DE4438362C2 - Linse für hochenergetische Strahlung, ihre Verwendung und ihre Herstellung - Google Patents
Linse für hochenergetische Strahlung, ihre Verwendung und ihre HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Linse für hochenergetische Strah
lung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ihre Verwendung ge
mäß Anspruch 6 und Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß den
Ansprüchen 7, 9 und 10.
In PHYSICS REPORTS (Review Section of Physics Letters) 191.
No. 5 (1990) 289-350 wird ein Überblick über die Röntgenoptik
und über Linsen für hochenergetische Strahlung gegeben. In der
Einleitung ist angegeben, daß Röntgenstrahlen an glatten Flä
chen unter einem flachen Winkel reflektiert werden können.
Linsensysteme, die solche Reflektorflächen aufweisen, werden
heute in der Astronomie eingesetzt. Mehrfache Reflexion unter
flachem Einfallswinkel findet in Kapillaren statt. Mehrere Ka
pillaren lassen sich zu einem Bündel vereinigen, wobei die
Röntgenstrahlung an einer Seite des Bündels in die Kapillaren
eintritt. Die Kapillaren können gekrümmt sein, so daß sie auf
der gegenüberliegenden Seite des Bündels auf einen gemeinsamen
Punkt, den Brennpunkt, gerichtet sind. In diesem Brennpunkt
wird die durch die Kapillaren geleitete Röntgenstrahlung fo
kussiert. Dies ist das Prinzip der sogenannten Kumakhov-Linse.
Diese Linse wird im Abschnitt 7. eingehend beschrieben. Die
Beschreibung ist weitgehend identisch mit dem nachfolgend zu
diskutierenden Stand der Technik. Eine weitere Möglichkeit,
Röntgenstrahlung zu fokussieren, besteht gemäß Abschnitt 9. in
der Verwendung hohler, ineinandergestellter Zylinder oder Ke
gel, deren Mantelflächen gegeneinander in einem bestimmten Ab
stand gehalten werden. In den weiteren Abschnitten wird ange
geben, daß Systeme zur Fokussierung von Röntgenstrahlung auch
zur Fokussierung von Teilchenstrahlung (Neutronen, Ionen) ge
eignet sind.
Gegenstand der US-Z.: "Sov. Phys. Usp." 32 (3), March 1989, S.
271-276 ist die Kumakhov-Linse. Die beschriebene Ausführungs
form besteht aus einem Bündel von 2000 Glaskapillaren mit ei
nem Innendurchmesser von 0,36 mm (360 µm) und einer Länge von
98 cm, die in Richtung auf die Achse des Bündels gebogen sind.
Aus GB-Z.: "Nature", Vol 357, 4. June 1992, S. 390-393 ist be
kannt, daß sich die Kumakhov-Linse auch zur Fokussierung von
Teilchenstrahlen, insbesondere von Neutronenstrahlen, eignet.
Den genannten Linsen ist gemeinsam, daß zur Fokussierung von
Röntgenstrahlung und Teilchenstrahlung lange reflektierende
Systeme erforderlich sind. Die Baulänge der Linsen in Strahl
richtung beträgt bei der Kumakhov-Linse ca. 1 m; ähnliche Län
gen weisen die für die Astronomie eingesetzten Linsensysteme
auf. Die bekannten Linsen sind wegen ihrer Größe und der auf
wendigen Oberflächenbearbeitung teuer. Insbesondere die für
die Kumakhov-Linse eingesetzten Kapillaren müssen wegen der
mehrfachen Strahlreflexion eine hochpräzise innere Oberfläche
aufweisen, um Intensitätsverluste in einem noch akzeptablen
Bereich zu halten. Eine Kumakhov-Linse mit einer Qualität, die
annähernd den theoretisch gegebenen Möglichkeiten entspricht,
konnte bisher noch nicht hergestellt werden.
Gegenstand der DE 41 19 729 A1 ist eine Einrichtung zum Erzeu
gen kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung. Mit dieser
Einrichtung wird ein konvergentes oder divergentes Bündel
elektromagnetischer Strahlung (Röntgen-, Gammastrahlung) un
mittelbar und ohne Zwischenschaltung einer Linse erzeugt.
