DE69430582T2 - DEVICE FOR GENERATING AN IMAGE OF AN OBJECT USING A CURRENT OF NEUTRAL OR CHARGED PARTICLES, AND A LENS FOR CONVERTING THE CURRENT OF NEUTRAL OR CHARGED PARTICLES - Google Patents

DEVICE FOR GENERATING AN IMAGE OF AN OBJECT USING A CURRENT OF NEUTRAL OR CHARGED PARTICLES, AND A LENS FOR CONVERTING THE CURRENT OF NEUTRAL OR CHARGED PARTICLES

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DE69430582T2 DE69430582T DE69430582T DE69430582T2 DE 69430582 T2 DE69430582 T2 DE 69430582T2 DE 69430582 T DE69430582 T DE 69430582T DE 69430582 T DE69430582 T DE 69430582T DE 69430582 T2 DE69430582 T2 DE 69430582T2
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Description

Gebiet der TechnikField of technology

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen zur Abbildung eines Objektes während dessen Untersuchung mittels Bestrahlungsverfahren oder zur Musterbildung entsprechend der Struktur eines Objektes mit vorgegebener Konfiguration, und Einrichtungen zur Stromsteuerung neutraler oder geladener Teilchen, d. h. zur Strahlenkrümmung solcher Teilchen, zum Fokussieren der genannten Strahlen, zur Umwandlung einer divergierenden Strahlung in eine quasi parallele Strahlung und umgekehrt, zur Filtrierung und Monochromatisation der genannten Strahlung, Teilung von Teilchen mit unterschiedlicher Energie usw., sowohl während des Verfahrens zur Erzeugung des Bildes eines Objektes als auch bei der Lösung anderer Probleme, wie sie in der Medizin, Nuklearphysik usw. auftreten.The present invention relates to devices for imaging an object during its examination by means of irradiation processes or for forming patterns according to the structure of an object with a given configuration, and to devices for controlling the flow of neutral or charged particles, i.e. for bending the beams of such particles, for focusing said beams, for converting a diverging radiation into a quasi-parallel radiation and vice versa, for filtering and monochromatizing said radiation, splitting particles with different energies, etc., both during the process of forming the image of an object and in solving other problems such as arise in medicine, nuclear physics, etc.

Hintergrund des Standes der TechnikBackground of the state of the art

Gemäß Stand der Technik sind Verfahren zur Untersuchung verschiedener Objekte bekannt, die sich mit der Erzeugung eines Bildes ihrer Struktur befassen indem die Objekte der Wirkung eines Stroms neutraler oder geladener Teilchen ausgesetzt werden (Neutronen, Elektronen, Gamma- Quanten, Röntgenstrahlen usw.) und mit der Aufzeichnung der Strahlungsverteilungsintensität, die sich aus der Wechselwirkung mit dem Objekt ergibt. Das auf diese Weise erzeugte Bild betrachtet man als die Verteilung der Wechselwirkungseigenschaften zwischen dem Objekt und der verwendeten Strahlung, wobei besagte Eigenschaften inhärenter Teil der verschiedenen Bestandteile sind, insbesondere als zweidimensionale Projektion einer räumlichen Verteilungsabschwächung der Strahlung, die sich aus ihrer Weiterleitung durch das Objekt ergibt (siehe Lehrbuch "Production automation and industrial electronics", Moskau, Sovetskaya entsiklopediya PH, 1954, Band 3, Seite 277; Band 1, Seite 209 (in russischer Sprache).According to the state of the art, methods are known for examining various objects, which involve producing an image of their structure by subjecting the objects to the action of a stream of neutral or charged particles (neutrons, electrons, gamma quanta, X-rays, etc.) and recording the radiation distribution intensity resulting from the interaction with the object. The image produced in this way is considered to be the distribution of the interaction properties between the object and the radiation used, said properties being an inherent part of the various components, in particular as a two-dimensional projection of a spatial distribution attenuation of the radiation resulting from its transmission through the object (see the textbook "Production automation and industrial electronics", Moscow, Sovetskaya entsiklopediya PH, 1954, volume 3, page 277; volume 1, page 209 (in Russian).

