DE102004031934A1

DE102004031934A1 - Radiation-optical component

Info

Publication number: DE102004031934A1
Application number: DE102004031934A
Authority: DE
Inventors: Leo Dipl.-Phys. Dr. Glen Iris Cussen; Ferenc Dipl.-Phys. Prof.Dr. Mezei; Thomas Dipl.-Phys. Dr. Krist
Original assignee: Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Priority date: 2004-06-27
Filing date: 2004-06-27
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-06-28
Also published as: ATE554485T1; DE102004031934B4; EP1763885A1; EP1763885B1; WO2006000195A1; WO2006000195A8

Abstract

Absorbing or reflective channels are used for specifically limiting the wavelength spectrum or the divergence of radiation. Said channels are provided with a triangular transmission profile, by means of which no maximum transmission can be obtained, or a rectangular transmission profile, where the wavelength/divergence parameter correlation of half of the transmitted radiation is disturbed. The inventive radiation-optical component (SB) is based on the principle according to which only the portion of radiation that is not needed is influenced. Said component (SB) can be used as a wavelength filter or angular filter. According to the invention, a maximum portion of radiation is transmitted without being influenced while the portion of radiation that is not needed is first reflected out of the beam path and onto at least two radiation-reflecting layers (RS1, RS2) which extend at a tilted angle (± ß) across the width (d) of the channel (K) and is then absorbed on radiation-absorbing layers (SA) that are spatially separated therefrom. The two radiation-reflecting layers (RS1, RS2) that extend at an angle can be arranged relative to each other in a V-shaped or X-shaped manner while several pairs (Pi) thereof can be disposed parallel to each other in order to shorten the channel. In an alternative embodiment, the radiation-reflecting layers can also be structured in a bender-type fashion.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein strahlungsoptisches Bauelement zur Beeinflussung von Strahlung in Bezug auf deren Wellenlängenspektrum und Divergenz-Grenzwinkel ± α mit zumindest einem Kanal der Breite d und der Länge L mit bis zu einem kritischen Einfallswinkel Θ_c zur Schichtoberfläche strahlungsreflektierenden Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten und strahlungsabsorbierenden Schichten.The invention relates to a radiation-optical component for influencing radiation with respect to their wavelength spectrum and divergence critical angle ± α with at least one channel of width d and length L with up to a critical angle of incidence Θ _c to the surface radiation-reflecting layers on radiation-transparent substrates and radiation-absorbing layers.

Strahlung mit ihrer Dualität Welle/Teilchen unterschiedlicher Art dient einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Untersuchungen von der reinen Grundlagenforschung bis hin zu anwendungsnahen Untersuchungen beispielsweise auf dem Gebiet der Materiestrukturforschung. Oft werden dabei Röntgen- bzw. Synchrotronstrahlung und Neutronenstrahlung eingesetzt. Um spezielle Untersuchungen an einer Probe durchführen zu können, muss die Strahlung spezielle Eigenschaften aufweisen. Hierbei kann es sich insbesondere um einen bestimmten Wellenlängenbereich oder um eine bestimmte Divergenz handeln. Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen der Wellenlänge λ und dem Grenzwinkel der Reflexion Θ_c (Glanzwinkel) (es gilt: Θ_c = c·λ, mit c = 1°/nm als Proportionalitätskonstante) ist die Divergenz der reflektierten Strahlung wellenlängenabhängig. An der Probe wird nur Strahlung bis zu einem Divergenz-Grenzwinkel ±α zur Strahlungsachse (in der Regel zwischen 0,1° und 1°) benötigt. Zur Erzielung einer bestimmten Divergenz muss daher die Winkelverteilung eines auf eine Probe gerichteten divergenten Strahlenbündels begrenzt („kollimiert") werden. Ein derartiges strahlenoptisches Bauelement wird daher als „Kollimator" bezeichnet.Radiation with its duality Wave / particles of different kinds serve a broad spectrum of scientific investigations from pure basic research to application-oriented investigations, for example in the field of matter structure research. Often X-ray or synchrotron radiation and neutron radiation are used. In order to perform special investigations on a sample, the radiation must have special properties. This can in particular be a specific wavelength range or a specific divergence. Due to the direct relationship between the wavelength λ and the critical angle of the reflection Θ _c (gloss angle) (it holds: Θ _c = c · λ, with c = 1 ° / nm as the proportionality constant), the divergence of the reflected radiation is wavelength-dependent. Only radiation up to a divergence critical angle ± α to the radiation axis (usually between 0.1 ° and 1 °) is required on the sample. In order to achieve a certain divergence, therefore, the angular distribution of a divergent beam directed at a sample must be limited ("collimated") .Thus, such a beam-optical component is referred to as a "collimator".

Zur gezielten spektralen Gestaltung von Neutronenstrahlen oder -pulsen ist aus der DE 102 03 591 A1 eine neutronenoptische Bauelementanordnung mit einem geknickten Kanal mit zwei parallel einander gegenüberliegenden Superspiegeln bekannt, bei der zur Erzielung einer großen Anwendungsbreite die Strahlengänge unterschiedlicher Moderatoren, die jeweils der Erzeugung einer Neutronensorte dienen, zusammengeführt werden, sodass ein überlagerter Neutronenstrahl mit einem Multispektrum entsteht. Eine gezielte Einstellung einzelner Wellenlängenbereiche innerhalb des bestimmungsgemäßen Spektrums eines einzelnen Moderators erfolgt nicht.For the targeted spectral design of neutron beams or pulses is from the DE 102 03 591 A1 a neutron optical device assembly with a kinked channel with two parallel opposite superspeakers known in which to achieve a wide range of application, the beam paths of different moderators, each serving to produce a type of neutron, are brought together, so that a superimposed neutron beam with a multi-spectrum arises. A targeted adjustment of individual wavelength ranges within the intended spectrum of a single moderator does not take place.

Weiterhin ist aus der Veröffentlichung I von P. Hoghoj et al.: „Neutron wavelength cut-oft filter" (Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 160 (2000) 431–434) ein Wellenlängenfilter für polarisierte Neutronenstrahlung mit einem Schichtenpaket aus Superspiegeln bekannt, bei dem jedoch eine andere Vorgehensweise gewählt ist. Diese erweist sich als nachteilig, da die Filterfunktion nur für einen bestimmten Einfallswinkel der Strahlung erfüllt werden kann. Ist die einfallende Strahlung divergent (was sie in der Regel ist), so werden auch höhere, unerwünschte Wellenlängen transmittiert.Farther is from the publication I by P. Hoghoj et al .: "Neutron wavelength cut-often filter "(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 160 (2000) 431-434) Wavelength filter for polarized Neutron radiation with a layered package of super-mirrors known but where a different approach is chosen. This proves itself as disadvantageous, since the filter function only for a certain angle of incidence the radiation are met can. Is the incident radiation divergent (which they usually do is), so higher, unwanted wavelengths are transmitted.

