DE19700615A1 - Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung - Google Patents
Kondensor-Monochromator-Anordnung für RöntgenstrahlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kondensor-Monochromator-Anordnung für
Röntgenstrahlung entsprechend den Merkmalen im Oberbegriff des
Anspruchs 1.
In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte in der
Röntgenmikroskopie im Wellenlängenbereich von etwa 0.2-5 nm
gemacht. Es wurden Röntgenmikroskope entwickelt, die an brillanten
Röntgenquellen betrieben werden. Zu diesen Röntgenquellen zählen
Elektronenspeicherringe, deren Ablenkmagneten und Undulatoren
Quellorte intensiver Röntgenstrahlung sind; andere Röntgenquellen
vergleichbarer Brillanz gibt es bislang nicht. Für Transmissions-
Röntgenmikroskope wurde bislang nur die von Ablenkmagneten erzeugte
Röntgenstrahlung genutzt.
Als hochauflösende Objektive in Röntgenmikroskopen kommen
heutzutage nur Mikrozonenplatten zum Einsatz. Mikrozonenplatten sind
rotationssymmetrische Transmissionskreisgitter mit nach außen hin
abnehmender Gitterkonstanten, haben typischerweise bis zu 0.1 mm
Durchmesser und einige hundert Zonen. Die numerische Apertur einer
Zonenplatte ist ganz allgemein durch den Beugungswinkel bestimmt, unter
dem die äußeren und damit feinsten Zonen senkrecht einfallende
Röntgenstrahlen beugen. Die erzielbare räumliche Auflösung einer
Zonenplatte ist durch ihre numerische Apertur bestimmt. Die numerische
Apertur der benutzten Röntgenobjektive konnte in den letzten Jahren
wesentlich erhöht werden, so daß deren Auflösung sich verbesserte.
Dieser Trend zu höherer Auflösung wird sich fortsetzen.
Generell wird für Röntgenmikroskope, die Zonenplatten als
Röntgenobjektive benutzen, eine hohlkegelförmige Objektbeleuchtung
benötigt. Andernfalls würde sich dem Bild auch in seinem Zentrum die
Strahlung aus der 0. und der 1. Beugungsordnung der
Kondensorzonenplatte überlagern. Das liegt daran, daß der überwiegende
Anteil der Strahlung, die parallel oder fast parallel zur optischen Achse auf
das Objekt fällt, dieses und die folgende Mikrozonenplatte (das
beugende Röntgenobjektiv) ungebeugt durchdringt und sich als
allgemeiner diffuser Untergrund in Geradeausrichtung, also im Zentrum
des Bildfeldes bemerkbar macht. Aus diesem Grunde benutzen alle
Transmissions-Röntgenmikroskope ringförmige Kondensoren und der
nutzbare, nicht diffus überstrahlte Bereich des Bildfeldes wird um so
größer, je größer der innere, strahlungsfreie Raumwinkelbereich des
Kondensors ist.
Aus der Theorie der Mikroskopie ist bekannt, daß die numerische Apertur
des beleuchtenden Kondensors eines Durchlichtmikroskopes stets in etwa
angepaßt sein sollte an die numerische Apertur des Mikroskopobjektives,
um von inkohärent strahlenden Lichtquellen auch eine inkohärente
Objektbeleuchtung und damit eine nahezu lineare Beziehung zwischen
Objektintensität und Bildintensität zu erhalten. Ist die Apertur des
Kondensors dagegen geringer als die des Mikroskopobjektivs, so liegt
eine teilkohärente Abbildung vor und die lineare Transformation zwischen
Objektintensität und Bildintensität geht für die wichtigen, die Auflösung des
Mikroskopes bestimmenden hohen Raumfrequenzen verloren.
Als Kondensoren für Röntgenstrahlung werden bislang "großflächige"
ringförmige Zonenplatten benutzt. Sie fokussieren die Röntgenstrahlung
auf das mit dem Röntgenmikroskop zu untersuchende Objekt. Eine
solche "Kondensorzonenplatte" ist in ihrer Größe angepaßt an den
Strahldurchmesser, der am Ende des Strahlrohres eines Ablenkmagneten
eines Elektronenspeicherrings typisch bis zu 1 cm beträgt. Da die
Kondensorzonenplatte ringförmig ist, fängt sie etwa % der in diesem
Strahldurchmesser liegenden Strahlung auf. Da die Brennweite einer
Zonenplatte reziprok zur benutzten Wellenlänge ist, wirkt eine solche
Kondensorzonenplatte zusammen mit einer kleinen sogenannten
Monochromatorlochblende, die in der Objektebene um das Objekt gelegen
ist, gleichzeitig als Linearmonochromator (Optics Communication 12,
S. 160-163, 1974, "Soft X-Ray Imaging Zone Plates with Large Zone
Numbers for Microscopic and Spectroscopic Applications", Niemann,
Rudolph, Schmahl). Nur ein enger Spektralbereich der einfallenden
polychromatischen Strahlung eines Elektronenspeicherrings wird in die
Lochblende fokussiert und zur Beleuchtung des Objektes genutzt.
Die spektrale Auflösung eines solchen Linearmonochromators beträgt R =
D/2d, wenn D und d die Durchmesser von Kondensorzonenplatte und
Monochromatorlochblende sind und wenn die Kondensorzonenplatte das
Quellgebiet der Röntgenstrahlung stark verkleinert abbildet. Allerdings gilt
die Beziehung nur, wenn das Bild der Quelle - es handelt sich um die
sogenannte "kritische Beleuchtung" - nicht größer ist als der Durchmesser
d der Lochblende. Ist R mindestens so groß wie die Zonenzahl n der
Mikrozonenplatte des Röntgenmikroskopes, so ist die chromatische
Aberration der Mikrozonenplatte vernachlässigbar und sie verschlechtert
die Qualität der Röntgenabbildung nur unwesentlich. Um dieser
Anforderung an die spektrale Auflösung R zu genügen, wird stets eine
Kondensorzonenplatte nicht zu kleinen Durchmessers D benutzt, so daß
der erlaubte Durchmesser d der Monochromatorlochblende größer als das
Bild der Quelle ist.
Da der Standort eines Röntgenmikroskopes aus praktischen Gründen nie
nahe an den Quellort der Röntgenstrahlung eines
Elektronenspeicherringes gebracht werden kann und die Entfernung
typischerweise bei mindestens 15 m liegt, kann auch die vom Strahl
ausgeleuchtete Fläche bestimmte Werte nicht unterschreiten. Damit sollte
auch der Durchmesser D einer möglichst viel Röntgenstrahlung
auffangenden Kondensorzonenplatte diese Werte nicht unterschreiten.