Es ist ebenfalls bekannt, dass ähnliche Verfahren in der Elektronik, bei der Röntgenstrahlung und anderer Lithographie zur Erzeugung eines vorgegebenen Musters gemäß einer bekannten Struktur eines speziell hergestellten Objektes (d. h. Schablone, Maske) verwendet werden; siehe beispielsweise "Electronics: An encyclopedic dictionary", Moskau, Sovetskaya entsiklopediya PH, 1991, Seiten 254-255 (in russischer Sprache).It is also known that similar methods are used in electronics, X-ray and other lithography to create a predetermined pattern according to a known structure of a specially manufactured object (i.e. stencil, mask); see, for example, "Electronics: An encyclopedic dictionary", Moscow, Sovetskaya entsiklopediya PH, 1991, pp. 254-255 (in Russian).

Die oben besprochenen Verfahren werden unter Einsatz von Vorrichtungen durchgeführt, die eine Strahlungsquelle umfassen, eine Einrichtung zur Anordnung eines Objektes, das sich der Strahlung aussetzen lässt und eine Einrichtung zur Bildaufzeichnung, die auf eine sich aus der Wechselwirkung zwischen der aus der Quelle austretenden Strahlung und dem Objekt ergebenden Strahlung anspricht.The methods discussed above are carried out using apparatus comprising a radiation source, means for arranging an object capable of being exposed to the radiation, and means for recording images responsive to radiation resulting from the interaction between the radiation emerging from the source and the object.

Die Fähigkeiten besagter Verfahren sind jedoch sehr beschränkt, außer es werden Einrichtungen zur Steuerung eines primären Teilchenstroms oder eines sich aus der Wechselwirkung mit dem Objekt ergebenden Stroms eingesetzt, insbesondere zur Steuerung des Spektrums, der Richtung, Breite, Divergenz und anderer Strahlengrößen.However, the capabilities of said methods are very limited, unless means are used to control a primary particle stream or a stream resulting from interaction with the object, in particular to control the spectrum, direction, width, divergence and other beam parameters.

Einige vorbekannte Strahlungsverfahren zur Erzeugung eines Bildes eines Objektes verwenden bekanntlich das zuvor beschriebene Konzept und werden mit Hilfe von Vorrichtungen durchgeführt, die, abgesehen von den genannten Einrichtungen, auch optische Elemente aufweisen, die in der Lage sind, einige der oben genannten Probleme zu lösen, insbesondere die Steuerung der Strahlenbreite und die Auswahl der Teilchen, die von einer vorgegebenen Richtung abweichen (siehe "Physics of image visualisation in medicine", herausgegeben von S. Webb, in Moskau veröffentlichte russische Übersetzung Mir PH, 1991, Seiten 41, 101, 134). Lässt man die Tatsache außer Acht, dass die auf diese Weise gelösten Probleme besonderer Art sind, so sollte man auch bemerken, dass die bei den genannten Verfahren verwendeten Konzepte mit dem Einsatz einer Strahlungsquelle mit Überschussintensität verbunden sind.Some previously known radiation methods for producing an image of an object are known to use the concept described above and are carried out by means of devices which, in addition to the devices mentioned, also have optical elements capable of solving some of the problems mentioned above, in particular the control of the beam width and the selection of particles deviating from a given direction (see "Physics of image visualisation in medicine", edited by S. Webb, Russian translation published in Moscow Mir PH, 1991, pp. 41, 101, 134). Leaving aside the fact that the problems solved in this way are of a special nature, it should also be noted that the concepts used in the methods mentioned are associated with the use of a radiation source with excess intensity.

Mit dem Einsatz anderer Optikarten in den Vorrichtungen der hierin beschriebenen Art befasst sich das Symposium "X-ray optics and microscopy", herausgegeben von G. Schmahl und Dr. Rudolph, Moskau, Mir PH. 1987, worin insbesondere die Verwendung von Fresnel Zonenplatten zur Strahlenfokussierung (S. 87) und Spiegeloptik für streifenden Einfall (S. 174) berücksichtigt werden. