Monochromatisierung und Fokussierung Flashcards
Warum sind für Röntgenstrahlen spezielle Optiken von nöten?
Welche Grundprinzipe gibt es?
- Ab Wellenlängen < 100 nm funktionieren klassische Linsenoptiken nicht mehr
- In Realität meist vielzahl von Optiken für Monochromatisierung und Fokussierung
Reflexion:
- Spiegel
- Multilayer
- Capillare
(Reflexionsgrad für leichte Elemente höher; nimmt mit steigener Energie ab)
Beugung:
- Gitter
- Zonenplatte
- Kristalle
Brechung:
- Konkave Linsen
- Luftlinsen
Welche Spiegel werden in der Röntgenoptik verwendet?
Wie werden die Bildfehler minimiert?
Sphärischer Spiegel:
Astigmatismus -> Besitzt zwei Foci
Toroidspiegel:
- Bei gleichen Startwinkel, gibt es gemeinsamen Focus
- Astigmatismus kann behoben werden
- sphärische Abberation bleibt
- horizontale und vertikale Fokussierung mit Ellipsoid möglich
Kirkpatric-Baez Optik:
- Zwei senkrecht zueinander stehende Spiegel
- Unabhängige Fokussierung von horizontalen und vertikalen strahlen
- Fokusgröße < 50 nm
- Minimierung von Bildfehlern durch geeignete Formen der optischen Flächen und kleine Winkel
Welches Prinzip nutzen Monokapillaren?
Totalreflexion; beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium
(Totalreflexionswinkel nimmt mit steigender Energie ab und für schwere Elemente zu -> schwere Elemente um mehr Licht einzufangen -> mehr Intensität)
- Bei Röntgenstrahlen -> Hohle Glasfaser
- Zylindrische Monokapillare leitet Strahl weiter
- Wenn Kapillare zum Ende verengenden Querschnitt besitzt
- > Austritt des Strahls beeinflusst -> Fokussierung
Was sind Polykapillaroptiken? Wie funktionieren sie?
- Bestehen aus vielen einzelnen Monokapillaren, die Totalreflexion nutzen
- können gekrümmt sein, wodurch die Röntgenstrahlen fokussiert werden
- Röntgenlinse: Fokuspunkt
- Röntgenhalblinse: Fokusfläche
Wie sind Röntgenlinsen aufgebaut? Wie funktionieren diese?
- Sind Luftlinsen
- Brechung ist sehr schwach
- > Mehrere Brechungen in einer Linse für Fokussierung
- Außen um Linse befindet sich das Material (z.B. Aluminium)
Wie funktionieren Zonenplatten?
Was wir in Kombination damit noch verwendet?
- Quasi ein rundes Gitter
- > Fokussieren und monochromatisieren
Prinzip:
- Gleiche Gitterabstände
- > Monochromatisierung nach Winkel
- Nach außen werden Gitterspalte schmaler
- > Fokussierung zur optischen Achse
(Jeder Brennpunkt hat eigene Monochromatisierung)
- Hohe Zonenzahl gut für optische Auflösung
(Mehr Interferenz -> Intensitätsverteilung schmaler)
- Lochblende kurz vor Fokuspunkt -> Höhere Ordnungen aussortiert
Was kann mittels Beugung erreicht werden?
- Monochromatisierung und Fokussierung
- Bragg Gleichung muss erfüllt sein (Weglängen Unteschied)
( n*λ= 2*d*sinα )
- Für harte Röntgenstrahlung, Beugung am Gitter nicht möglich, da Wellenlänge im Bereich der Gitterabstände sein muss
- > Kristall als Gitter (d ~ Angström)
- Rotierender Kristall selektiert Wellenlängen
- Zweiter Kristall sorgt dafür, dass Strahl parallel zum Ursprünglichen Strahl ist