Aus US-Z: "Appl. Opt.", Vol. 31, Nr. 34 (1992) S.7339-7343 ist
eine fokussierende Linse für Röntgenstrahlen mit den wesentlichen
Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
bekannt, die aus
einer planaren Scheibe besteht und senkrecht zur Scheibenebene
angeordnete, quadratische, auf beiden Seiten offene Kanäle
von 60 µm aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist, eine weitere Linse für hochenerge
tische Strahlung vorzuschlagen, die in Strahlrichtung eine
sehr geringe Länge aufweist. Ferner soll die Linse einfach und
kostengünstig herstellbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 be
schriebene Linse gelöst. Die Verwendung der Linse ist Gegen
stand von Anspruch 6. Verfahren zur Herstellung der Linse sind
in den Ansprüchen 7, 9 und 10 angegeben. Die abhängigen An
sprüche beschreiben bevorzugte Ausgestaltungen der Linse und
eines Verfahrens zu ihrer Herstellung.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß eine Fokussierung
von Röntgenstrahlung mit Hilfe einer gewölbten Scherbe er
reicht werden kann, die eine Vielzahl von Kanälen aufweist,
die jeweils senkrecht zur Scheibe angeordnet sind. Das Mate
rial der Scheibe muß für Röntgenstrahlung undurchlässig sein.
Generell wird diese Bedingung durch Glas erfüllt. Für weiche
Röntgenstrahlung sind Kunststoffe wie z. B. Polycarbonat ge
eignet.
Die Scheibe ist in der Weise gewölbt, daß sie eine konkave und
eine konvexe Seite aufweist. Die Scheibe kann in einer ersten
Ausführungsform in der Weise gewölbt sein, daß sie einen Teil
der Mantelfläche eines Zylinders bildet, so daß ihr Quer
schnitt einen Teil eines Kreises, z. B. ein Drittel oder Vier
tel eines Kreises, darstellt. Die Kanäle weisen in diesem Fall
auf eine gemeinsame Linie, nämlich die Achse des Zylinders. In
einer zweiten, verbesserten Ausführungsform ist die Scheibe in
der Weise gewölbt, daß alle Kanäle auf einen gemeinsamen
Punkt, den Brennpunkt, weisen. In diesem Fall bildet die kon
kave Seite eine radialsymmetrische Vertiefung, während die
konvexe Seite eine entsprechende Erhöhung darstellt.
In beiden genannten Ausführungsformen ist die Scheibe vorzugs
weise in der Weise gewölbt, daß die Tangente an ihrem Rand mit
der Tangentenfläche an ihrem Scheitelpunkt einen Winkel zwi
schen 3° und 20° einschließt. Diese Winkelangabe wurde mit ei
ner Linse aus Polycarbonat abgeleitet.
Die erfindungsgemäße Linse ist bei vorgegebener Wölbung nur
für Strahlung eines einzelnen Energiebereichs durchlässig. An
dere Energiebereiche werden fokussiert, wenn das Maß der Wöl
bung verändert wird.
Ausgehend von der Eignung einer in der angegebenen Weise ge
wölbten Scheibe erscheint als Linse eine solche Linse glei
chermaßen geeignet, die aus einer planaren Scheibe besteht,
die einen Mittelpunkt aufweist, wobei die Kanäle im Mittel
punkt senkrecht zur Scheibenebene verlaufen und die Kanäle
außerhalb des Mittelpunkts mit den Kanälen im Mittelpunkt
einen Winkel einschließen, dessen Betrag in dem Maß der Ent
fernung der Kanäle vom Mittelpunkt größer wird. Auch eine sol
che Ausführungsform bildet eine Linse mit Kanälen, die auf ei
ner Seite der Linse auf eine gemeinsame Linie oder einen ge
meinsamen Punkt weisen.
Die Dicke der Scheibe kann sehr klein gewählt werden. Ausrei
chend ist in jedem Fall eine Dicke von 1 cm. Im Ausführungs
beispiel wird gezeigt, daß eine Fokussierung auch mit einer
gewölbten Scheibe erreicht wird, deren Dicke weniger als 1 mm
beträgt.
