Röntgenmikroskopie ist ein Mikroskopieverfahren, das statt sichtbarem Licht Röntgenstrahlung nutzt.
Röntgenstrahlung bietet zunächst den Vorteil der kürzeren Wellenlänge, was potenziell höhere Auflösung ermöglicht. Darüber hinaus unterscheidet sich die Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie von der des sichtbaren Lichtes (z.B. Durchdringungsvermögen, immanenter Elementkontrast, Brechungsindexe), womit ergänzende Informationen über die Probe gewonnen werden können. Da es keine Linsen im Röntgenbereich gibt (der Brechungsindex von Materie unterscheidet sich im Röntgenbereich nur wenig von 1), muss man auf andere optische Bauelemente ausweichen, die einem die Röntgenoptik zur Verfügung stellt.
Man unterscheidet zwischen abbildenden und rasternden Mikroskopen.
Abbildende Mikroskope arbeiten in der Regel in Transmission. Dabei wird das untersuchte Probenstück von "vorne" gleichmäßig ausgeleuchtet und das die Probe durchdringende Licht durch eine Optik (in der Regel eine Fresnel-Zonenplatte oder eine refraktive Röntgenlinse) auf einen ortsauflösenden Detektor (z.B. eine CCD-Kamera) projiziert.
Bei den rasternden Mikroskopen wird das Röntgenlicht mit Hilfe von Spiegeln unter streifendem Einfall, Spiegel mit Vielschichtsystemen, Fresnel-Zonenplatten oder refraktiven Röntgenlinsen fokussiert. Die Probe wird durch den Fokus bewegt und an jeder Probenposition das gesamte von der Probe kommende Licht gemessen und als Helligkeitswert für das Bild genommen. Neben dem reflektierten Licht, können auch andere von der Probe stammende Teilchen oder Strahlung zur Bildgebung genutzt werden.
Dies sind beispielsweise:
- Streulicht
- Reflektiertes Licht
- Transmittiertes Licht
- Lumineszenzlicht
- Die gesamte Elektonenausbeute
- Photoelektronen
- Photonen-stimulierte Ionen-Desorption
Da Röntgenmikroskope sehr intensive gerichtete Strahlung brauchen, werden als Quellen für Röntgenlicht hauptsächlich Plasmaquellen und Synchrotronstrahlung genutzt.
Ein Vorteil von Röntgenmikroskopen gegenüber Elektronenmikroskopen ist der, dass bei den Proben keine elektrische Leitfähigkeit vorausgesetzt wird. Biologische Proben können "naturbelassen" bleiben. Das Trocknen und Bedampfen mit einem Metall ist nicht nötig.