Bei den Kollimatoren ist neben dem Einsatz von einfachen Kollimatoren in Form von Schlitzpaaren, deren Abstand voneinander zusammen mit ihrer Breite die gewünschte Kollimation bewirkt, der Einsatz von Kollimatoren bekannt, die eine Vielzahl von parallelen Kanälen der Breite d und der Länge L aufweisen, mit strahlungsabsorbierenden oder -reflektierenden Innenwänden. Aus diesen Abmessungen ergibt sich die Winkel-Halbwertsbreite δ des jeweiligen Kanals zu δ = arc tg (d/L) zur Kanalachse für absorbierende Innenwände. Bei reflektierenden Innenwänden kommt die bis zum kritischen Winkel der Beschichtung reflektierte Strahlung dazu. Die Kanäle werden entsprechend dem gewünschten Divergenz-Grenzwinkel α = δ dimensioniert. Bei dem Divergenz-Grenzwinkel α handelt es sich um den maximalen Strahlungswinkel, mit dem der Strahl noch ungehindert den Kanal passieren kann. Strahlung, die unter einem größeren Winkel einfällt, wird absorbiert oder im Falle der reflektierenden Innenwände reflektiert, wenn der Winkel kleiner ist als der kritische Winkel der Beschichtung. Bei den Kollimatoren mit strahlungsabsorbierenden Innenwänden handelt es sich um sogenannte „Soller-Kollimatoren". Sie weisen ein dreieckiges Transmissionsprofil auf (vergleiche 1 zum Stand der Technik). Die Strahlung mit dem Einfallswinkel 0° wird am besten, die mit dem Divergenz-Grenzwinkel ±δ wird am schlechtesten transmittiert. Dazwischen besteht eine lineare Abhängigkeit. Aufgrund der dreieckigen Transmissionsfunktion werden aber im Intervall ±δ nur 50% der Strahlung transmittiert. Eine hohe Strahlungsintensität an der Probe ist aber oft erwünscht. Bei Soller-Kollimatoren können die Innenwände bzw. die gesamten Wände des Kanals aus Plastikfolien bestehen, die mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht belegt sind. Die Strahlung wird in Luft transmittiert. Alternativ können auch Siliziumsubstrate mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht belegt sein. Die Strahlung wird dann durch das Silizium transmittiert.In addition to the use of simple collimators in the form of pairs of slots whose distance from each other together with their width brings about the desired collimation, the use of collimators having a plurality of parallel channels of width d and length L with radiation-absorbing collimators is known or reflective interior walls. From these dimensions, the angle half-width δ of the respective channel to δ = arc tg (d / L) results to the channel axis for absorbing inner walls. For reflective inner walls, the radiation reflected up to the critical angle of the coating is added. The channels are dimensioned according to the desired divergence critical angle α = δ. The divergence limit angle α is the maximum radiation angle with which the beam can still pass through the channel unhindered. Radiation incident at a larger angle is absorbed or reflected in the case of the reflective inner walls when the angle is less than the critical angle of the coating. The collimators with radiation-absorbing inner walls are so-called "Soller collimators." They have a triangular transmission profile (cf. 1 to the prior art). The radiation with the angle of incidence 0 ° is best, that with the divergence limit angle ± δ is transmitted the worst. In between there is a linear dependence. Due to the triangular transmission function but in the interval ± δ only 50% of the radiation is transmitted. However, a high radiation intensity on the sample is often desirable. In Soller collimators, the inner walls or the entire walls of the channel can be made of plastic films which are coated with a radiation-absorbing layer. The radiation is transmitted in air. Alternatively, silicon substrates may also be coated with a radiation-absorbing layer. The radiation is then transmitted through the silicon.

Werden die Innenwände so beschichtet, dass sie bis zu einem kritischen Einfallswinkel Θ_c reflektieren und es gilt Θ_c = δ, so ergibt sich ein rechteckiges Transmissionsprofil (vergleiche 2 zum Stand der Technik), wodurch die Transmissionsintensität der kollimierten Strahlung maximal verdoppelt werden kann. Ein solcher Kollimator ist beispielsweise aus der Veröffentlichung II von Th. Krist and F. Mezei: „High performance, short solid state collimators with reflecting walls" (Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res. A 450 (2000) 389–390) bekannt, von der die vorliegende Erfindung als nächstliegendem Stand der Technik ausgeht. Bei einem derartigen Kollimator wird mit einem Einfallswinkel oberhalb des kritischen Einfallswinkels Θ_c auf die Kanalwände auftreffende Strahlung absorbiert (Intensität gleich Null). Auch hier erfolgt entsprechend zum gewünschten Divergenz-Grenzwinkel ±α die Auslegung des kritischen Einfallswinkels Θ_c = α. Als Bauform existieren nur Siliziumsubstrate, die mit Multischichten aus einer strahlungsabsorbierenden und darüber einer strahlungsreflektierenden Schicht belegt sind. Da durch die auftretende Reflexion aber die Flugbahn der Hälfte der transmittierten Teilchen geändert wird, wird zwangsläufig eine eventuell vorhandene Korrelation von Einfallswinkel und Wellenlänge in der Strahlung gestört.If the inner walls are coated in such a way that they reflect up to a critical angle of incidence Θ _c and Θ _c = δ, a rectangular transmission profile results (cf. 2 to the prior art), whereby the transmission intensity of the collimated radiation can be maximally doubled. Such a collimator is disclosed, for example, in Publication II of Th. Krist and F. Mezei: "High performance, short solid state collimators with reflecting walls" (Nucl. Instr. And Methods in Phys. Res. A 450 (2000) 389-390) ) known by the the present invention proceeds as the closest prior art. In such a collimator, radiation incident on the channel walls is absorbed by an incident angle above the critical angle of incidence Θ _c (intensity equal to zero). Again, according to the desired divergence limit angle ± α, the design of the critical angle of incidence Θ _c = α. As a design, there are only silicon substrates which are coated with multilayer coatings of a radiation-absorbing and above a radiation-reflecting layer. However, since the trajectory of half of the transmitted particles is changed by the reflection occurring, a possibly existing correlation of angle of incidence and wavelength in the radiation is necessarily disturbed.

Die Aufgabe für die vorliegende Erfindung ist daher darin zu sehen, ein strahlungsoptisches Bauelement der eingangs beschrieben Art so auszubilden, dass ein maximaler Anteil von zur Versuchsdurchführung an einer Probe gewünschter Strahlung mit gezielt vorgegebenen Parametereigenschaften bezüglich Wellenlänge und Divergenz transmittiert wird und die Probe erreichen kann, ohne von dem strahlungsoptischen Bauelement beeinflusst und damit in der Korrelation ihrer charakteristischen Parameter gestört zu werden. Dabei soll das strahlungsoptische Bauelement möglichst einfach in der Konstruktion, Handhabung und Wartung sein. Die erfindungsgemäße Lösung für diese Aufgabe ist für das gattungsgemäße strahlungsoptische Bauelement alternativ in Haupt- und Nebenanspruch aufgezeigt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Diese werden im Folgenden im Zusammenhang mit der Erfindung näher erläutert.The Task for The present invention is therefore to be seen in a radiation-optical Component of the type described above in such a way that a maximum fraction of that desired for carrying out the experiment on a sample Radiation with deliberately given parameter properties with respect to wavelength and Divergence is transmitted and can reach the sample, without influenced by the radiation-optical component and thus in the correlation of their characteristic parameters to be disturbed. In this case, the radiation-optical component as simple as possible in the design, handling and maintenance. The solution according to the invention for this task is for the generic radiation optical Component alternatively shown in the main and secondary claim. Advantageous developments are the dependent claims refer to. These are below in connection with the Invention closer explained.

Das erfindungsgemäße strahlungsoptische Bauelement basiert auf der Grundidee, nur denjenigen Anteil der Strahlung zu beeinflussen, der nicht an der Probe benötigt wird. Der benötigte Anteil bleibt hingegen unbeeinflusst und damit auch in seiner charakteristischen Parameterkorrelation Wellenlänge/Einfallswinkel unverändert. Dabei ist die erreichte Transmissionsintensität ähnlich hoch wie bei einem bekannten Kollimator mit rechteckigem Transmissionsprofil, allerdings eben ohne dabei eine hälftige Veränderung der Parameterkorrelation zu bewirken. Das erfindungsgemäße strahlungsoptische Bauelement arbeitet somit in der Funktion eines Filters. Soll ein spezieller Wellenlängenbereich transmittiert werden, handelt es sich um ein „Wellenlängenfilter". Bei einem festen Kanalaufbau wird Strahlung oberhalb einer vorgegebenen Grenzwellenlänge reflektiert und absorbiert. Die Wellenlängen unterhalb der Grenzwellenlänge werden mit unterschiedlicher Intensität transmittiert (Intensität Null bei der Grenzwellenlänge, dann ansteigend). Bei einer Verdopplung des kritischen Einfallswinkels Θ_c, bis zu dem Reflexion erfolgt, verändert sich die Grenzwellenlänge auf das Doppelte. Soll hingegen eine spezielle Divergenz eingestellt werden, d.h. eine Ausfilterung der an der Probe nicht benötigten Strahlung außerhalb des Divergenz-Grenzwinkels ±α vorgenommen werden, kann entsprechend von einem „Winkelfilter" gesprochen werden. Dabei handelt es sich aufgrund der Korrelation von Wellenlänge und Einfallswinkel in der Strahlung um denselben konstruktiven Aufbau des strahlungsoptischen Bauelements nach der Erfindung. Welcher Parameter – Wellenlänge oder Divergenz – in welchem Bereich eingestellt wird, ist dabei abhängig von der (statischen oder dynamischen) Dimensionierung des einen oder der mehreren parallelen Kanäle in Länge L und Breite d und der winkligen Ausrichtung der strahlungsreflektierenden Schichten.The radiation-optical component according to the invention is based on the basic idea of influencing only that portion of the radiation which is not required on the sample. The required proportion, on the other hand, remains unaffected and thus unchanged even in its characteristic parameter correlation wavelength / angle of incidence. The achieved transmission intensity is similar to that of a known collimator with a rectangular transmission profile, but without causing a half-way change in the parameter correlation. The radiation-optical component according to the invention thus operates in the function of a filter. If a specific wavelength range is to be transmitted, it is a "wavelength filter." In a fixed channel setup, radiation above a given cut-off wavelength is reflected and absorbed The wavelengths below the cutoff wavelength are transmitted with different intensity (zero intensity at the cut-off wavelength, then increasing) If the critical angle of incidence Θ _{c is} doubled, until the reflection takes place, the cutoff wavelength is doubled, however, if a specific divergence is to be set, ie a filtering out of the radiation not required on the sample takes place outside the divergence limit angle ± α can be spoken accordingly by an "angle filter". Due to the correlation of wavelength and angle of incidence in the radiation, this is the same structural design of the radiation-optical component according to the invention. Which parameter - wavelength or divergence - in which range is set depends on the (static or dynamic) dimensioning of the one or more parallel channels in length L and width d and the angular orientation of the radiation-reflecting layers.