Wird nun für diese Einsatzbedingungen die numerische Apertur der
Kondensorzonenplatte erhöht, so verringert sich zwangsläufig die
Brennweite der Kondensorzonenplatte. Damit verringert sich der
Abbildungsmaßstab, mit dem die Quelle in die Objektebene abgebildet
wird und es sinkt der Durchmesser des beleuchteten Objektgebietes (in
der Praxis auf wenige µm Durchmesser), was nachteilig ist. Nur durch
andere Maßnahmen - etwa durch rasternde parallele Bewegungen von
Kondensor und Monochromatorlochblende - kann dann sichergestellt
werden, daß ein größeres Objektgebiet homogen ausgeleuchtet wird.
Dazu kommt, daß während der Bewegung Monochromatorblende und
Kondensorzonenplatte genau zueinanderjustiert bleiben müssen.
Kondensorzonenplatten werden üblicherweise in der ersten
Beugungsordnung benutzt, in der alle bislang realisierten
Kondensorzonenplatten ihren höchsten Beugungswirkungsgrad besitzen.
Dabei ist es auch aus einem weiteren, im folgenden erläuterten Grunde
schwierig, die zuvor geforderte Anpassung der numerischen Apertur der
Kondensorzonenplatte an die der Mikrozonenplatte ohne neue
Schwierigkeiten zu erreichen. Um die Anpassung zu verwirklichen, muß
die Kondensorzonenplatte außen dieselben feinen Zonen besitzen wie die
Mikrozonenplatte selbst. Die lichtstärksten gebauten Mikrozonenplatten
besitzen inzwischen Zonenbreiten von nur noch 19 nm (entsprechend 38
nm Periode der Zonenstrukturen). Zonenplatten mit solch feinen
Zonenstrukturen können bislang nur mit Methoden der
Elektronenstrahllithographie, in der die Zonen nacheinander erzeugt
werden, hergestellt werden. Holographische Methoden, die das Muster
einer Zonenplatte in einem Schritt "parallel" und damit in kurzer Zeit
erzeugen, scheiden aus, da eine geeignet kurzwellige UV-Holographie
nicht existiert. Dementsprechend könnten auch Kondensorzonenplatten
mit angepaßter numerischer Apertur nur mit Methoden der
Elektronenstrahllithographie, welches als serielles und damit langsames
Verfahren zu bezeichnen ist, hergestellt werden. Solche
Kondensorzonenplatten haben aber wegen ihres notwendigerweise
großen Durchmessers typischerweise viele 10 000 Zonen. Die
Schreibzeiten mit einem Elektronenstrahllithographiesystem liegen dann in
der für die Praxis unrealistischen Größenordnung von Wochen, weshalb
Kondensorzonenplatten mit Methoden der Elektronenstrahllithographie
bislang nicht hergestellt wurden.
Für die Dunkelfeld-Röntgenmikroskopie sind sogar noch lichtstärkere
Kondensor-Monochromator-Anordnungen nötig (sofern nicht ein sehr
präzise zu justierender absorbierender Ring in der hinteren Fokalebene
des Mikroobjektivs plaziert wird). Die Perioden der Zonenstrukturen
geeigneter Kondensorzonenplatten müßten dafür weniger als 38 nm
betragen.
Für die Phasenkontrast-Röntgenmikroskopie ist eine Kondensor-
Monochromator-Anordnung von Vorteil, die möglichst alles vom Strahlrohr
zur Verfügung gestellte Röntgenlicht in eine ringförmige Hohlkegel-Apertur
großen Aperturwinkels zum Objekt liefert.
Um die Auflösung der Röntgenmikroskope zu erhöhen, wird gegenwärtig
daran gearbeitet Mikrozonenplatten zu entwickeln, die eine kleinste
Zonenbreite von nur noch 10 nm besitzen. Damit steigen die Aperturen
der Mikrozonenplatten und dementsprechend die nötigen numerischen
Aperturen der Kondensoren, um eine in kohärente Objektbeleuchtung
sicherzustellen, und die bereits erwähnten Schwierigkeiten vergrößern
sich weiter.
Es sind weltweit Elektronenspeicherringe im Bau und z. T. fertiggestellt, die
Röntgenstrahlung aus Undulatoren zur Verfügung stellen. Diese
Undulatoren liefern einen etwa 10 bis 100 mal höheren
Röntgenstrahlungsfluß, der für die Röntgenmikroskopie voll genutzt
werden kann. Außerdem ist die Röntgenstrahlung viel besser kollimiert,
typischerweise hat der Strahl am Ende eines Strahlrohres am Standort
eines Mikroskopes nur 1-2 mm Durchmesser und die bislang genutzten
und in ihrer Apertur nicht angepaßten "großen" Kondensorzonenplatten
können nicht mehr voll ausgeleuchtet werden. Damit
Kondensorzonenplatten die Strahlung ausreichend monochromatisieren,
müßten dann entweder Anordnungen mit den bereits oben diskutierten
Nachteilen - kleinere Kondensorzonenplatten mit kürzeren Brennweiten
und entsprechend kleinere Monochromatorlochblenden - benutzt werden,
oder große Kondensorzonenplatten müssen außeraxial, d. h. in einem
Randgebiet, beleuchtet werden. Solche außeraxialen Anordnungen
beleuchten aber das Objekt schräg, was zu einer unsymmetrischen
optischen Übertragungsfunktion des Mikroskops führt und die damit
erzeugten Abbildungen sind nur schwer auswertbar. Ein anderer Weg, der
bereits vorgeschlagen wurde, besteht darin, den Strahl mit einer
zusätzlichen Zonenplatte vor dem Kondensor geeignet aufzuweiten. Dies
hat aber den Nachteil, daß an diesem zusätzlichen beugenden Element
ein weiterer Lichtverlust auftritt - der Beugungswirkungsgrad von
Zonenplatten liegt im Bereich von nur 10% bis 20% - und zudem sind
dann insgesamt drei Zonenplatten im Mikroskop vorhanden, die wegen
der Wellenlängenabhängigkeit ihrer Brennweiten viel schwieriger exakt
aufeinander einjustiert werden können als zwei Zonenplatten. Zudem kann
die Anpassung der Aperturen auch in den beiden zuletzt genannten Fällen
nachteiligerweise nur durch eine Anpassung der kleinsten Zonen breiten
der Kondensorzonenplatte an die der Mikrozonenplatte erreicht werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, für eine quasimonochromatische
Objektbeleuchtung in einem Röntgenmikroskop und eine inkohärente
Bildaufzeichnung eine Kondensor-Monochromator-Anordnung anzugeben,
die eine ringförmige Beleuchtungspupille besitzt, nur ein einziges
beugendes optisches Element enthält, das in angemessener Zeit
hergestellt werden kann, und die auch bei einem engen Strahlenbündel
mit wenigen Millimetern Durchmesser optimal genutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zudem wird die Aufgabe
auch durch die in den Kennzeichen der Ansprüche 5, 9 und 11
angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine in kohärente
Bildaufzeichnung erhalten wird, wenn ein abzubildendes Objekt während
der Belichtungszeit eines Bildes sukzessive aus unterschiedlichen
Richtungen beleuchtet wird. Es wird eine Kondensor-Monochromator-
Anordnung genutzt, die aus einer off-axis Zonenplatte, einem Planspiegel,
einer Monochromatorlochblende auf der optischen Achse und einem
mechanischen Halter für die off-axis Zonenplatte und den Planspiegel
besteht. Der Halter ist um die optische Achse des Mikroskopes drehbar.