Die Zahl der Kanäle und ihr Durchmesser bestimmt die Durchläs
sigkeit der Linse für die zu fokussierende Strahlung. Die Ab
sorption von auf die Linse fallender Strahlung ist abhängig
vom Gesamtverhältnis der Flächen der offenen und der geschlos
senen Bereiche. Je höher die Gesamtfläche der Kanaleintritts
öffnungen und damit der offenen Bereiche ist, desto durchläs
siger ist die Linse. Die Kanäle sollen einen Durchmesser von
weniger als 50 µm aufweisen. Besser geeignet erscheinen klei
nere Durchmesser, etwa von 10 µm und weniger. Optimale Eigen
schaften werden bei einem Kanaldurchmesser von weniger als 1
µm, etwa von 0,1 µm, erwartet. Um die Absorption der Strahlung
durch das strahlenundurchlässige Material der Scheibe zu ver
mindern, muß in diesem Fall die Zahl der Kanäle entsprechend
vergrößert werden.
Aufgrund der physikalischen Gesetze und insbesondere aufgrund
der eingangs genannten Veröffentlichungen ist zu erwarten, daß
mit der erfindungsgemäßen Linse nicht nur Röntgenstrahlung,
sondern auch Gamma- und Teilchenstrahlung wie z. B. Neutronen
strahlung fokussiert werden kann, wenn die Scheibe für diese
Strahlen undurchlässig ist. Materialien, die diese Strahlen
absorbieren, sind Stand der Technik. Die genannten Strahlungs
arten werden erfindungsgemäß unter dem Begriff "hochenergeti
sche Strahlung" zusammengefaßt.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäße Linse läßt sich aus
gehend von einer planaren, für die jeweilige Strahlungsart un
durchlässigen Scheibe herstellen. Die planare Scheibe wird mit
einer Vielzahl von durchgehenden, zueinander parallelen Kanä
len versehen, die senkrecht zur Ebene der planaren Scheibe
verlaufen und maximal 50 µm im Durchmesser messen. Eine Viel
zahl sehr feiner Kanäle läßt sich herstellen, indem die pla
nare Scheibe einem parallelen, senkrecht auf die planare
Scheibe auftreffenden Ionenstrahl ausgesetzt wird, der die
planare Scheibe durchdringt. Die Anordnung der einzelnen
Kanäle ist beliebig; ein bestimmtes Muster braucht nicht vor
gegeben werden.
Andererseits hat es sich gezeigt, daß planare Scheiben mit ei
ner Vielzahl von zueinander parallelen, senkrecht zur Schei
benebene verlaufenden Kanälen zum Zweck der Filtration von
Flüssigkeiten bereits kommerziell angeboten werden. Geeignet
zur Herstellung einer Linse für weiche Röntgenstrahlung erwei
sen sich z. B. Filterplättchen aus Polycarbonat mit einer
Vielzahl von Poren zwischen 12 und 0,015 µm, wie sie unter der
Bezeichnung "Nucleopore® Polycarbonate Membrane" im Fachhandel
angeboten werden. Diese Filterplättchen weisen eine Dicke von
deutlich unter einem Millimeter auf.
In einem zweiten Schritt wird die planare Scheibe in der oben
angegebenen Weise gewölbt. Die Wölbung kann z. B. mit Hilfe
eines Stempels in einer Form vorgenommen werden, wobei die
Oberflächen von Stempel und Form der gewünschten Wölbung ent
sprechen. Sollen als Linse die genannten Filterplättchen ein
gesetzt werden, können diese in eine Öffnung eines evakuierba
ren Behälters eingesetzt werden, wonach der Behälter permanent
durch eine Pumpe evakuiert wird. Hierbei wölbt sich das Fil
terplättchen symmetrisch in Richtung des Behälterinnenraums,
wobei das Maß der Wölbung von der Pumpleistung abhängig ist.
Eine selbsttragende planare, von Kanälen perforierte Glas-
oder Kunststoffscheibe läßt sich bei erhöhter Verformungstem
peratur dauerhaft wölben. Wenn die Linse keinen Brennpunkt,
sondern eine Brenn"linie" aufweisen soll, ist es bei biegsamen
planaren Scheiben ausreichend, die planare Scheibe in der
Weise in eine Fixier- und Spannvorrichtung einzuspannen, daß
sie z. B. einen Teil der Mantelfläche eines Zylinders bildet.
