Refraktive Multifokusröntgenlinsen und Hartmann-Shack-Sensoren

Die Absorption im Linsenmaterial begrenzt die Apertur von refraktiven Röntgenlinsen (engl.: Compound Refractive X-ray Lenses, CRLs) und damit deren numerische Apertur. Bei der Verwendung von CRLs für die Vollfeldmikroskopie an Laborquellen geht der größte Teil der erzeugten Röntgenstrahlung verloren und kann nicht für die Abbildung der Probe genutzt werden. Die Grundidee dieses Projekts ist es, dies zu überwinden, indem ein Feld von CRLs mit jeweils leicht geneigten optischen Achsen verwendet wird. Die einzelnen optischen Achsen schneiden sich alle im selben Punkt in der Probenebene.
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Durch die Abbildung des gleichen Bildfeldes aus leicht unterschiedlichen Richtungen entstehen auf dem Detektor mehrere Bilder nebeneinander. Diese können zu einem Bild zusammengesetzt werden, wodurch die Belichtungszeit drastisch verkürzt wird. Mit diesem Prinzip geht deutlich weniger der erzeugten Röntgenstrahlung verloren. Theoretisch könnte der Photonenfluss auf dem Detektor mit einem Feld von n x n CRLs um den Faktor n^2-1 erhöht werden.
Dynamik und Fläche des Detektors werden in diesen Anwendungsfällen bisher kaum oder nicht voll ausgenutzt.
Die Ansprüche an die Ausrichtung der im vorherigen Absatz beschriebenen n x n CRLs zueinander sind hoch. Deshalb wird zur Herstellung der in dieser Arbeit vorgestellten Mikrostrukturen die Röntgentiefenlithografie verwendet.
Diese Arbeit enthält sowohl eine Beschreibung der röntgentiefenlithografischen Herstellung von CRLs als auch Ergebnisse aus Charakterisierungen der so hergestellten Röntgenoptiken. So wurden auch parallele Felder aus n x n CRLs hergestellt. Sie eignen sich unter Anderem zur Verwendung in einem Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor (hier synonym mit Hartmann-Shack-Sensor verwendet). In dieser Arbeit wird zum ersten Mal die Verwendung von röntgentiefenlithografisch hergestellten CRLs für diesen Einsatzzweck vorgestellt
und die Vor- und Nachteile diskutiert. Zusätzlich wird auch auf rasternde Abbildungsverfahren mit parallelen Feldern aus n x n CRLs eingegangen.

Absorption in the lens material limits the aperture of compound refractive X-ray lenses (CRLs) and thus their numerical aperture. When using CRLs for full-field microscopy at laboratory sources, most of the X-rays generated are lost and cannot be used for imaging the sample. The basic idea of this project is to overcome this by using an array of CRLs each with slightly tilted optical
axis. The individual optical axes all intersect at the same point in the sample plane. By imaging the same field of view from slightly different directions, multiple images are formed side by side on the detector. ... mehrThese can be combined into one image, drastically reducing the exposure time. With this principle, much less of the X-ray radiation produced is lost. Theoretically, the photon flux on the detector could be increased by a factor of n^2-1 with a field of n x n CRLs. The dynamics and area of the detector are hardly, if at all, fully utilized in these applications.
The demands on the alignment of the n x n CRLs described in the previous paragraph to each other are high. Therefore, deep X-ray lithography (DXRL) is used to fabricate the microstructures presented in this work. This work contains both a description of CRL fabrication using DXRL and results from characterizations of these X-ray optics. Additionally, parallel fields of n x n CRLs were fabricated. They are suitable for use in a Shack-Hartmann wavefront sensor.
In this work, the use of DXRL-fabricated CRLs for this application is presented for the first time and the advantages and disadvantages are discussed.
In addition, raster imaging techniques with parallel fields of n x n CRLs are also discussed.