Durch diese Drehung wird eine Beleuchtung aus verschiedenen
Richtungen erzeugt.
Die Kondensor-Monochromator-Anordnung enthält nur ein einziges
beugendes optisches Element und dieses enthält gröbere und damit eine
insgesamt geringere Anzahl beugender Strukturen als in bisher
genutzten optischen Elementen, so daß sich diese mit Hilfe der
Elektronenstrahllithographie in deutlich kürzeren Zeiten belichten lassen.
Außerdem kann die Beleuchtungsapertur der Kondensor- Monochromator-
Anordnung variabel eingestellt werden, ohne daß ein zweites beugendes
optisches Element benutzt werden muß. Der nutzbare Bereich des
Bildfeldes ist vergrößert, da die Beleuchtung nur aus einen sehr
"dünnwandigen Hohlkegelmantel" besteht.
Im folgenden werden schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Transmissionszonenplatte und einem nachgeordneten Planspiegel.
Fig. 2 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Transmissionszonenplatte, einem vorgeschaltetem und einem
nachgeordnetem Planspiegel.
Fig. 3 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Transmissionszonenplatte und zwei vorgeschalteten Planspiegeln.
Fig. 4 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Transmissionszonenplatte und einem vorgeschalteten Planspiegel.
Fig. 5 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer
Kondensorzonenplatte und zwei vorgeschalteten Planspiegeln.
Fig. 6 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Reflexionszonenplatte und einem nachgeordneten Planspiegel.
Fig. 7a zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einem
Reflexionsplangitter und einem nachgeordneten fokussierenden Spiegel.
Fig. 7b zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einem
Transmissionsplangitter und einem nachgeordneten fokussierenden
Spiegel.
Fig. 8 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Reflexionszonenplatte und einem vorgeschalteten Planspiegel.
Fig. 9 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Reflexionszonenplatte, einem vorgeschalteten und einem nachgeordneten
Planspiegel.
Fig. 10 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-
axis Reflexionszonenplatte und zwei vorgeschalteten Planspiegeln.
Fig. 11 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-
axis Transmissionszonenplatte und zwei nachgeschalteten Planspiegeln.
Fig. 12 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-
axis Transmissionszonenplatte und drei nachgeschalteten Planspiegeln.
Fig. 13 zeigt einen Kondensor-Monochromator, der eine off-axis
Transmissionszonenplatte aus zwei Segmenten unterschiedlicher
Brennpunkte und zwei Paare Planspiegel enthält.
Fig. 14 zeigt einen Kondensor-Monochromator, der eine off-axis
Transmissionszonenplatte aus zwei Segmenten unterschiedlicher
Brennpunkte und zwei Paare Planspiegel enthält.
Fig. 15 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einem
Fokussator mit Ringfokus und einem nachgeschalteten Hohlkegelspiegel.
Fig. 16 zeigt einen Kondensor-Monochromator bestehend aus einem
Fokussator mit Ringfokus und zwei nachgeschalteten Hohlkegelspiegeln.
In Fig. 1 ist eine Kondensor-Monochromator-Anordnungen dargestellt, die
zwei optische Elemente enthält. Die einfallende Röntgenstrahlung 1 trifft
auf ein beugendes und zugleich abbildendes optisches Element 7 und
wird von diesem fokussiert und in Richtung eines Planspiegels 2 gebeugt.
Der Planspiegel 2 steht einige cm vor dem Fokalpunkt der
Röntgenstrahlung und spiegelt diese in die Monochromatorlochblende 11
auf das Objekt 4, das sich auf der optischen Achse 6 des
Röntgenmikroskops 5 befindet. Der Planspiegel 2 steht unter streifendem
Einfall mit wenigen Grad Einfallswinkel, so daß Totalreflexion auftritt
(Materie hat für weiche Röntgenstrahlung einen Brechungsindex, der
kleiner als eins ist) und eine hohe Reflektivität erzielt wird. An die
Oberflächenqualität des Planspiegels 2 muß hinsichtlich des
Winkeltangentenfehlers keine besonders hohe Anforderung gestellt
werden (ein Winkeltangentenfehler von besser als 10 Bogensekunden ist
ausreichend), da der Planspiegel 2 sich nur wenige cm vor dem zu
beleuchtenden Objekt 4 befindet. Dadurch kann der
Winkeltangentenfehler das ausgeleuchtete Bildfeld durch Zerstreuung nur
unbedeutend aufweiten. Da der Planspiegel 2 relativ nahe am Fokalpunkt
der Röntgenstrahlung liegt und der Strahlquerschnitt hier bereits klein ist,
braucht der Planspiegel 2 günstigerweise nur wenige cm lang zu sein.
Zusammen als Einheit bilden die beiden beschriebenen optischen
Elemente 2, 7 mit der Monochromatorlochblende 11 eine Kondensor-
Monochromator-Anordnung. Die optischen Elemente 2, 7 sind drehbar um
die optische Achse 6 des Röntgenmikroskops 5 gelagert. Hierzu können
sie in einer hier nicht dargestellten mechanischen Halterung befestigt sein.