Alternativ besteht die Möglichkeit, daß ein Teil einer Ku
geloberfläche z. B. aus dünnem Glas hergestellt und im Kugel
mittelpunkt eine annähernd punktförmige Teilchenquelle fixiert
wird, wobei die Energie der Teilchen ausreicht, das Material
zu durchdringen. Mithilfe einer analogen Methode lassen sich
planare Linsen herstellen. Eine ebene Scheibe mit einem Mit
telpunkt wird mit Hilfe einer annähernd punktförmigen Teil
chenquelle bestrahlt. Die Teilchenquelle ist auf einer Linie
angeordnet, die senkrecht zur der ebenen Scheibe durch deren
Mittelpunkt verläuft. Als Teilchenstrahlung eignen sich insbe
sondere α-Strahlung.
Wegen der Umkehrbarkeit der Strahlungsrichtung kann die erfin
dungsgemäße Linse analog zu den bekannten Linsensystemen auch
dazu verwendet werden, ein paralleles Bündel von Strahlen zu
erzeugen. Für diesen Fall kann eine punktförmige Strahlungs
quelle im Brennpunkt der Linse angeordnet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Durchführungsbei
spielen und Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Versuchsanordnung;
Fig. 2 schematisch die verwendete Linse und das Fokussierungs
prinzip;
Fig. 3 bis 5 Intensitätsdiagramme.
Fig. 1 stellt, die Versuchsanordnung dar, mit deren Hilfe die
nachfolgend beschriebenen Versuche durchgeführt wurden. Die
Versuchsanordnung besteht aus einer Vorrichtung 1 zur Emission
weicher Röntgenstrahlung, der Linse 2 und einem PIN-Detektor
(PIN-Diode) 3 zur Bestimmung der Intensität der Röntgenstrah
lung. Die Vorrichtung 1 besteht in bekannter Weise aus einer
Anode 4 und einer Kathode 6, die durch ein Dielektrikum 5 von
einander getrennt sind. An die Anode 4 und die Kathode 6 ist
eine einstellbare Hochspannung 8 mit U 10 bis 20 kV ange
legt. Durch die Vorrichtung 1 wird eine gepulste weiche Rönt
genstrahlung mit Eτ = 100 eV bis 500 eV und einer Pulsdauer
von ca. 500 ns erzeugt, die vom Punkt 7 ausgeht. Die Kathode 6
bildet eine Blende mit einem Durchmesser von 10 mm. Der Punkt
7 ist ca. 50 mm von der Blendenöffnung entfernt. Die Ver
suchsanordnung wird unter einem Druck von P ≈ 10-3 mbar gehal
ten. Die Intensität der von der Vorrichtung 1 emittierten
Röntgenstrahlung hängt vom Material der Anode 4 und Kathode 6,
deren Geometrie sowie von der angelegten Spannung ab.
Als Linse 2 wird ein Filterplättchen eingesetzt, das unter der
Bezeichnung "Nucleopore® Polycarbonate Membrane" im Fachhandel
erhältlich ist. Das Filterplättchen besteht aus einer planaren
Scheibe mit 4,5 cm Durchmesser und 0,01 mm Dicke. Vom Herstel
ler wird angegeben, daß der Porendurchmesser 10 µm und die Po
rendichte 1·10⁵ Poren/cm² betragen. Die Poren stellen durchge
hende Kanäle dar. Mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Halte
vorrichtung wird das Filterplättchen gewölbt, wobei das Maß
der Wölbung einstellbar ist. Die Wölbung erfolgt in allen Fäl
len in der Weise, daß das Filterplättchen im Querschnitt eine
stetig gebogene Linie darstellt. Anstatt einem Brennpunkt wird
bei im Querschnitt kreisförmiger Wölbung eine Brenn"linie" er
halten, die mit "F" bezeichnet ist.