Für den konstruktiven Aufbau sind bei der Erfindung zumindest zwei strahlungsreflektierende Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten orthogonal zu zumindest einer axialen Kanalebene über die gesamte Breite d des Kanals K unter zwei Kippwinkeln ±β = ±(α + Θ_c) zur Kanalachse angeordnet. Weiterhin sind die orthogonal zu der axialen Kanalebene angeordneten Innenwände des Kanals über die Erstreckung der strahlungsreflektierenden Schichten mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht belegt. Es werden also zumindest zwei winklig zueinander ausgerichtete Spiegelsysteme eingesetzt, durch die die einfallende Strahlung bis zu einem Einfallswinkel bzw. einer Wellenlänge transmittiert und oberhalb davon zunächst reflektiert und an anderer Stelle absorbiert wird. Bei der Erfindung liegt daher eine örtliche Trennung der strahlungsreflektierenden und -absorbierenden Schichten vor. Diese liegen nicht mehr, wie aus dem Stand der Technik bekannt, übereinander, sondern stehen in einem vorgegebenen geometrischen Verhältnis zueinander. Zu jeder strahlungsreflektierenden Schicht gehört eine entsprechend den Reflexionswinkeln auftretende strahlungsabsorbierende Schicht, die die jeweils reflektierte Strahlung durch Absorption ausblendet. Werden die beiden Spiegelsysteme in der vertikalen axialen Kanalebene angeordnet, werden die unerwünschten Strahlungsanteile in der horizontalen Kanalebene herausgefiltert und an der jeweils gegenüberliegenden Kanalwand absorbiert, bei einer Anordnung in der horizontalen axialen Kanalebene entsprechend in der vertikalen Kanalebene. Eine Kombination von zwei rechtwinklig zueinander ausgerichteten Spiegelsystemen ermöglicht daher eine Filterung der Strahlung über den gesamten Strahlquerschnitt bzw. in beiden senkrechten Richtungen zur Ausbreitungsrichtung der Strahlung in Bezug auf die Divergenz. Für die Funktion des Wellenlängenfilters reicht ein Spiegelsystempaar.For the construction, at least two radiation-reflecting layers are arranged on radiation-transparent substrates orthogonal to at least one axial channel plane over the entire width d of the channel K at two tilt angles ± β = ± (α + Θ _c ) to the channel axis. Furthermore, the inner walls of the channel arranged orthogonally to the axial channel plane are covered with a radiation-absorbing layer over the extent of the radiation-reflecting layers. Thus, at least two mirror-symmetrically oriented mirror systems are used, through which the incident radiation is transmitted up to an angle of incidence or a wavelength and initially reflected above it and absorbed at another location. In the invention, therefore, there is a local separation of the radiation-reflecting and -absorbierenden layers. These are no longer, as known from the prior art, one above the other, but are in a predetermined geometric relationship to each other. Each radiation-reflecting layer includes a radiation-absorbing layer which occurs in accordance with the reflection angles and which suppresses the respectively reflected radiation by absorption. If the two mirror systems are arranged in the vertical axial channel plane, the unwanted radiation components in the horizontal channel plane are filtered out and absorbed on the respective opposite channel wall, with an arrangement in the horizontal axial channel plane corresponding in the vertical channel plane. A combination of two mutually perpendicular mirror systems therefore allows the radiation to be filtered over the entire beam cross section or in both perpendicular directions to the propagation direction of the radiation with respect to the divergence. For the function of the wavelength filter, a pair of mirror systems is sufficient.

Eine Einrichtung zum Ausblenden oder Stoppen eines Teilchenstrahls ist zwar aus der DE 33 03 572 C2 bekannt. Bei dieser Einrichtung werden über den Querschnitt des Kanals winklig zwei Blendenflächen eingestellt, wobei jedoch jede Blendenfläche nur den halben Kanalquerschnitt überdeckt. Beide Blendenflächen sind aus einem strahlungsabsorbierenden Material (Graphit) und dienen der reinen Strahlungsabsorption der auftreffenden Strahlung. Die Transmission wird durch die Spitzwinkel der beiden Blendenflächen zueinander eingestellt. Berühren sie sich, ist die Transmission gleich Null, verlaufen sie parallel, ist die Transmission maximal. Eine wellenlängen- bzw. winkelabhängige Reflexion wird bei dieser Einrichtung nicht genutzt. Weiterhin ist es aus der Veröffentlichung III von F. Mezei: „Very high reflectivity mirrors and their applications" (Charles Majkrzak, Editor, Proc. SPIE 983, pp 10–17 (1989)) zwar für ein filmbeschichtetes neutronenoptisches Bauelement bekannt, einen Spiegel schräg unter einem Winkel α durch den Kanalquerschnitt anzuordnen. Das dort beschriebene Bauelement dient aber ausschließlich der Polarisation der transmittierten Strahlung, sodass der bekannten Anordnung andere physikalische Ansätze zugrunde liegen.A device for hiding or stopping a particle beam is indeed from the DE 33 03 572 C2 known. In this device, two aperture surfaces are set over the cross section of the channel at an angle, but each aperture surface covers only half the channel cross section. Both diaphragm surfaces are made of a radiation-absorbing material (graphite) and serve the pure radiation absorption of the incident radiation. The transmission is set by the acute angle of the two diaphragm surfaces to each other. If they touch, if the transmission is zero, if they are parallel, the transmission is maximal. Wavelength- or angle-dependent reflection is not used in this device. Furthermore, it is known from the publication III of F. Mezei: "Very high reflectivity mirrors and their applications" (Charles Majkrzak, Editor, Proc. SPIE 983, pp 10-17 (1989)), although known for a film-coated neutron optical device, a mirror The component described there is used exclusively for the polarization of the transmitted radiation, so that the known arrangement is based on other physical approaches.