Die Halterung besitzt eine mit der optischen Achse 6 zusammenfallende
Drehachse, um die sie sich zusammen mit den optischen Elementen 2, 7
drehen kann. Die optische Achse 6 des Röntgenmikroskops 5 ist in
Ausbreitungsrichtung der einfallenden Röntgenstrahlung 1 ausgerichtet.
Der gesamte Aufbau befindet sich wegen der hohen Absorption der
benutzten weichen Röntgenstrahlung in einer Vakuumkammer.
Das beugende und abbildende optische Element 7 kann eine off-axis
Zonenplatte sein. Unter einer off-axis Zonenplatte wird hier eine
Zonenplatte verstanden, die nur aus einem kleinen, unsymmetrisch und
fern zur Zonenplattenmitte liegenden, zusammenhängenden
Zonenbereich besteht. Deswegen sind die Strukturen innerhalb dieses
Zonenbereichs im allgemeinen nicht rotationssymmetrisch. Der
Zonenbereich ist dabei so groß, daß er einen Röntgenstrahl von einigen
mm² Querschnittsfläche auffangen kann. Sie kann in Transmission als off-
axis Transmissionszonenplatte 7 gemäß Fig. 1, oder in Reflexion als off-
axis Reflexionszonenplatte 3 gemäß Fig. 6 eingesetzt werden. Da eine off-
axis Zonenplatte die Röntgenstrahlung seitlich auslenkt, ist der
Planspiegel 2 zwingend notwendig, um die Röntgenstrahlung auf die
optischen Achse 6 zurückzuspiegeln.
Wird nun während der Belichtung eines mikroskopischen Bildes, die
typischerweise wenige Sekunden beträgt, die mechanische Halterung mit
den optischen Elementen 7, 2 (Fig. 1) genau eine Umdrehung um die
optische Achse 6 gedreht, so beschreibt der schräg auf das Objekt 4
einfallende Beleuchtungskegel 8 einen Hohlkegel, der die wirksame
Apertur der Beleuchtung bestimmt. Der Öffnungswinkel 10 dieses
Hohlkegels kann über den Reflexionswinkel 9 des Planspiegels 2
eingestellt werden. Dazu muß auch der Abstand des Planspiegels 2 von
der optischen Achse 6 und die Lage der off-axis Transmissionszonenplatte
7 (bzw. der off-axis Reflexionszonenplatte 3 in Fig. 6) entlang der
optischen Achse 6 neu justiert werden, damit der Fokus genau wieder auf
der optischen Achse 6 im Objekt 4 liegt. Die Lage der Drehachse der
Halterung muß bis auf wenige µm stabil bleiben, was mit
Spindelkugellagern oder spielfreien Kugelführungen erreicht werden kann.
Da die Aperturanpassung mit dem Planspiegel 2 vorgenommen wird, sind
hinsichtlich der Stärke der Strahlablenkung durch Beugung an der off-axis
Zonenplatte 7, 3 keine besonderen Anforderungen zu stellen. Die off-axis
Zonenplatte 7, 3 muß nur ein Bild der Röntgenstrahlungsquelle in
geeigneter Größe in der Objektebene erzeugen und die Röntgenstrahlung
spektral zerlegen. Da Undulatoren sehr kleine Quellgrößen besitzen - sie
sind deutlich kleiner als die Quellgrößen in den bislang benutzten
Ablenkmagneten -, kann ein geringer Verkleinerungsmaßstab und damit
eine off-axis Zonenplatte 7, 3 mit typisch mindestens zwei mal größerer
Brennweite als die der in der Einleitung genannten
Kondensorzonenplatten benutzt werden, um das Objekt in sogenannter
"kritischer Beleuchtung" zu beleuchten. Dies hat zur Folge, daß nicht nur
eine unter streifendem Einfall benutzte off-axis Reflexionszonenplatte 3
(Fig. 6, ebenso auch Fig. 8-10), die von vorn herein gröbere Zonen besitzt,
verwendet werden kann, sondern daß bereits eine off-axis
Transmissionszonenplatte 7 (Fig. 1, ebenso auch Fig. 2-4, 11-14) genügt,
die gröbere und damit weniger Zonen besitzt als die oben diskutierte
Kondensorzonenplatte, die dem Stand der Technik entsprechend in einer
Kondensor-Monochromator-Anordnung nur als einziges optisches Element
(stets in Transmission) zur quasimonochromatischen Beleuchtung genutzt
wird. Zudem ist die zu strukturierende Fläche für Anwendungen an
Undulatoren wegen des besser gebündelten Strahls typischerweise 10
mal geringer als bei der in der Einleitung beschriebenen
Kondensorzonenplatte für die Strahlung aus Ablenkmagneten. Dazu
kommt, daß die Zonenbreiten einer off-axis Zonenplatte 7, 3 nahezu
konstant sind, so daß sie vorteilhafterweise über ihre gesamte Fläche eine
nahezu einheitlich hohe Dispersion besitzen.
Wie bereits erwähnt, sind prinzipiell Anordnungen mit off-axis
Transmissions- und Reflexionszonenplatten nutzbar. Eine off-axis
Transmissionszonenplatte 7 für eine Röntgenstrahlung mit 2.4 nm
Wellenlänge besitzt z. B. 50 nm breite und 300 nm hohe Germaniumzonen
- was zur Zeit technologisch herstellbar ist. Eine in ihren optischen
Eigenschaften äquivalente off-axis Reflexionszonenplatte 3, die bei
Einfallswinkeln von wenigen Grad benutzt wird, besitzt dagegen etwa 10
bis 50 mal größere Zonenbreiten bei gleichzeitig deutlich geringerer
Zonenhöhe. Daher ist die off-axis Reflexionszonenplatte 3 technologisch
viel einfacher zu realisieren als die äquivalente off-axis
Transmissionszonenplatte 7.
Im Unterschied zu einer off-axis Transmissionszonenplatte 7, die
freitragend mit feinen Stützstrukturen oder auf einer sehr dünnen
Stützfolie hergestellt ist, kann sich eine off-axis Reflexionszonenplatte 3
auf einem stabilen festen Substrat befinden. Wegen des extrem schrägen
Einfalls der Röntgenstrahlung ist dieses Substrat thermisch belastbar und
kühlbar.
Auch mit mehreren Planspiegeln 2 kann sowohl die off-axis
Transmissionszonenplatte 7 als auch die off-axis Reflexionszonenplatte 3
in unterschiedlicher Weise angeordnet werden, was beispielhaft in den
Fig. 2, 3 und 9-14 dargestellt ist.
