sie sonst nur in großen ringförmigen Teilchenbeschleunigern mit einem Umfang Durchmesser von mehreren hundert Metern (sogenannten Synchrotronlicht-Quellen) generiert werden können.

In der MuCLS werden brillante Röntgenstrahlen durch die Kollision von schnellen Elektronen mit Photonen aus Infrarot-Laserlicht erzeugt. Wie beim Billardspielen kollidieren die Photonen mit den Elektronen, absorbieren dabei etwas von deren Energie und erreichen so Energien im Röntgen-Bereich. Das geschieht auf einem Raumgebiet, das etwa halb so dünn ist, wie ein menschliches Haar.

Im Vergleich zu konventionell in Röhren erzeugter Röntgenstrahlung ermöglichen die im MuCLS generierten Strahlen so weit detailliertere Strukturuntersuchungen.

Die erzeugten Röntgenstrahlen sind extrem intensiv, ihre Energie lässt sich sehr genau festlegen. Das Röntgenlicht ist zudem so kohärent, dass man es für die Phasenkontrast-Bildgebung nutzen kann. Damit lassen sich deutlich mehr Details sichtbar machen als mit konventionellen Röntgenbildern – zum Beispiel können verschieden Arten von Weichgewebe klar unterschieden werden. Dafür bestimmt man beim Phasenkontrastverfahren mithilfe von Interferenz, wie sich die Phase oder Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung auf dem Weg durch das Untersuchungsobjekt verändert.

Seit der Inbetriebnahme werden an der MuCLS hauptsächlich biomedizinische Fragestellungen aus der präklinischen Forschung zu Tumorerkrankungen (beispielsweise Erkennung sehr kleiner Tumore), Lungenerkrankungen (beispielsweise Bestimmung von veränderter Lungenbläschengröße), Osteoporose (beispielsweise Vermessung von Knocheneigenschaften) und Arteriosklerose erforscht.

Die Munich Compact Light Source wird derzeit von der Forschungsgruppe Biomedical Physics (MIBE Direktor Franz Pfeiffer) betrieben und ist Teil des Center for Advanced Laser Applications (CALA) – einem Gemeinschaftsprojekt der TU München und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU).

Fachartikel mit ausführlicher Darstellung des Aufbaus der Anlage und der dort durchgeführten Forschung (in Englisch): The versatile X-ray beamline of the Munich Compact Light Source: design, instrumentation and applications J. Synchrotron Rad. (2020). 27, doi.org/10.1107/S1600577520008309

TUM Pressemeldung (29 Okt 2015): Neue hochmoderne Röntgenquelle auf kleinem Raum

TUM Pressemeldung (27 Feb 2017): Mini-Teilchenbeschleuniger spart Kontrastmittel

MIBE Aktuelles (15 Jan 2020): Precise Monitoring of the Lung