Bei der Anordnung der zumindest zwei strahlungsreflektierenden Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten (Spiegelsystem) nach der Erfindung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Zunächst können sie hintereinander im Kanal angeordnet sein (V-Form), wobei das erste Spiegelsystem nach der einen Seite und das zweite Spiegelsystem nach der anderen Seite geneigt quer durch den Kanal verläuft. Hierdurch ergibt sich aber eine relativ große Länge L des Kanals, dessen seitliche Innenwände über die ganze Länge L entsprechend strahlungsabsorbierend beschichtet sein müssen. Eine wesentlich kürzere Bauweise ergibt sich, wenn die beiden strahlungsreflektierenden Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten einander kreuzförmig durchdringend im Kanal angeordnet sind (X-Form). Der Kanal weist dann nur noch die Länge L eines schräggestellten Spiegelsystems auf und muss auch nur auf dieser Länge L strahlungsabsorbierend beschichtet sein. Jeweils eine weitere Längenverkürzung sowohl für die V-Form als auch für die X-Form kann erreicht werden, wenn zwei oder mehr Paare von strahlungsreflektierenden Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten parallel nebeneinander im Kanal angeordnet sind, wobei die Paare durch strahlungsabsorbierende Zwischenschichten voneinander getrennt sind. Die Strahlung wird entsprechend auf die parallelen Sektionen aufgespalten und gefiltert. Beschränkungen bei der Anzahl der parallelen Paare ergeben sich lediglich fertigungstechnisch. Hier gibt es im Stand der Technik jedoch hochgenaue Fertigungsverfahren, mit deren Hilfe entsprechend klein dimensionierte Konstruktionen aufgebaut werden können.at the arrangement of the at least two radiation-reflecting layers on radiation-transmissive Substrates (mirror system) according to the invention are different Options. First can they can be arranged one behind the other in the channel (V-shape), the first mirror system after one side and the second mirror system after the other side inclined transversely through the channel. hereby but results in a relatively large length L of the channel whose lateral Interior walls over the full length L must be coated according to radiation absorbing. A much shorter Construction results when the two radiation-reflecting Layers on radiation-permeable Substrates cross-shaped each other are arranged penetrating in the channel (X-shape). The channel points then only the length L of a slanted Mirror system and must only on this length L radiation-absorbing be coated. In each case a further length reduction for both the V-shape as well as for The X-shape can be achieved when two or more pairs of radiation-reflective Layers on radiation-permeable substrates are arranged parallel to each other in the channel, the pairs are separated by radiation-absorbing intermediate layers. The radiation is split accordingly to the parallel sections and filtered. restrictions in the number of parallel pairs only result in manufacturing technology. However, in the prior art, there are highly accurate manufacturing processes, with their help correspondingly small-sized constructions can be built.

Bei einem alternativen erfindungsgemäßen strahlungsoptischen Bauelement ist eine Ausgestaltung nach der Art von „Bendern" (Krümmer) vorgesehen, wobei ein oder mehrere aufeinanderfolgende Stapel von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten orthogonal zu zumindest einer axialen Kanalebene über die gesamte Breite d des Kanals K angeordnet sind, wobei die beiden Stapel entgegengesetzte Krümmungswinkel zur Kanalachse aufweisen, und die orthogonal zu der Kanalebene angeordneten Innenwände des Kanals parallel zu und im Anschluss an die beiden Stapel von gekrümmten reflektierenden Schichten mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht belegt sind. Das Wirkprinzip und die Anwendungspalette ist identisch mit dem der ersten Erfindungsalternative. Vorteilhaft ist bei der zweiten Alternative die relativ geringe Länge L des Kanals. Ein Bender ist beispielsweise aus der DE 198 44 300 C2 bekannt und besteht zur gekrümmten Strahlführung von Neutronen aus gekrümmten, abwechselnd strahlungsreflektierenden und -absorbierenden Schichten. Bei dem alternativen strahlungsoptischen Bauelement nach der Erfindung sind wiederum die strahlungsreflektierenden von den strahlungsabsorbierenden Schichten räumlich voneinander getrennt. Zwischen den gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten befinden sich keine strahlungsabsorbierenden Schichten. Außerdem sind nur die strahlungsreflektierenden Schichten entlang der Kanalachse gekrümmt. Die strahlungsabsorbierenden Schichten befinden sich in einer ersten Ausführungsform wiederum auf der inneren Oberfläche des Kanals und verlaufen somit ungekrümmt. Die Länge des strahlungsabsorbierenden Abschnittes hinter den beiden gegenläufig gekrümmten Stapeln aus strahlungsreflektierenden Schichten bestimmt sich wiederum aus der Kanalgeometrie mit L = d/tg δ, wobei δ die Winkel-Halbwertsbreite ist.In an alternative radiation-optical component according to the invention, an embodiment is provided in the manner of "benders", wherein one or more successive stacks of curved radiation-reflecting layers are arranged on radiation-transmissive substrates orthogonal to at least one axial channel plane over the entire width d of the channel K. wherein the two stacks have opposite angles of curvature to the channel axis, and the inner walls of the channel arranged orthogonal to the channel plane are coated with a radiation absorbing layer parallel to and following the two stacks of curved reflecting layers In the second alternative, the relatively small length L of the channel is advantageous DE 198 44 300 C2 known and consists of the curved beam guidance of neutrons from curved, alternately radiation-reflecting and -absorbierenden layers. In the alternative radiation-optical component according to the invention, in turn, the radiation-reflecting elements of the radiation-absorbing layers are spatially separated from one another. There are no radiation-absorbing layers between the curved radiation-reflecting layers. In addition, only the radiation-reflecting layers are curved along the channel axis. The radiation-absorbing layers are again in a first embodiment on the inner surface of the channel and thus run without bending. The length of the radiation-absorbing portion behind the two oppositely curved stacks of radiation-reflecting layers is in turn determined by the channel geometry with L = d / tg δ, where δ is the angle half-width.

Eine wesentliche Bauelementverkürzung ergibt sich, wenn hinter jedem Stapel von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten auf strahlungsdurchlässigen Substraten Stapel von ungekrümmten strahlungsabsorbierenden Zwischenschichten orthogonal zu der Kanalebene über die gesamte Breite d des Kanals K angeordnet sind, wobei die orthogonal zu der Kanalebene angeordneten Innenwände des Kanals im Anschluss an die ein oder mehreren Stapel von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten dann nicht mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht belegt sind. Somit wird die strahlungsabsorptiv wirksame Zone in ein oder mehrere Abschnitte, die sich jeweils über den Kanalquerschnitt erstrecken, aufgeteilt, wobei z. B. bei zwei Stapeln hinter dem ersten gekrümmten Stapel die eine Hälfte der ausgefilterten Strahlung und nach dem zweiten, entgegengesetzt gekrümmten Stapel, die andere Hälfte der ausgefilterten Strahlung absorbiert wird. Die mit der strahlungsabsorbierenden Schicht belegten Innenwände des Kanals entfallen. Je nach einfallender Divergenz kann noch ein Kollimator vor dem ersten Stapel von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten vorgesehen sein oder der Kollimator zwischen den beiden Stapeln entfallen.Substantial component shortening results when behind each stack of curved radiation-reflecting layers on radiation-transmissive substrates stacks of uncrossed radiation-absorbing intermediate layers are arranged orthogonal to the channel plane over the entire width d of the channel K, wherein the orthogonal to the channel plane arranged inner walls of the channel following the one or more stacks of curved radiation-reflecting layers are then not covered with a radiation-absorbing layer. Thus, the radiation-absorptive effective zone is divided into one or more sections, each extending over the channel cross-section, wherein z. B. in two stacks behind the first curved stack one half of the filtered radiation and after the second, oppositely curved stack, the other half of the filtered radiation is absorbed. The occupied with the radiation-absorbing layer inner walls of the channel omitted. Depending on the incoming divergence, there may be one more collimator before the first Stack of curved radiation-reflecting layers be provided or account for the collimator between the two stacks.