So wird gemäß Fig. 2 und auch gemäß Fig. 9 die einfallende
Röntgenstrahlung 1 zuerst mit einem Planspiegel 2 aus ihrer
ursprünglichen Richtung zu einer off-axis Zonenplatte 7, 3 hin abgelenkt.
Hinter der off-axis Zonenplatte 7, 3 wird mit einem zweiten Planspiegel 2
die gebeugte und konvergierende Strahlung in Richtung zur optischen
Achse 6 gespiegelt, wobei durch diesen zweiten Planspiegel 2 die Apertur
der Beleuchtung eingestellt werden kann. Gemäß Fig. 2 wird eine off-axis
Transmissionszonenplatte 7 und gemäß Fig. 9 eine off-axis
Reflexionszonenplatte 3 eingesetzt. Die Anordnung beider Planspiegel 2
und der off-axis Zonenplatte 7, 3 wird während der Belichtungszeit für ein
Röntgenbild eine Umdrehung um die optische Achse 6 gedreht. Der
schräg auf das Objekt einfallende Beleuchtungskegel 8 beschreibt einen
Hohlkegel, der die wirksame Apertur der Beleuchtung bestimmt. Die
gewünschte Aperturanpassung geschieht mit dem zweiten im
Strahlengang hinter der off-axis Zonenplatte 7, 3 angeordneten
Planspiegel 2, indem der Reflexionswinkel 9 geeignet eingestellt wird.
Gemäß Fig. 3 und auch gemäß Fig. 10 wird die einfallende
Röntgenstrahlung 1 zuerst mit einem Planspiegel 2 aus ihrer
ursprünglichen Richtung gelenkt und trifft auf einen zweiten Planspiegel 2.
Von dort gelangt sie gemäß Fig. 3 auf eine off-axis
Transmissionszonenplatte 7 bzw. gemäß Fig. 10 auf eine off-axis
Reflexionszonenplatte 3. Die off-axis Zonenplatte 7, 3 fokussiert das
Röntgenlicht in das Objekt 4. Die beschriebene Anordnung der beiden
Planspiegel 2 und der off-axis Zonenplatte 7, 3 wird mit Hilfe einer nicht
dargestellten mechanischen Halterung während der Belichtungszeit des
Röntgenmikroskopes 5 eine Umdrehung um die optische Achse 6 gedreht.
Der schräg auf das Objekt 4 einfallende Beleuchtungskegel 8 beschreibt
einen Hohlkegel, der die wirksame Apertur der Beleuchtung bestimmt. Die
gewünschte Aperturanpassung geschieht mit zweiten im Strahlengang
kurz vor der off-axis Zonenplatte 7, 3 angeordneten Planspiegel 2, indem
der Reflexionswinkel 9 geeignet eingestellt wird.
Fig. 4 zeigt eine Kondensor-Monochromator-Anordnung mit einer off-axis
Transmissionszonenplatte 7 und einem vorgeschalteten Planspiegel 2. Die
off-axis Transmissionszonenplatte 7 fokussiert das Röntgenlicht schräg
zurück zum Objekt 4 auf die optische Achse 6. Die off-axis
Transmissionszonenplatte 7 und der vorgeschaltete Planspiegel 2 werden
während der Belichtungszeit des Röntgenmikroskopes 5 eine Umdrehung
um die optische Achse 6 gedreht. Der schräg auf das Objekt einfallende
Beleuchtungskegel 8 beschreibt einen Hohlkegel, der die wirksame
Apertur der Beleuchtung bestimmt. Allerdings ist mit dieser Anordnung
keine flexible Aperturanpassung mehr möglich.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem als beugendes
Element eine in der Einleitung beschriebene ringförmige
Kondensorzonenplatte 14 genutzt wird. Im Strahlengang davor befinden
sich zur Strahlablenkung zwei Planspiegel 2, die während der
Belichtungszeit eines röntgenmikroskopischen Bildes mittels einer
drehbaren mechanischen Halterung einmal um die optische Achse 6
gedreht werden, so daß das abgelenkte Strahlenbündel die gesamte
ringförmige Kondensorzonenplatte 14 einmal überstreicht. Die
Kondensorzonenplatte 14 braucht daher nicht gedreht zu werden. Der
schräg auf das Objekt 4 einfallende Beleuchtungskegel 8 beschreibt einen
Hohlkegel, der die wirksame Apertur der Beleuchtung bestimmt.
In Fig. 6 ist eine Kondensor-Monochromator-Anordnung dargestellt, bei der
die einfallende Röntgenstrahlung 1 auf eine off-axis Reflexionszonenplatte
3 trifft, die die Röntgenstrahlung 1 in Reflexion beugt und zugleich
fokussiert. Der Planspiegel 2 lenkt die gebeugte Röntgenstrahlung auf das
Objekt 4. Dabei drehen sich die off-axis Reflexionszonenplatte 3 und der
Planspiegel um die optische Achse 6. Unter der Beschreibung der Fig. 1 ist
die Funktionsweise bereits detailliert dargelegt.
In Fig. 7a ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in der als beugendes
Element ein Reflexionsplangitter 15a mit variabler Liniendichte genutzt
wird. Die Liniendichte des Reflexionsplangitters 15a variiert derart, daß die
Röntgenstrahlung nach Beugung am Reflexionsplangitter 15a dieselbe
Strahldivergenz besitzt wie vor dem Reflexionsplangitter 15a. Diese
Technik ist allgemein bekannt und wird bereits genutzt. Erfindungsgemäß
befindet sich zusätzlich aber im weiteren Strahlengang ein fokussierender
Spiegel 16 und wird zusammen mit dem Reflexionsplangitter 15 um die
optische Achse 6 gedreht. Der fokussierende Spiegel 16 fokussiert die
Röntgenstrahlung auf das Objekt 4, wobei durch die Rotation ein die
Apertur der Beleuchtung bestimmender Hohlkegel gebildet wird.
Es ist natürlich auch möglich, anstelle des Reflexionsplangitters 15 - bei
Verwendung geeignet kurzwelliger Röntgenstrahlung - einen Kristall unter
Braggreflexion einzusetzen.
Die Fig. 7b unterscheidet sich von Fig. 7a nur dadurch, daß als beugendes
optisches Element ein Transmissionsplangitter 15b anstelle des
Reflexionsplangitters 15a eingesetzt ist. Das Transmissionsplangitter 15b
beugt die einfallende Röntgenstrahlung 1 in Transmission und behält
deren Parallelität auch nach der Beugung bei. Erst der fokussierende
Spiegel 16, der zusammen mit dem Transmissionsplangitter um die
optische Achse 6 rotiert, fokussiert die Röntgenstrahlung auf das Objekt 4.
