Rasterelektronenmikroskop, fokussierter Ionenstrahl und chemische Massenspektrometrie vereint in einem System – das neue Helios 5 DualBeam mit ToF-SIMS macht es möglich.

Das Gerät liefert Sub-Nanometer-Auflösung, 3D-chemische Bildgebung und kann Elemente von Wasserstoff bis Uran nachweisen – alles in einem Messlauf. Damit werden biologische Proben, Werkstoffe, Oberflächen und Kontaminationen hochpräzise analysiert.

Für Ihre Fragestellungen liefern wir präzise Anworten direkt aus dem Nanokosmos: ➔ jetzt mehr erfahren!

 

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Zur Lösung der Strahlungstransportgleichung (Radiative Transfer Equation, RTE) wird häufig die Methode der Kugelflächenfunktionen eingesetzt. Obwohl dieses Verfahren grundsätzlich geeignet ist, treten bei der praktischen Anwendung oftmals erhebliche Schwierigkeiten auf. Diese ergeben sich insbesondere aus sehr schlecht konditionierten linearen Gleichungssystemen sowie aus unphysikalischen Oszillationen der Lösung, die auf eine geringe Konvergenzrate zurückzuführen sind. Dadurch ist der Einsatz dieser Methode in vielen Fällen stark eingeschränkt.

In der vorliegenden Publikation wird daher ein alternativer Lösungsansatz untersucht, der auf einer Kollokationsmethode mit stückweise linearen Basisfunktionen basiert. Für dieses Verfahren werden sowohl die Stabilität als auch die Konvergenz gegen die exakte Lösung der RTE für eine homogene Schicht der Dicke LLL rigoros nachgewiesen.

Ergänzend wird ein geschlossener Ausdruck für die einfach gestreute Strahldichte hergeleitet. Dieser erlaubt nicht nur eine effiziente Approximation der vollständigen Lösung der RTE unter Berücksichtigung aller Streuordnungen, sondern ermöglicht darüber hinaus eine Abschätzung der Schichtdicke LLL. 

➔ Das vollständige Paper von Liemert et al. lesen Sie hier.

Wie realistisch kann ein künstlicher Finger sein? Die neue Arbeit mit dem Titel Optical finger phantom with realistic optical properties in Biomedical Optics Express stellt unsere aktuellen Forschungsergebnisse vor.

➔ Optische Phantome sind zentrale Werkzeuge in der biomedizinischen Optik, z. B. für die Entwicklung, Kalibrierung und Validierung optischer Messverfahren. Bisherige Modelle bilden jedoch oft weder die komplexen optischen Eigenschaften noch die anatomische Form menschlicher Finger realitätsnah ab.

In der aktuellen Publikation stellen wir ein neuartiges Silikon-Fingerphantom vor, das Reflexions- und Transmissionseigenschaften eines menschlichen Fingers im sichtbaren Spektrum präzise nachbildet. Die optischen Eigenschaften wurden experimentell ermittelt und gezielt in Silikon reproduziert. Ein automatisiertes Verfahren wählte geeignete Absorber aus einer Pigment-Datenbank, während die Streuung über Zirkoniumdioxid-Partikel gesteuert wurde.

Ein anatomisch exakter Alginatabdruck gewährleistet die originalgetreue Form. Das Phantom erreicht eine hohe spektrale Übereinstimmung und reproduziert die Lichtausbreitung visuell und räumlich realitätsnah. Die Methode ermöglicht standardisierte, reproduzierbare optische Messungen und ist ideal für Sensorentwicklung, Medizintechnik und Forschung.

Lungenkarzinome gehören zu den häufigsten und tödlichsten Tumorerkrankungen. Eine wesentliche diagnostische Herausforderung ist die intratumorale Heterogenität – also das Auftreten unterschiedlicher Zelltypen innerhalb eines einzelnen Tumors, was die Wirksamkeit von Therapien erheblich beeinflussen und zu Resistenzen führen kann. Mit aktuellen diagnostischen Methoden lässt sich die intratumorale Heterogenität bislang nur unzureichend erfassen.

Mit dem neu gestarteten Verbundprojekt HOLOPROTEOME – gefördert vom BMFTR – soll die Analyse dieser Tumorvielfalt deutlich verbessert werden. Das ILM entwickelt dafür ein innovatives Mehrwellenlängen-Modul für die Digitale Holografische Mikroskopie (DHM), das eine markerfreie Erkennung relevanter Gewebeareale ermöglichen soll. Diese Regionen sollen anschließend präzise isoliert und für Wenigzell-Proteomanalysen aufbereitet werden – ohne die Einschränkungen klassischer histologischer Färbungen.

In Kombination mit leistungsfähigen KI-Algorithmen sollen so neue Wege zur präziseren Analyse der intratumoralen Heterogenität eröffnet werden. Das ILM übernimmt die Entwicklung des optischen Moduls, generiert Bilddaten für das Training der Algorithmen und führt gemeinsam mit den Industrie- und Klinikpartnern die Validierung des Systems durch.

Das Verbundprojekt HOLOPROTEOME vereint starke Expertise aus Optik, KI, Mikrofluidik, Diagnostik und klinischer Anwendung. Beteiligt sind HB-Technologies, AID, Hahn-Schickard und das Universitätsklinikum Freiburg. Nach Projektabschluss ist ein mehrstufiger Transfer in die klinische Anwendung geplant – mit dem Potenzial, die Überlebenszeit von Patientinnen und Patienten mit Lungenkarzinomen deutlich zu verbessern.

Die Landesinitiative „Frauen in MINT-Berufen“ setzt sich dafür ein, Mädchen und junge Frauen für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (kurz: MINT) zu begeistern. MINT-Berufe bieten ein vielfältiges Spektrum an Chancen und Entwicklungsmöglichkeiten. 

Im Video-Portrait erzählen unsere Wissenschaftlerinnen Kathrin Stadelmann und Corinna Konrad von ihren Karrierewegen und zeigen, wie abwechslungsreich und anspruchsvoll die Arbeit im MINT-Bereich ist. Ihre Erfahrungen machen deutlich, wie wichtig die Verbindung von Forschung, Entwicklung und praktischer Anwendung gerade an unserem Institut ist.

➔ Jetzt Video ansehen und Inspiration für den eigenen Weg in MINT oder als Mitarbeiter*in am ILM holen!