Die Funktion des strahlungsoptischen Bauelements nach der Erfindung in der Anwendungsform als Winkelfilter zur gezielten Strahlungskollimation ist bei den vorgeschlagenen Konfigurationen jeweils für genau eine Wellenlänge gegeben. Soll der Winkelfilter auch für eine andere Wellenlänge eingesetzt werden, so müssen der Abstand zwischen den strahlungsabsorbierenden Schichten und der Kippwinkel der strahlungsreflektierenden Flächen entsprechend eingestellt werden. Da beide Verstellungen in einem proportionalen Zusammenhang stehen, kann zur Anpassung an die jeweilige Wellenlänge einfach der Kanal breiter oder schmaler gemacht und gleichzeitig der Kippwinkel der strahlungsreflektierenden Flächen verändert werden. Dies wird erreicht, wenn die Endpunkte der strahlungsreflektierenden Schichten gelenkig mit den Innenwänden des Kanals verbunden sind. Entsprechend der Kanalbreite werden dann die Spiegelsysteme über dem gesamten Kanalquerschnitt winklig ausgerichtet. Wird das Winkelfilter an einer Spallationsquelle oder einem Time-of-Flight-Instrument eingesetzt, bei denen die verschiedenen Wellenlängen zu verschiedenen Zeiten eintreffen, so kann die Kanalbreite mit der entsprechenden Frequenz variiert werden. Durch die gelenkige feste Verbindung der Spiegelsysteme mit der Kanalwandung wird deren winklige Anordnung im Kanalquerschnitt mit der gleichen Frequenz variiert. Es kann also eine dynamische Geometrieanpassung zur Beeinflussung unterschiedlicher Wellenlängen in der Strahlung erfolgen. Eine Kollimation bei einem „weißen" Strahl (alle Wellenlängen gleichzeitig) kann mit dem beanspruchten strahlungsoptischen Bauelement mit den geraden Platten nicht durchgeführt werden, wohl aber bei der Bauform mit den Bendern. Weitere Erläuterungen zur Erfindung in ihren Alternativen und zu allen genannten Ausführungsformen sind dem nachfolgenden speziellen Beschreibungsteil zu entnehmen.The Function of the radiation-optical component according to the invention in the application form as an angle filter for targeted radiation collimation is exactly the case for the proposed configurations a wavelength given. If the angle filter is also used for a different wavelength so must the distance between the radiation-absorbing layers and the tilt angle of the radiation-reflecting surfaces adjusted accordingly become. Because both adjustments are in a proportional context can be easy to adapt to the respective wavelength the channel is made wider or narrower and at the same time the tilt angle the radiation-reflecting surfaces changed become. This is achieved when the endpoints of the radiation-reflecting Layers are hinged to the inner walls of the canal. According to the channel width then the mirror systems above the entire channel cross-section aligned at an angle. Will the angle filter at a spallation source or a time-of-flight instrument used where the different wavelengths at different times arrive, so can the channel width with the appropriate frequency be varied. Through the articulated fixed connection of the mirror systems with the channel wall whose angled arrangement in the channel cross-section with the same frequency varies. So it can be a dynamic geometry adjustment for influencing different wavelengths in the radiation. A collimation at a "white" beam (all wavelengths at the same time) can with the claimed radiation-optical component with the straight Plates not performed but probably in the design with the Bendern. Further explanations to the invention in its alternatives and to all mentioned embodiments Refer to the following specific description section.

Die strahlungsdurchlässigen Substrate für die strahlungsreflektierenden Schichten bestehen in der Regel aus biegesteifem Silizium oder Quarz. Ein Aufbringen der strahlungsreflektierenden Schichten auf Metall- oder Kunst stofffolien ist ebenfalls möglich, wenn entweder eine selbsttragende Schichtstärke erreicht oder eine tragende Rückschicht aufgalvanisiert wird oder die Folien gespannt werden. Die strahlungsreflektierenden Schichten haben in der Regel Schichtstärken zwischen 1 μm und 50 μm, die Substrate zwischen 5 μm und 1000 μm. Nach der Formel ±β = ±(α + Θ_c) für die Festlegung der Kippwinkel für die beiden Spiegelsysteme im Kanalquerschnitt bei der Erfindung werden bei einem üblichen Divergenz-Grenzwinkel α zwischen 0,1° und 1° und einem kritischen Winkel Θ_c bei einer für Neutronen üblichen Strahlungswellenlänge λ zwischen 0,1 nm und 2 nm von Θ_c = c·λ, mit c = 1°/nm und einer Strahlbreite zwischen 1 cm und 5 cm in der Regel Kippwinkel β zwischen 0.2° und 3° eingestellt werden. Hierbei handelt es sich aber lediglich um ein Zahlenbeispiel zur Veranschaulichung der Dimensionsbereiche. Andere Dimensionierung und Ausführungsformen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne Weiteres möglich.The radiation-transmissive substrates for the radiation-reflecting layers are usually made of rigid silicon or quartz. An application of the radiation-reflecting layers on metal or plastic film is also possible if either achieved a self-supporting layer thickness or a supporting backing layer is galvanized or the films are stretched. The radiation-reflecting layers generally have layer thicknesses between 1 .mu.m and 50 .mu.m, the substrates between 5 .mu.m and 1000 .mu.m. According to the formula ± β = ± (α + Θ _c ) for the determination of the tilt angle for the two mirror systems in the channel cross section in the invention at a conventional divergence critical angle α between 0.1 ° and 1 ° and a critical angle Θ _c at a customary for neutrons radiation wavelength λ between 0.1 nm and 2 nm of Θ _c = c · λ, with c = 1 ° / nm and a beam width between 1 cm and 5 cm usually tilt angle β between 0.2 ° and 3 ° set become. However, this is just a numerical example illustrating the dimensional ranges. Other dimensions and embodiments are readily possible within the scope of the present invention.

Ausbildungsformen des beanspruchten strahlungsoptischen Bauelements werden nachfolgend zum weiteren Verständnis der Erfindung anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigtforms of training of the claimed radiation-optical component are hereafter for further understanding the invention with reference to the schematic figures explained in more detail. It shows

1 zum Stand der Technik die Geometrie- und Transmissionsverhältnisse in einem strahlungsabsorbierenden Kanal, 1 the state of the art, the geometry and transmission conditions in a radiation-absorbing channel,

2 zum Stand der Technik die Geometrie- und Transmissionsverhältnisse in einem strahlungsreflektierenden Kanal, 2 the state of the art, the geometry and transmission conditions in a radiation-reflecting channel,

3 zur Erfindung eine einfache Anordnung von zwei Spiegelsystemen in V-Form in einem strahlungsoptischen Bauelement, 3 to the invention a simple arrangement of two mirror systems in V-shape in a radiation-optical component,

4 das Transmissionsverhalten des strahlungsoptischen Bauelement, 4 the transmission behavior of the radiation-optical component,

5 eine erste parallele Anordnung von mehreren Paaren aus zwei Spiegelsystemen in V-Form, 5 a first parallel arrangement of several pairs of two mirror systems in V-shape,

6 eine zweite parallele Anordnung von mehreren Paaren aus zwei Spiegelsystemen in V-Form, 6 a second parallel arrangement of several pairs of two mirror systems in V-shape,

7 eine einfache Anordnung von zwei Spiegelsystemen in X-Form in einem strahlungsoptischen Bauelement nach der Erfindung, 7 a simple arrangement of two mirror systems in X-form in a radiation-optical component according to the invention,

8 eine parallele Anordnung von mehreren Paaren aus zwei Spiegelsystemen in X-Form, 8th a parallel arrangement of several pairs of two mirror systems in X-shape,

9 eine einfache Anordnung von zwei Spiegelsystemen in gekrümmter Form in einem alternativen strahlungsoptischen Bauelement, 9 a simple arrangement of two mirror systems in a curved shape in an alternative radiation-optical component,

10 das Transmissionsverhalten des strahlungsoptischen Bauelements gemäß 9 und 10 the transmission behavior of the radiation-optical component according to 9 and

11 eine einfache Anordnung von zwei Spiegelsystemen in gekrümmter Form mit zwischengeschalteten Absorptionssystemen. 11 a simple arrangement of two mirror systems in curved form with intermediate absorption systems.

Die 1 oben zeigt zum Stand der Technik schematisch die Geometrie an einem strahlungsoptischen Bauelement SB zur Beeinflussung von Röntgen- bzw. Synchrotronstrahlung und Neutronenstrahlung, mit einem einzelnen Kanal K mit strahlungsabsorbierenden Wänden (im Folgenden „strahlungsabsorbierender Kanal" K). Bei einer Anordnung von mehreren parallelen Kanälen ist die Darstellung entsprechend zu vervielfachen. Der strahlungsabsorbierende Kanal K ist in der Regel rechteckig oder quadratisch und weist eine Länge L und eine Breite d auf. Die für das Absorptionsverhalten relevante Winkelhalbwertsbreite ±δ ist bei einem Kollimator δ = arc tg d/L. Für eine vorgegebene Breite d und einem gewünschten Divergenz-Grenzwinkel ±α = ±δ (in der 1 ist die einfallende Strahlung durch eine breiten Pfeil angedeutet) berechnet sich die erforderliche Länge L zu L = d/tg δ. Auf seinen Innenwänden IW weist der Kanal K strahlungsabsorbierende Schichten SA auf, die Strahlung unter allen Winkeln absorbieren.The 1 Above shows the state of the art 2 schematically shows the geometry at a radiation-optical component SB for influencing X-ray or synchrotron radiation and neutron radiation, with a single channel K with radiation-absorbing walls (hereinafter "radiation-absorbing channel" K.) In the case of an arrangement of several parallel channels, the representation is to be multiplied accordingly The radiation-absorbing channel K is generally rectangular or square and has a length L and a width d. The angle half-value width ± δ relevant for the absorption behavior is δ = arc tg d / L for a collimator desired divergence critical angle ± α = ± δ (in the 1 if the incident radiation is indicated by a broad arrow) the required length L is calculated to be L = d / tg δ. On its inner walls IW, the channel K has radiation-absorbing layers SA, which absorb radiation at all angles.