Fig. 8 zeigt eine Kondensor-Monochromator-Anordnung mit einer off-axis
Reflexionszonenplatte 3 und einem vorgeschalteten Planspiegel 2. Die off-
axis Reflexionszonenplatte 3 fokussiert das Röntgenlicht schräg zurück
zum Objekt 4 auf die optische Achse 6. Die off-axis Reflexionszonenplatte
3 und der vorgeschaltete Planspiegel 2 werden während der
Belichtungszeit des Röntgenmikroskopes 5 eine Umdrehung um die
optische Achse 6 gedreht. Der schräg auf das Objekt einfallende
Beleuchtungskegel 8 beschreibt einen Hohlkegel, der die wirksame
Apertur der Beleuchtung bestimmt. Allerdings ist mit dieser Anordnung
keine flexible Aperturanpassung mehr möglich.
Bei Verwendung geeignet kurzwelliger Röntgenstrahlung ist es natürlich
auch möglich, anstelle des Planspiegels 2 in Fig. 8 einen Kristall unter
Braggreflexion einzusetzen.
Ebenso kann bei Verwendung geeignet kurzwelliger Röntgenstrahlung
anstelle der off-axis Reflexionszonenplatte 3 in Fig. 8 ein gekrümmter
Kristall in der sogenannten "Rowlandanordnung" und unter Ausnutzung
der Braggreflexion eingesetzt werden.
Die Kondensor-Monochromator-Anordnungen gemäß Fig. 9 und Fig. 10 mit
jeweils zwei Planspiegeln 2 und einer off-axis Reflexionszonenplatte 3, die
um die optische Achse 6 rotieren, sind der Analogie wegen bereits im Text
zu Fig. 2 und. Fig. 3 beschrieben.
Es soll noch erwähnt werden, daß sich diese bislang gefundenen
Lösungen mit Transmissions- und Reflexionszonenplatten 7, 3 auch für
Strahlung längerer Wellenlängen, etwa für UV-Strahlung und sichtbare
Strahlung eignen. Insbesondere kann mit diesen rotierenden Optiken eine
Objektbeleuchtung für inkohärente Bildaufzeichnung auch mit kohärenten
Lichtquellen, z. B. bei Beleuchtung mit Lasern, erzeugt werden.
Entsprechende Systeme werden als Systeme mit "dynamischer kohärenter
Apertur" bezeichnet. Sie verkörpern dazu den Spezialfall stark schräger
und rotierender Beleuchtung. Für diese ist im sichtbaren Spektralbereich
bekannt, daß die Übertragungsfunktion bei hohen Raumfrequenzen
deutlich angehoben wird gegenüber nahezu inkohärenter Beleuchtung mit
einem Kondensor kreisförmiger Pupille, so daß eine verbesserte
Kontrastübertagung erreicht wird. Bei Verwendung monochromatischer
Laserstrahlung reicht es natürlich, die Stahlablenkung nur durch Spiegel
vorzunehmen, d. h. in Fig. 6 und in Fig. 8-10 kann auf die
monochromatisierenden Eigenschaften der off-axis Reflexionszonenplatte
3 verzichtet werden und diese durch einen fokussierenden Spiegel ersetzt
werden. Aus demselben Grund kann dann in Fig. 1-4 die off-axis
Transmissionszonenplatte 7 durch eine Linse ersetzt werden, die in einem
Teilstück weit ab von der Linsenmitte benutzt wird.
In Fig. 11 ist der z. B. in Fig. 1 gezeigte Planspiegel 2 durch zwei
aufeinanderfolgende einzelne Planspiegel 2 ersetzt. Dabei lenken beide
Planspiegel 2 die Röntgenstrahlung in dieselbe Richtung ab. Es ist aber
auch möglich, daß die beiden Planspiegel 2 die Röntgenstrahlung
entgegengesetzt gerichtet ablenken. Eine Anordnung mit zwei
aufeinanderfolgenden um die optische Achse 6 rotierenden Planspiegeln 2
(wie sie auch in Fig. 3 und Fig. 10 dargestellt sind) bewirkt in jedem Fall,
daß das Bild der Röntgenstrahlungsquelle trotz rotierender off-axis
Transmissionszonenplatte 7 und der rotierenden Planspiegel 2 nicht
gedreht wird. Dies hat die weiter unten noch diskutierten Vorteile bei
Anwendungen mit elliptischen Strahlungsquellen und es kann die
Genauigkeitsanforderungen an das Spiel der Drehachse der Spiegel- und
Zonenplattenhalterung reduzieren.
In Fig. 12. ist ein Kondensor-Monochromator bestehend aus einer off-axis
Transmissionszonenplatte 7 und drei nachgeschalteten Planspiegeln
17, 18, 19 gezeigt. In dieser Anordnung brauchen sich nur die beiden
nachgeschalteten Planspiegel 17, 18 um die optische Achse 6 des
Röntgenmikroskops 5 zu drehen. Die off-axis Transmissionszonenplatte 7
und der Planspiegel 19 können dabei raumfest bleiben. Diese Anordnung
hat den Vorteil, daß das von der off-axis Transmissionszonenplatte 7
erzeugte Bild der Röntgenstrahlungsquelle wegen der zweifachen
Spiegelung an den sich drehenden Spiegeln 17, 18 nicht gedreht ist. Wenn
als Röntgenstrahlungsquelle ein Elektronenstrahl-Undulator benutzt wird,
so hat dieser im allgemeinen ein stark elliptisches Quellgebiet, von dem
die off-axis Transmissionszonenplatte 7 ein Bild erzeugt. Die
Dispersionsrichtung der off-axis Transmissionszonenplatte 7 kann nun so
gelegt werden, daß diese in Richtung der kleinen Ellipsenachse fällt.
Dabei verlaufen die nur leicht gekrümmten Zonen der off-axis
Transmissionszonenplatte 7 im wesentlichen "parallel" zur großen
Ellipsenachse des Bildes. Da sich das Bild der Röntgenstrahlungsquelle
infolge zweifacher Spiegelung an der beiden rotierenden,
nachgeschalteten Spiegeln 17, 18 nicht dreht, kann daher auf diese Weise
ein relativ homogen ausgeleuchtetes "Band" von der Breite des großen
Durchmessers der Bildellipse erzeugt werden, dessen Intensität in
Dispersionsrichtung nur langsam variiert.
