Fokussierende Optiken

Erzeugung von Linienfoki

1-dimensional fokussierende Röntgenoptik
© Fraunhofer IWS Dresden
1-dimensional fokussierende Röntgenoptik

Problem

Röntgenquellen emittieren Licht in alle Raumrichtungen. Um möglichst hohe Strahlungsintensitäten am Probenort zu erhalten, ist der Einsatz von Optiken notwendig, die eine Fokussierung der Strahlung auf den gewünschten Probenbereich ermöglichen.


Lösung

Um aus einem von einer Punktquelle divergent austretenden Strahlenbündel einen fokussierten Strahl zu erzeugen, sind elliptische Spiegelkonturen erforderlich. Diese werden sowohl durch Biegung und Fixierung von ebenen Wafersubstraten als auch durch Konturierung von massiven Substraten erzeugt. Vorteile der Variante des Biegens sind die hohe Flexibilität der möglichen Konturen und die äußerst gute Oberflächenqualität der Siliziumwafer. Der Vorteil geschliffener Substrate besteht in der Möglichkeit, geringe Abweichungen von der Zielkontur zu realisieren, was für hochauflösende oder abbildende Anwendungen notwendig ist.

Aufgrund der sich ändernden Strahlungseinfallswinkel entlang der Spiegeloberfläche müssen entsprechend der verallgemeinerten BRAGG-Gleichung hochpräzise Gradientenmultischichten aufgebracht werden. Im IWS werden Abweichungen zwischen Ist- und Soll-Dicken von < 0,1 % erreicht. Typische Materialkombinationen der Reflexionsschichten sind W/Si, W/B4C, Ni/C, Ni/B4C, Mo/B4C, Cr/C. Die Spiegel werden üblicherweise mit der charakteristischen Ka-Strahlung der Elemente Cu, Mo, Ag oder Cr betrieben.


Anwendungen

Fokussierende Röntgenoptiken werden z. B. in der Röntgenfluoeszenzanalyse oder Diffraktometrie eingesetzt.