In der 1 unten ist das für den absorbierenden Kanal K entsprechende Transmissionsdiagramm (Transmissionsintensität TI über Einfallswinkel Θ der Strahlung) dargestellt. Das Transmissionsmaximum wird bei zur Kanalachse KA parallel einfallender Strahlung (Θ = 0°) erreicht. Eine vollständige Absorption erfolgt bei den Divergenz-Grenzwinkeln ± α. Dazwischen ergibt sich ein linearer Verlauf, sodass insgesamt eine dreieckige Transmissionskurve entsteht. Außerhalb dieser Dreieckskurve erfolgt vollständige Absorption (gestrichelt dargestellt).In the 1 Below, the transmission diagram corresponding to the absorbing channel K (transmission intensity TI over angle of incidence Θ of the radiation) is shown. The transmission maximum is achieved in parallel to the channel axis KA incident radiation (Θ = 0 °). Complete absorption occurs at the divergence critical angles ± α. In between there is a linear course, so that a total of a triangular transmission curve is formed. Outside this triangle curve, complete absorption occurs (shown in dashed lines).

Die 2 oben zeigt zum Stand der Technik schematisch die Geometrie an einem strahlungsoptischen Bauelement SB mit einem Kanal K mit strahlungsreflektierenden Wänden (im Folgenden „strahlungsreflektierender Kanal" K). Es liegen die gleichen Geometrieverhältnisse vor wie bei dem strahlungsabsorbierenden Kanal K gemäß 1. Auf der Oberfläche seiner Innenwände IW weist der Kanal K jedoch strahlungsreflektierende Schichten SR auf, die Strahlung bis zu einem kritischen Einfallswinkel ±Θ_c reflektiert. Unterhalb der strahlungsreflektierenden Schichten SR befinden sich direkt auf den Innenwänden IW des Kanals K strahlungsabsorbierende Schichten SA, die die an den strahlungsreflektierenden Schichten SR nicht reflektierte und damit transmittierte Strahlung absorbieren.The 2 The prior art shows schematically the geometry of a radiation-optical component SB having a channel K with radiation-reflecting walls (hereinafter "radiation-reflecting channel" K) 1 , However, on the surface of its inner walls IW, the channel K has radiation-reflecting layers SR, which reflects radiation up to a critical angle of incidence ± Θ _c . Below the radiation-reflecting layers SR are directly on the inner walls IW of the channel K radiation-absorbing layers SA, which absorb the non-reflected at the radiation-reflecting layers SR and thus transmitted radiation.

Das zugehörige Transmissionsdiagramm (Transmissionsintensität TI über Einfallswinkel Θ der Strahlung) ist in der 2 unten dargestellt. Bei einer Gleichsetzung des gewünschten Divergenz-Grenzwinkels ±α mit dem kritischem Einfallswinkel Θ_c und dem geometriebedingten Winkel δ ergibt sich ein rechteckiges Transmissionsprofil. Bis zum Divergenz-Grenzwinkel ±α von der Kanalachse KA aus wird die Strahlung vollständig reflektiert und gegenüber dem Dreiecksprofil des absorbierenden Kanals gemäß 1 unten maximal die doppelte Strahlungsintensität transmittiert. Allerdings wird nur die Hälfte unbeeinflusst transmittiert. Die andere Hälfte wird an den Innenwänden des Kanals K in Richtung auf die Kanalachse KA reflektiert und damit in ihrer Parameterkorrelation zwischen Wellenlänge und Divergenz gestört (oberhalb der gestrichelten Linie), was zur Nutzung an der Probe unerwünscht sein kann.The corresponding transmission diagram (transmission intensity TI over incident angle Θ of the radiation) is in 2 shown below. By equating the desired divergence critical angle ± α with the critical angle of incidence Θ _c and the geometry-related angle δ, a rectangular transmission profile results. Up to the divergence limit angle ± α from the channel axis KA, the radiation is completely reflected and opposite to the triangular profile of the absorbing channel according to FIG 1 below transmits a maximum of twice the radiation intensity. However, only half is transmitted uninfluenced. The other half is reflected on the inner walls of the channel K in the direction of the channel axis KA and thus disturbed in their parameter correlation between wavelength and divergence (above the dashed line), which may be undesirable for use on the sample.

Die 3 zeigt in der Draufsicht ein strahlungsoptisches Bauelement SB nach der Erfindung ohne Störung der Parameterkorrelation trotz hoher Intensitätsausbeute, bei dem in einer axialen Kanalebene KE zwei strahlungsreflektierende Schichten SR₁, SR₂ auf strahlungsdurchlässigen Substraten SS₁, SS₂ orthogonal zu der Kanalebene KE über die gesamte Breite d des Kanals K unter zwei Kippwinkeln ±β = ±(α + Θ_c) zur Kanalachse KA angeordnet sind. Weiterhin sind die orthogonal zu der axialen Kanalebene KE angeordneten Innenwände IW des Kanals K über die Erstreckung der strahlungsreflektierenden Schichten SR₁, SR₂ mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht SA belegt.The 3 shows in plan view, a radiation-optical component SB according to the invention without disturbing the parameter correlation despite high intensity yield, in which in an axial channel plane KE two radiation-reflecting layers SR ₁ , SR ₂ on radiation-transparent substrates SS ₁ , SS ₂ orthogonal to the channel plane KE over the entire Width d of the channel K are arranged at two tilt angles ± β = ± (α + Θ _c ) to the channel axis KA. Furthermore, the inner walls IW of the channel K arranged orthogonally to the axial channel plane KE are covered over the extent of the radiation-reflecting layers SR ₁ , SR ₂ by a radiation-absorbing layer SA.

Jeweils eine strahlungsreflektierende Schicht SR₁, SR₂ auf einem strahlungsdurchlässigen Substrat SS₁, SS₂ bildet ein Spiegelsystem SP₁, SP₂, beide Spiegelsysteme SP₁, SP₂ bilden ein Paar P_i. Im gemäß 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden strahlungsreflektierenden Schichten SR₁, SR₂ hintereinander in V-Form zueinander angeordnet. Sie schließen jeweils an die Innenwand IW des Kanals K unter dem Kippwinkel ±β an. In der 3 nicht dargestellt ist eine mögliche Anordnung von zwei orthogonal zueinander ausgerichteten Paaren P_i, sodass in beiden entsprechend orthogonal zueinander stehenden axialen Kanalebenen KE eine vollständige Beeinflussung der einfallenden Strahlung stattfinden kann.In each case a radiation-reflecting layer SR ₁ , SR ₂ on a radiation-transparent substrate SS ₁ , SS ₂ forms a mirror system SP ₁ , SP ₂ , both mirror systems SP ₁ , SP ₂ form a pair P _i . In accordance with 3 In the embodiment shown, the two radiation-reflecting layers SR ₁ , SR ₂ are arranged one behind the other in a V-shape relative to one another. They each connect to the inner wall IW of the channel K at the tilt angle ± β. In the 3 not shown is a possible arrangement of two orthogonally aligned pairs P _i , so that in two mutually orthogonal axial channel planes KE complete interference of the incident radiation can take place.

Das Transmissionsdiagramm (Transmissionsintensität TI über Einfallswinkel Θ der Strahlung) für das strahlungsoptische Bauelement SB nach der Erfindung ist in der 4 dargestellt. Die Kippwinkel sind ±β = ±(α + Θ_c). Im Transmissionsdiagramm (dicker Kurvenverlauf) ist zu erkennen, dass die Absorption durch Reflexion an den Spiegelplatten zwischen +α und +β und –α und –β stattfindet und die durch die Kollimationswirkung der Wände entlang der gestrichelten Linie. Der Abstand von ±α zu ±β beträgt Θ_c. Eine Transmission ohne jegliche Beeinflussung der transmittierten Strahlung findet zwischen den Divergenz-Grenzwinkeln –α und +α statt. Das rechteckige Transmissionsverhalten des strahlungsoptischen Bauelements SB nach der Erfindung ist zu erkennen. Deutlich ist zu erkennen, dass das rechteckige Transmissionsgebiet für das strahlungsoptische Bauelement SB nach der Erfindung nur wenig von der dreieckigen Transmission eingeschränkt wird. Der ungestörte Anteil wächst mit dem Verhältnis β/α.The transmission diagram (transmission intensity TI versus angle of incidence Θ of the radiation) for the radiation-optical component SB according to the invention is shown in FIG 4 shown. The tilt angles are ± β = ± (α + Θ _c ). In the transmission diagram (thick curve) it can be seen that the absorption by reflection at the mirror plates takes place between + α and + β and -α and -β and that due to the collimating effect of the walls along the dashed line. The distance from ± α to ± β is Θ _c . A transmission without any influence on the transmitted radiation takes place between the divergence critical angles -α and + α. The rectangular transmission behavior of the radiation-optical component SB according to the invention can be seen. It can clearly be seen that the rectangular transmission region for the radiation-optical component SB according to the invention is only slightly limited by the triangular transmission becomes. The undisturbed fraction grows with the ratio β / α.