Zur Halterung der Linse 2 wurde ein kleiner Randabschnitt der
Linse eingeklemmt. Außerdem wurde die Linse 2 seitlich durch
einen Drahtbügel fixiert. Der dem eingeklemmten Randabschnitt
gegenüberliegende Randabschnitt wurde von einem weiteren
Drahtbügel gehalten, der mit Hilfe einer Mikrometerschraube in
Richtung auf den eingeklemmten Randabschnitt verschiebbar war,
so daß die Linse 2 durch Eindrehen der Mikrometerschraube in
zunehmendem Maß gewölbt werden konnte. Mit Hilfe der Mikrome
terschraube können die Stellungen 0 mm bis 8 mm eingestellt
werden. Die Stellung 8 mm entspricht einer sehr schwach ge
wölbten Linse. Durch das Eindrehen der Mikrometerschraube auf
die Stellungen 7 mm bis 0 mm wird eine zunehmende Wölbung der
Linse 2 erzeugt. In Stellung 0 mm nimmt die Linse 2 die am
stärksten gewölbte Form. Die Stellungen 0 bis 8 mm der Mikro
meterschraube wurden in den folgenden Intensitätsdiagrammen
mit "Q" bezeichnet.
Fig. 2 zeigt schematisch das Filterplättchen in planarer Form
in Aufsicht (Teil a) und und Querschnittsdarstellung (Teil b)
sowie in gewölbter Form (Teil c). Die Wölbung entspricht bei
optimaler Stellung der Mikrometerschraube dem oben genannten
und in der Fig. (Teil c) dargestellten Fall, daß das gewölbte
Filterplättchen auf der Mantelfläche eines Zylinders liegt. In
den anderen Stellungen wird eine mehr oder weniger starke Wöl
bung erzielt. Das Filterplättchen ist mit einer Vielzahl von
durchgehenden Poren (Kanäle 7) versehen. Der angenommene
strahlenverlauf ist in Teil c dargestellt. An der inneren Ober
fläche der durchgehenden Kanäle 7 findet eine Reflexion der
von links einfallenden, mit τn (n = 1. . .n) bezeichneten
strahlen statt.
Strenggenommen weisen die Verlängerungen der Kanäle nicht
exakt auf die mit "F" bezeichnete Linie, weil an ihrer inneren
Oberfläche eine Reflexion stattfindet. Insbesondere bei sehr
kleinen Kanaldurchmessern kann die Strahlabweichung infolge
der Reflexion für praktische Zwecke vernachlässigt werden. In
der Praxis werden die Strahlen τn daher bei sehr kleinen Ka
naldurchmessern auf der gemeinsamen Linie (der Zylinderachse)
fokussiert, auf der sich die die Verlängerungen der Kanäle auf
der konkaven Seite des Filterplättchens schneiden. Bei größe
ren Kanaldurchmessern liegt infolge der Reflexion der Strah
lung an den Innenwänden der Kanäle der Brennpunkt der Strah
lung näher an der Linse als der Schnittpunkt der Verlängerun
gen der Kanäle, wie aus Teil c der Figur abgeleitet werden
kann.
Die Versuchsergebnisse mit der beschriebenen Anordnung sind in
den folgenden Figuren dargestellt.
Fig. 3a zeigt die mit der PIN-Diode 3 gemessenen Intensitäten
in (mV) in Abhängigkeit von der Stellung der Mikrometer
schraube Q in [mm]. Die stärkste Wölbung der Linse 2 ergibt
sich wie erwähnt bei Q = 0 mm und die schwächste Wölbung bei Q
= 5 mm. Bei diesem Versuch wurde eine Kathode aus Cu-64 und
eine Anode aus Fe-56 eingesetzt. Der Abstand zwischen dem
Scheitelpunkt der Linse 2 und der PIN-Diode 3 betrug in
Strahlrichtung 320 mm. Die PIN-Diode trug eine 5 µm dicke Alu
miniumfolie, um die sichtbare Strahlung abzuschirmen. Die
Hochspannung 8 wurde auf U = 18 kV gehalten.
