Parallelstrahloptiken

Parallelstrahloptiken für Röntgenstrahlung (Göbelspiegel)

Parallelstrahloptik
© Fraunhofer IWS Dresden
Parallelstrahloptik

Problem

Röntgenquellen emittieren Licht in alle Raumrichtungen. Ohne den Einsatz von Spiegeln kann ein nahezu paralleler Röntgenstahl nur durch die Verwendung von schmalen Blenden erzeugt werden. Dadurch ist der nutzbare Raumwinkelbereich extrem klein. Mit strahlformenden Elementen, wie z. B. Spiegeln, lässt sich aus dem von der Quelle ausgesendeten divergenten Röntgenstrahl ein Parallelstrahl erzeugen.


Lösung

Um aus einem von einer Punktquelle divergent austretenden Strahlenbündel einen Parallelstrahl zu erzeugen, sind parabolische 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

Parallelstrahloptiken werden in der Diffraktometrie zur Kristallstrukturanlyse (z. B. Proteinkristallographie) und in der Reflektometrie zur Charakterisierung von Nanometerschichten eingesetzt.