Wird das dreieckige Transmissionsdiagramm gemäß 1 zu dem rechteckigen gemäß 2 ergänzt, ergibt sich für die Bereiche außerhalb des Dreiecks eine Spiegelung an der vertikalen Intensitätsachse, was einer Beeinflussung der Parameterkorrelation Wellenlänge/Divergenz in der reflektierten Strahlung entspricht. Beim rechteckigen Transmissionsdiagramm gemäß 4 ergibt sich hingegen keine Spiegelung, die Ergänzungen bleiben seitenrichtig, was einer Nichtbeeinflussung der transmittierten Strahlung bei erhöhter Transmissionsintensität entspricht.Is the triangular transmission diagram according to 1 to the rectangular according to 2 added, results for the areas outside the triangle, a reflection at the vertical intensity axis, which corresponds to an influence of the parameter correlation wavelength / divergence in the reflected radiation. In the rectangular transmission diagram according to 4 on the other hand, no reflection occurs, the additions remain in the correct direction, which corresponds to a non-influencing of the transmitted radiation with increased transmission intensity.

In der 5 ist schematisch eine erste Möglichkeit der parallelen Anordnung mehrerer Paare P_i aus jeweils zwei Spiegelsystemen SP₁, SP₂ gezeigt, mit der die für die Absorption erforderliche Länge L des Kanals K entsprechend verkürzt werden kann. Es gilt umgekehrte Proportionalität: halbe Länge L bei zwei Paaren P_i, drittel Länge L bei drei Paaren P_i, viertel Länge L bei vier Paaren P_i usw.. Zwischen den einzelnen Paaren P_i ist jeweils eine strahlungsabsorbierende Zwischenschicht SAZ₁, SAZ₂ angeordnet. Die 6 zeigt eine andere Möglichkeit, bei der jedes zweite Paar P_i um 180° gedreht wird, sodass immer zwei Paare P_i mit den Kippspitzen zueinander zeigen. Die Wirkung ist identisch, es ergeben sich gegebenenfalls herstellungstechnische Vorteile.In the 5 schematically a first possibility of the parallel arrangement of a plurality of pairs P _{i is shown} in each case two mirror systems SP ₁ , SP ₂ , with which the required length L for absorption of the channel K can be shortened accordingly. Inverse proportionality applies: half length L for two pairs P _i , third length L for three pairs P _i , quarter length L for four pairs P _i, etc. Between the individual pairs P _{i there} is a respective radiation-absorbing intermediate layer SAZ ₁ , SAZ ₂ arranged. The 6 shows another possibility in which each second pair P _i is rotated by 180 °, so that always show two pairs P _i with the tilting tips to each other. The effect is identical, there are optionally manufacturing advantages.

Die 7 zeigt einen zu 3 analogen Aufbau mit dem Unterschied, dass die beiden strahlungsreflektierenden Schichten SR₁, SR₂ auf strahlungsdurchlässigen Substraten SS₁, SS₂ einander kreuzförmig durchdringend im Kanal K angeordnet sind. Es ergibt sich eine Anordnung in X-Form. Das Transmissionsdiagramm ist identisch mit dem Transmissionsdiagram gemäß 4, da das Wirkprinzip identisch ist. Es zeigt sich lediglich bereits bei der einfachen Ausführung eine Halbierung der Länge L gegenüber der Anordnung in V-Form gemäß 3. Demgegenüber steht ein höherer Fertigungsaufwand bei der Herstellung der X-förmig angeordneten strahlungsreflektierenden Schichten SR₁, SR₂. In der Regel wird das „X" aus vier entsprechend im Zentrum aneinander stoßenden Spiegelflächen hergestellt werden. Eine weitere Verkürzung der Länge L des Kanals K kann wiederum durch eine Parallelanordnung mehrerer Paare P_i aus X-förmig angeordneten strahlungsreflektierenden Schichten SR₁, SR₂ unter Zwischenschaltung von strahlungsabsorbierenden Zwischenschichten SAZ (im gezeigten Ausführungsbeispiel bei zwei Paaren P_i eine Zwischenschicht SAZ) erreicht werden, was in der 8 in Analogie zu 6 dargestellt ist.The 7 shows you one 3 analogous structure with the difference that the two radiation-reflecting layers SR ₁ , SR _{2 are arranged} on radiation-transparent substrates SS ₁ , SS ₂ cross-penetrating each other in the channel K. This results in an arrangement in X-shape. The transmission diagram is identical to the transmission diagram according to FIG 4 because the principle of action is identical. It shows only in the simple embodiment, a halving of the length L relative to the arrangement in V-shape according to 3 , In contrast, there is a higher manufacturing cost in the production of the X-shaped radiation-reflecting layers SR ₁ , SR ₂ . As a rule, the "X" is made up of four mirror surfaces which abut one another in the center A further shortening of the length L of the channel K can in turn be achieved by a parallel arrangement of several pairs P _i of X-shaped radiation-reflecting layers SR ₁ , SR ₂ Interposition of radiation-absorbing intermediate layers SAZ (in the embodiment shown in two pairs P _i an intermediate layer SAZ) can be achieved, which in the 8th In analogy to 6 is shown.

Eine alternative Ausführungsform des strahlungsoptischen Bauelements SB nach der Erfindung ist in der Draufsicht in der 9 dargestellt. Hierbei sind zwei aufeinanderfolgende Stapel ST₁, ST₂ von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten GSR₁, GSR₂ auf gekrümmten strahlungsdurchlässigen Substraten GSS₁, GSS₂ nach Art eines Benders orthogonal zu einer axialen Kanalebene KE über die gesamte Breite d des Kanals K angeordnet, wobei die beiden Stapel ST₁, ST₂ entgegengesetzte Krümmungswinkel zur Kanalachse KA aufweisen. Weiterhin sind die orthogonal zu der axialen Kanalebene KE angeordneten Innenwände IW des Kanals K im Anschluss an die beiden Stapel ST₁, ST₂ von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten GSR₁, GSR₂ mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht SA belegt. Vorteilhaft ist hierbei die relativ geringe Baulänge der beiden Stapel ST₂, ST₂ und die kontinuierliche Ausblendung unerwünschter Einfallswinkel Θ.An alternative embodiment of the radiation-optical component SB according to the invention is shown in plan view in FIG 9 shown. Here, two successive stacks ST ₁ , ST ₂ of curved radiation-reflecting layers GSR ₁ , GSR _{2 are arranged} on curved radiation-transparent substrates GSS ₁ , GSS ₂ in the manner of a Bender orthogonal to an axial channel plane KE over the entire width d of the channel K, wherein the both stacks ST ₁ , ST _{2 have} opposite angles of curvature to the channel axis KA. Furthermore, the inner walls IW of the channel K arranged orthogonally to the axial channel plane KE are coated with a radiation-absorbing layer SA following the two stacks ST ₁ , ST ₂ of curved radiation-reflecting layers GSR ₁ , GSR ₂ . The advantage here is the relatively short length of the two stacks ST ₂ , ST ₂ and the continuous suppression of unwanted angle of incidence Θ.

Das zugehörige Transmissionsdiagramm (Transmissionsintensität TI über Einfallswinkel Θ der Strahlung) ist in der 10 dargestellt. Es zeigt prinzipiell den gleichen Verlauf wie das Transmissionsdiagramm gemäß 4 (dicker Kurvenverlauf). Zu erkennen ist die kontinuierliche Ausblendung der unerwünschten Einfallswinkel Θ > α.The corresponding transmission diagram (transmission intensity TI over incident angle Θ of the radiation) is in 10 shown. It shows in principle the same course as the transmission diagram according to 4 (thick curve). Evident is the continuous suppression of the unwanted angle of incidence Θ> α.