Gleichzeitig ist diese Anordnung relativ unempfindlich gegen
Verkippungen und Translationen der Drehachse der Spiegelanordnung,
da zwei sich drehende Planspiegel 2 verwendet werden.
In Fig. 13 ist eine Kondensor-Monochromator-Anordnung mit zwei off-axis
Transmissionszonenplattensegmenten 20a, 20b und mit zwei Paaren
nachgeschalteter und jeweils entgegengesetzt ablenkender Planspiegel 2
gezeigt. Hier wird die Röntgenstrahlung von zwei off-axis
Transmissionszonenplattensegmenten 20a, 20b derselben Brennweite
eingefangen. Die off-axis Transmissionszonenplattensegmente 20a, 20b
sind in ihrer Struktur identisch, aber um 180° gegeneinander gedreht, so
daß die beiden zugehörigen Foci sich gegenüber liegen, symmetrisch zur
optischen Achse 6. Mit je einem Planspiegelpaar werden die Strahlen
zurückgespiegelt auf die optische Achse 6, so daß sich die beiden
Brennpunkte im Objekt 4 überlagern. Diese Art der Beleuchtung ist streng
spiegelsymmetrisch und führt zu anderen Abbildungseigenschaften als die
"Einseitenbandabbildung" bei einseitiger und extremer Hellfeld-
Schrägbeleuchtung. Insbesondere kann mit dieser Art der Beleuchtung bei
weiterer Vergrößerung der Beleuchtungswinkels in der Objektebene
Dunkelfeldmikroskopie betrieben werden. Es sind dann stets
komplementär gebeugte Strahlen in der Bildebene vorhanden, die
miteinander interferieren können. Dies ist eine notwendige Voraussetzung,
wenn die Grenzauflösung im Dunkelfeld erreicht werden soll.
In Fig. 14. ist eine Kondensor-Monochromator-Anordnung mit einer off-axis
Transmissionszonenplatte 7 und mit zwei Paaren jeweils gleichgerichtet
ablenkender Planspiegeln 2 dargestellt. Die off-axis
Transmissionszonenplatte 7 ist wie die gemäß Fig. 13 aus zwei Segmenten
20a, 20b zusammengesetzt, die die gleiche Brennweite besitzen aber mit -
bezogen auf die optische Achse 6 - gegenüberliegenden Brennpunkten.
Aufgrund der strahlungsumlenkenden Planspiegel 2 überlagern sich aber
die sonst getrennten Brennpunkte in einem Brennpunkt im Objekt 4. Die
prinzipielle Funktionsweise ist dieselbe wie unter Fig. 13 bereits
beschrieben.
Schließlich ist es gemäß Fig. 15 auch möglich, die Aufgabenstellung
erfüllende äquivalente Systeme zur quasimonochromatischen
Objektbeleuchtung mit inkohärenter Bildaufzeichnung anzugeben, die
während der Belichtungszeit eines Bildes keine Rotation des ganzen
Systems um die optische Achse 6 erfordern. In diesem Fall wird - wie
allgemein in der optischen Mikroskopie üblich - ein Kondensor-
Monochromator benutzt, der eine Beleuchtungswelle hoher numerischer
Apertur erzeugt. Dazu kann ein besonderes beugendes Element mit
einem nachgeschalteten Spiegel benutzt werden. Das beugende Element
ist ein sogenannter Fokussator 13 mit Ringfokus, der statt eines
Brennpunktes einen scharf fokussierten Ring konzentrisch zur optischen
Achse 6 erzeugt. Solche Fokussatoren 13 lassen sich genauso wie off-
axis Zonenplatten 7, 3 mit Hilfe der Elektronenstrahllithographie erzeugen.
Sie besitzen ganz ähnliche Parameter und Gesetzmäßigkeiten wie die
zuvor beschriebenen off-axis Zonenplatten 7 in Transmission,
insbesondere brauchen sie nur vergleichbar "grobe" beugende Strukturen
zu besitzen wie in den oben beschriebenen Fällen. Ein weiterer Vorteil des
Fokussators 13 besteht darin, daß er gut geeignet ist für stark kollimierte
Strahlung. Alle Strahlung aus dem zentralen Strahl beugt und fokussiert
der Fokussator 13 in einen Ring größeren Durchmessers, der konzentrisch
um die optische Achse 6 liegt (Fig. 15). Das folgende Spiegelsystem
besteht aus einem oder zwei hintereinandergeschalteten
Hohlkegelspiegeln 12. Es wird in geeignetem Abstand hinter dem
Fokussator 13 und vor dem Ringfokus angeordnet. Dadurch wird anstelle
eines Ringfokus ein punktförmiger Fokus auf der optischen Achse 6
erhalten. Wird um diesen "Brennpunkt" eine kleine Lochblende 11 gelegt,
so wirkt die Anordnung aus Fokussator 13, Hohlkegelspiegel 12 und
Lochblende 11 als Monochromator. Die Aperturanpassung geschieht über
eine geeignete Wahl des Ablenkwinkels des Hohlkegelspiegelsystems.
Fig. 16 zeigt eine Kondensor-Monochromator-Anordnung mit einem
Fokussator 13 mit Ringfokus und zwei nachgeschalteten
Hohlkegelspiegeln 12. Der Vorteil eines Systems mit zwei
Hohlkegelspiegeln 12 liegt darin, daß in einem solchen System die
sogenannte "Knickfläche" der Strahlungsablenkung nahezu senkrecht zur
optischen Achse 6 liegt (Die Knickfläche ist diejenige Fläche, auf der sich
die in Strahlrichtung verlängerten und die rückwärtig verlängerten
reflektierten Strahlen schneiden.). Es ist bekannt, das in optischen
Systemen die Aberrationen, die bei Verkippung des Systems - also z. B.
bei fehlerhafter Justierung - auftreten, geringer sind als in Systemen,
deren Knickfläche fast parallel zur optischen Achse 6 verläuft. Letzteres ist
bei Benutzung eines Systems mit nur einem Hohlkegelspiegel 12 der Fall,
für den die reflektierende Oberfläche und die Knickfläche übereinstimmen
muß und der sehr viel genauer justiert werden muß.
Im folgenden sind die Vorteile der Erfindung nochmals zusammengefaßt.