Im Diagramm gemäß Fig. 3a ergibt sich ohne Linse 2 eine waag
rechte Linie. Deutliche Intensitätsänderungen wurden dagegen
mit Linse 2 erhalten. Die Intensitätsänderungen sind von der
Stellung Q der Mikrometerschraube und damit von der Wölbung
der Linse 2 abhängig. In Fig. 3a sind die bei der jeweiligen
Stellung der Mikrometerschraube gemessenen Intensitätswerte
mit Fehlerbalken bezeichnet. Es sind mehrere Maxima zu erken
nen. Es ist offensichtlich, daß die Röntgenstrahlung bei ein
zelnen Stellungen der Mikrometerschraube gebündelt und damit
durch die Linse 2 beeinflußt wird. Ein erstes Maximum wird
z. B. bei relativ schwacher Wölbung der Linse 2, nämlich bei Q
4 mm erhalten. Schwächere Maxima ergeben sich bei stärkerer
Linsenwölbung und entsprechend kleineren Stellungen der
Mikrometerschraube. Bei geringer Wölbung (Q im Bereich zwi
schen 5 und 4,5) liegen die beobachteten Intensitätswerte un
ter denen, die ohne Linse gemessen wurden. Dies kann auf die
Absorption der Strahlung durch die Linse zurückgeführt werden.
Da ein kontinuierliches Röntgenspektrum vorliegt, können sich
die Brennpunkte für verschiedene Wellenlängen voneinander
unterscheiden. Die Maxima werden als Röntgenspektrum der von
der Kupferkathode emittieren Röntgenstrahlung interpretiert.
Fig. 3b zeigt ein zu Fig. 3a analoges Diagramm bei weitgehend
unveränderter Versuchsanordnung. Die Vorrichtung 1 enthielt
jedoch im Gegensatz zum oben beschriebenen Versuch sowohl eine
Kathode als auch eine Anode aus Eisen. Wiederum wurde ohne
Linse 2 im Diagramm eine waagrechte Linie erhalten. Beim Ver
such mit Linse 2 wurden die erhaltenen Intensitäten mit den
Fehlerbalken bezeichnet. Der Fokussiereffekt mit Linse 2 zeigt
sich in den Maxima der Intensität bei niedriger Stellung Q der
Mikrometerschraube (stärkere Linsenwölbung). Die niedrigen In
tensitätswerte bei schwach gewölbter Linse 2 scheinen wiederum
auf die Absorption der Strahlung durch die Linse 2 zurückzu
führen sein. Eine stärkere Wölbung (Q im Bereich zwischen 1
und 3 mm) ergibt Intensitätswerte, die deutlich über den In
tensitätswerten liegen, die ohne Linse 2 (waagrechte Linie)
erhalten werden. Die Maxima werden als Röntgenspektrum der von
der Eisenkathode emittieren Röntgenstrahlung interpretiert.
Fig. 4a zeigt ein weiteres Intensitätsdiagramm. Der Abstand
zwischen Linse 2 und PIN-Diode 3 in Strahlrichtung (vgl. Fig.
1) betrug 220 mm. Die Spannung 8 zwischen Kathode 6 und Anode
4 wurde bei U = 18 kV gehalten. Beide Elektroden bestanden aus
Eisen, wiesen jedoch eine andere Geometrie auf, so daß insge
samt eine Röntgenstrahlung mit höherer Intensität erhalten
wurde. Es wurde die oben erwähnte PIN-Diode 3 eingesetzt. Die
Linse 2 wurde in der Weise gewölbt, daß Q (Stellung der Mikro
meterschraube) 2,8 mm betrug und bei diesem Wert konstant ge
halten. Dagegen wurde die Stellung der PIN-Diode variiert. Die
Variation erfolgte in der Weise, daß die PIN-Diode ausgehend
vom Anschlag an einem Flansch in der Versuchsanordnung senk
recht zur Strahlrichtung verschoben wurde. Die senkrechte Ver
schiebung wird mit R [mm] bezeichnet. Die unter diesen Bedin
gungen ermittelten Intensitäten sind in Fig. 4a mit Fehlerbal
ken dargestellt. Die Intensität erreicht im Bereich R ≈ 15 mm
ein Maximum.
Fig. 4b zeigt zum Vergleich die Ergebnisse, die ohne Linse 2
mit derselben Anordnung erhalten wurden. Dieser Versuch zeigt
die unbeeinflußte Strahlkontur senkrecht zum Strahlverlauf.