Die 11 zeigt eine zu 9 alternative Ausführungsform, bei der hinter jedem Stapel ST₁, ST₂ von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten GSR₁, GSR₂ auf gekrümmten strahlungsdurchlässigen Substraten GSS₁, GSS₂ Stapel UST₁, UST₂ von ungekrümmten strahlungsabsorbierenden Zwischenschichten SAZ₁, SAZ₂ orthogonal zu der Kanalebene KE über die gesamte Breite d des Kanals K angeordnet sind. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsvariante eine weitere Verkürzung des Kanals K, da die orthogonal zu der Kanalebene KE angeordneten Innenwände IW des Kanals K im Anschluss an die beiden Stapel ST₁, ST₂ von gekrümmten strahlungsreflektierenden Schichten GSR₁, GSR₂ dann nicht mit einer strahlungsabsorbierenden Schicht belegt sind. Das zugehörige Transmissionsdiagramm entspricht wiederum dem in der 10 dargestellten.The 11 shows one too 9 alternative embodiment, in which behind each stack ST ₁ , ST ₂ of curved radiation-reflecting layers GSR ₁ , GSR ₂ on curved radiation-transparent substrates GSS ₁ , GSS ₂ stack UST ₁ , UST ₂ of non-curved radiation-absorbing intermediate layers SAZ ₁ , SAZ ₂ orthogonal to the channel plane KE over the entire width d of the channel K are arranged. A further advantage of this embodiment is a further shortening of the channel K, since the inner walls IW of the channel K arranged orthogonal to the channel plane KE are not connected to the two stacks ST ₁ , ST ₂ of curved radiation-reflecting layers GSR ₁ , GSR ₂ then with a radiation-absorbing Layer are occupied. The associated transmission diagram again corresponds to that in the 10 shown.

Die aufgezeigten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Funktion des strahlungsoptischen Bauelements nach der Erfindung als Winkelfilter zur Divergenzbegrenzung von Strahlung. Bereits eingangs wurde erwähnt, dass aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen Wellenlänge und Einfallswinkel der Strahlung auch eine Anwendung als Wellenlängenfilter ohne Weiteres möglich ist. Entsprechend ist dann in den Transmissionsdiagrammen die Transmissionsintensität TI über der Wellenlänge λ aufzutragen. Es ergeben sich Transmissionsprofile, die nur in ersten Quadranten verlaufen und einer komplizierteren als einer linearen Verteilung folgen.The pointed embodiments refer to the function of the radiation-optical component according to the invention as an angle filter for Divergenzbegrenzung of Radiation. Already at the beginning it was mentioned that because of the direct connection between wavelength and angle of incidence of the radiation is also an application as a wavelength filter readily possible is. Accordingly, in the transmission diagrams, the transmission intensity TI is above the Apply wavelength λ. This results in transmission profiles that only in the first quadrant run and a more complicated than a linear distribution consequences.

dd: Breitewidth
GSRGSR: gekrümmte strahlungsreflektierende Schichtcurved radiation-reflecting layer
GSSGSS: gekrümmtes strahlungsdurchlässiges Substratcurved radiation-transmissive substrate
IWIW: Innenwandinner wall
KK: Kanalchannel
KAKA: Kanalachsechannel axis
KEKE: axiale Kanalebeneaxial channel level
LL: Längelength
mm: Spiegelfaktormirror factor
P_i P _i: ites Paarites Pair
SASA: strahlungsabsorbierende Schichtradiation layer
SAZSAZ: strahlungsabsorbierende Zwischenschichtradiation interlayer
SBSB: strahlungsoptisches Bauelementradiation optical module
SPSP: Spiegelsystemmirror system
SRSR: strahlungsreflektierende Schichtradiation-reflecting layer
SSSS: strahlungsdurchlässiges SubstratRadiation-permeable substrate
STST: Stapel (gekrümmt)stack (Curved)
TITI: Transmissionsintensitättransmission intensity
USTTax: Stapel (ungekrümmt)stack (Uncurved)
±α± α: Divergenz-GrenzwinkelDivergence critical angle
±β± β: Kippwinkeltilt angle
±δ± δ: WinkelhalbwertsbreiteAngle FWHM
λλ: Wellenlängewavelength
ΘΘ: Einfallswinkelangle of incidence
Θ_c _C: kritischer Einfallswinkelcritical angle of incidence

Claims

Radiation-optical component for influencing radiation in relation to its wavelength spectrum and divergence critical angle ± α with at least one channel of width d and length L with up to a critical angle of incidence Θ _c to the surface of the radiation-reflecting layers on radiation-transparent substrates and radiation-absorbing layers, characterized in that at least two radiation-reflecting layers (SR ₁ , SR ₂ ) on radiation-transmissive substrates (SS ₁ , SS ₂ ) orthogonal to at least one axial channel plane (KE) over the entire width (d) of the channel (K) at two tilt angles ± β = ± (α + Θ _c ) are arranged to the channel axis (KA) and arranged orthogonal to the axial channel plane (KE) inner walls (IW) of the channel (K) over the extension of the radiation-reflecting layers (SR ₁ , SR ₂ ) with a radiation-absorbing layer (SA) are occupied.

Radiation optical component according to claim 1, characterized in that the two radiation-reflecting layers (SR ₁ , SR ₂ ) are arranged on radiation-transparent substrates (SS ₁ , SS ₂ ) one behind the other in the channel (K).

Radiation optical component according to claim 1, characterized in that the two radiation-reflecting layers (SR ₁ , SR ₂ ) on radiation-transparent substrates (SS ₁ , SS ₂ ) are arranged cross-wise penetrating each other in the channel (K).

Radiation-optical component according to one of Claims 1 to 3, characterized in that two or more pairs (P _i ) of radiation-reflecting layers (SR ₁ , SR ₂ ) are arranged parallel to one another in the channel (K) on radiation-transmissive substrates (SS ₁ , SS ₂ ) are, wherein the pairs (P _i ) by radiation-absorbing intermediate layers (SAZ ₁ , SAZ ₂ ) are separated from each other.

Radiation-optical component according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the width (d) of the channel (K) can be changed dynamically and the end points of the radiation-reflecting layers (SR ₁ , SR ₂ ) are articulated to the inner walls (IW) of the channel (K ) are connected.

Radiation-optical component for influencing radiation in relation to its wavelength spectrum and divergence critical angle ± α with at least one channel of width d and length L with up to a critical angle of incidence Θ _c to the surface of the radiation-reflecting layers on radiation-transparent substrates and radiation-absorbing layers, characterized in that one or more successive stacks (ST ₁ , ST ₂ ) of curved radiation-reflecting layers (GSR ₁ , GSR ₂ ) on curved radiation-transmissive substrates (GSS ₁ , GSS ₂ ) orthogonal to at least one axial channel plane (KE) over its entire width (i.e. ) of the channel (K) are arranged, wherein the stacks (ST ₁ , ST ₂ ) may have different curvature and tilt angle to the channel axis (KA), and the orthogonal to the axial channel plane (KE) arranged inside walls (IW) of the channel ( K) parallel to and following the two stacks (ST ₁ , ST ₂ ) of ge curved radiation-reflecting layers (GSR ₁ , GSR ₂ ) are coated with a radiation-absorbing layer (SA).

Radiation-optical component according to claim 6, characterized in that behind each stack (ST ₁ , ST ₂ ) of curved radiation-reflecting layers (GSR ₁ , GSR ₂ ) on curved radiation-transmissive substrates (GSS ₁ , GSS ₂ ) stacks (UST ₁ , UST ₂ ) of non-curved radiation-absorbing intermediate layers (SAZ ₁ , SAZ ₂ ) orthogonal to the channel plane (KE) over the entire width (d) of the channel (K) are arranged, wherein the orthogonal to the channel plane (KE) arranged inside walls (IW) of the channel ( K) after the two stacks (ST ₁ , ST ₂ ) of curved radiation-reflecting layers (GSR ₁ , GSR ₂ ) are then not covered with a radiation-absorbing layer.

Radiation optical component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filtering in the horizontal and / or vertical axial channel plane (KE).

Radiation optical component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the radiation as X-ray or Neutron radiation is formed.