Es können mit einem einzigen Aufbau die Aperturen aller bislang zur
Verfügung stehender Mikrozonenplatten für Hellfeld-, Phasenkontrast-
und Dunkelfeldmikroskopie angepaßt werden. Die Apertur einer
Ringpupille wird durch Rotation einer Schrägbeleuchtung um 360°
erhalten, wobei der Winkel der Schrägbeleuchtung über einen Planspiegel
2 über einen weiten Bereich eingestellt werden kann. Der Planspiegel 2 ist
sehr klein, typischerweise wenige cm lang und daher preiswert. Für den
Betrieb an gut kollimierten Strahlen aus Undulatoren ist eine
Strahlaufweitung nicht nötig. Die Wellenlänge kann in sehr weiten
Bereichen verändert werden. Die Kondensor-Monochromator-Anordnung
enthält eine off-axis Zonenplatte 7, 3 mit Zonen breiten, die deutlich größer
sind als die der zur Verfügung stehenden Mikrozonenplatten, die als
Röntgenobjektiv eingesetzt werden. Die Wellenlänge kann in sehr weiten
Bereichen verändert werden. Alternativ kann eine Ringpupille auch durch
einen Fokussator 13 erzeugtwerden, wobei dann ein Hohlkegelspiegel 12
zur Fokussierung der Strahlung auf die optische Achse 6 verwendet wird.
Bezugszeichenliste
1 einfallende Röntgenstrahlung
2 Planspiegel
3 off-axis Reflexionszonenplatte
4 Objekt
5 Röntgenmikroskop
6 optische Achse des Röntgenmikroskops
7 off-axis Transmissionszonenplatte
8 schräg einfallender Beleuchtungskegel
9 Reflexionswinkel
10 halber Öffnungswinkel der Hohlkegelbeleuchtung
11 Monochromatorlochblende in der Objektebene
12 Hohlkegelspiegel
13 Fokussator mit Ringfokus
14 ringförmige Kondensorzonenplatte
15a Reflexionsplangitter
15b Transmissionsplangitter
16 fokussierender Spiegel
17 Planspiegel
18 Planspiegel
19 Planspiegel
20a off-axis Zonenplattensegment
20b off-axis Zonenplattensegment
2 Planspiegel
3 off-axis Reflexionszonenplatte
4 Objekt
5 Röntgenmikroskop
6 optische Achse des Röntgenmikroskops
7 off-axis Transmissionszonenplatte
8 schräg einfallender Beleuchtungskegel
9 Reflexionswinkel
10 halber Öffnungswinkel der Hohlkegelbeleuchtung
11 Monochromatorlochblende in der Objektebene
12 Hohlkegelspiegel
13 Fokussator mit Ringfokus
14 ringförmige Kondensorzonenplatte
15a Reflexionsplangitter
15b Transmissionsplangitter
16 fokussierender Spiegel
17 Planspiegel
18 Planspiegel
19 Planspiegel
20a off-axis Zonenplattensegment
20b off-axis Zonenplattensegment
Claims (11)
1. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung zur
quasimonochromatischen Beleuchtung und inkohärenten Bildaufzeichnung
eines Objekts (4) in einem Röntgenmikroskop (5) mit strahlablenkenden
optischen Elementen und mit einer auf der optischen Achse (6) des
Röntgenmikroskops (5) angeordneten Monochromatorlochblende (11),
dadurch gekennzeichnet, daß als optische Elemente eine off-axis
Zonenplatte (3; 7) und mindestens ein Planspiegel (2, 17, 18) vorgesehen sind,
die drehbar um die optische Achse (6) des Röntgenmikroskopes (5) gelagert
sind.
2. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Planspiegel (2) im
Strahlengang vor oder hinter der off-axis Zonenplatte (3; 7) angeordnet ist.
3. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Planspiegel (2) im
Strahlengang vor und hinter der off-axis Zonenplatte (3; 7) angeordnet ist.
4. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach Anspruch
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die off-axis Zonenplatte (3; 7) eine
Transmissionszonenplatte (7) oder eine Reflexionszonenplatte (3) ist.
5. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung zur
quasimonochromatischen Beleuchtung und inkohärenten Bildaufzeichnung
eines Objekts (4) in einem Röntgenmikroskop (5) mit strahlablenkenden
optischen Elementen und mit einer auf der optischen Achse (6) des
Röntgenmikroskops (5) angeordneten Monochromatorlochblende (11),
dadurch gekennzeichnet, daß als optische Elemente ein Gitter und ein
fokussierender Spiegel (16) vorgesehen sind, die drehbar um die optische
Achse (6) des Röntgenmikroskopes (5) gelagert sind.
6. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter ein Reflexionsplangitter (15a)
oder ein Transmissionsplangitter (15b) ist.
7. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter ein Kristall ist, der in
Braggreflexion benutzt wird.
8. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach einem der
Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der fokussierende
Spiegel (16) ein gekrümmter Kristall ist, der in Rowlandanordnung benutzt
wird.
9. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung zur
quasimonochromatischen Beleuchtung und inkohärenten Bildaufzeichnung
eines Objekts (4) in einem Röntgenmikroskop (5) mit strahlablenkenden
optischen Elementen und mit einer auf der optischen Achse (6) des
Röntgenmikroskops (5) angeordneten Monochromatorlochblende (11),
dadurch gekennzeichnet, daß als optische Elemente mindestens ein um die
Achse (6) des Röntgenmikroskops (5) rotierender Planspiegel (2) und eine im
Strahlengang vor der Monochromatorlochblende (11) angeordnete
feststehende Kondensorzonenplatte (14) vorgesehen sind, wobei der
Planspiegel (2) die auf ihn einfallende Röntgenstrahlung (1) auf die
Kondensorzonenplatte lenkt (14).
10. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung nach
Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei um die Achse (6) des
Röntgenmikroskops (5) rotierende Planspiegel (2) zueinander parallel
versetzt angeordnet sind, die die einfallende Röntgenstrahlung (1) parallel
versetzt zur optischen Achse (6) auf die Kondensorzonenplatte (14) lenken.
11. Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung zur
quasimonochromatischen Beleuchtung und inkohärenten Bildaufzeichnung
eines Objekts (4) in einem Röntgenmikroskop (5) mit strahlablenkenden
optischen Elementen und mit einer auf der optischen Achse (6) des
Röntgenmikroskops (5) angeordneten Monochromatorlochblende (11),
dadurch gekennzeichnet, daß als optische Elemente ein Fokussator (13)
mit Ringfokus und mindestens ein im Strahlengang nachgeordneter
Hohlkegelspiegel (12) vorgesehen sind.
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