Das Maximum der Intensität ist niedriger als das Maximum der
Intensität, das mit eingesetzter Linse 2 erhalten wird.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Intensitätsdiagramm. Sowohl Kathode
als auch Anode der Vorrichtung 1 bestanden aus Eisen. Die An
ordnung entsprach der Anordnung gemäß Fig. 4a mit der Aus
nahme, daß die PIN-Diode in der Stellung R = 14 mm fixiert und
die Wölbung der Linse mit Hilfe der Mikrometerschraube (Q = 0
bis 8 mm) variiert wurde. Mit Linse 2 wurden drei Maxima er
halten, während sich ohne Linse eine waagrechte Linie ergab.
Die Maxima werden analog zu den in Fig. 3b dargestellten
Ergebnissen als Röntgenspektrum der Eisenkathode der Vorrich
tung 1 interpretiert.
Claims (10)
1. Linse für hochenergetische Strahlung, bestehend aus einer
für die Strahlung undurchlässigen Scheibe mit einer ersten
und einer zweiten Oberfläche, die mit einer Vielzahl von im
Durchmesser maximal 50 µm messenden Kanälen versehen ist,
wobei die Kanäle in der Weise angeordnet sind, daß sie von
der ersten zur zweiten Oberfläche der Scheibe verlaufen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verlängerungen der Kanäle auf eine gemeinsame Linie
oder einen gemeinsamen Punkt weisen, wobei die gemeinsame
Linie oder der gemeinsame Punkt der zweiten Oberfläche der
Scheibe gegenüberliegen.
2. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke der Scheibe weniger als 1 cm beträgt.
3. Linse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchmesser der Kanäle maximal 10 µm beträgt.
4. Linse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe eben ist, einen Mittelpunkt aufweist, wobei
die Kanäle im Mittelpunkt der Scheibe senkrecht zur Schei
benebene angeordnet sind und die Kanäle außerhalb des Mit
telpunkts der Scheibe mit den Kanälen im Mittelpunkt einen
Winkel einschließen, dessen Betrag mit der Entfernung vom
Mittelpunkt größer wird.
5. Linse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe gewölbt und die erste Oberfläche konvex und
die zweite Oberfläche konkav ist und jeder Kanal senkrecht
zur Scheibe verläuft.
6. Verwendung der Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur
Fokussierung eines Röntgen-, Gamma- oder Teilchenstrahls.
7. Verfahren zur Herstellung einer Linse für hochenergetische
Strahlung, bei dem
- a) eine planare Scheibe aus einem die Strahlung absorbie renden Material mit einer Vielzahl von durchgehenden, zueinander parallelen Kanälen versehen wird, die senk recht zur Ebene der Scheibe verlaufen und maximal 50 µm Durchmesser aufweisen,
- b) die planare Scheibe in der Weise verformt wird, daß sie eine konvexe und eine konkave Seite aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kanäle erzeugt werden,
indem die planare Scheibe einem parallelen, senkrecht auf
die planare Scheibe auftreffenden Teilchenstrahl ausgesetzt
wird, dessen Energie ausreicht, die planare Scheibe zu
durchdringen.
9. Verfahren zur Herstellung einer Linse für hochenergetische
Strahlung, bei dem
- a) eine gewölbte Scheibe aus für die Strahlung undurchläs sigem Material eingesetzt wird, deren Oberflächen einen Teil der Oberfläche einer Kugel darstellen und
- b) die gewölbte Scheibe einem die Scheibe durchdringenden Teilchenstrahl ausgesetzt wird, der von einer annähernd punktförmigen Quelle ausgeht, die im Mittelpunkt der Ku gel angeordnet ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Linse für hochenergetische
Strahlung, bei dem
- a) eine planare Scheibe aus einem für die Strahlung un durchlässigen Material mit einem Mittelpunkt eingesetzt wird und
- b) die planare Scheibe einem die Scheibe durchdringenden Teilchenstrahl ausgesetzt wird, der von einer annähernd punktförmigen Quelle ausgeht, die auf einer Linie, die durch die Senkrechte zur Scheibenebene am Mittelpunkt gegeben ist, angeordnet ist.
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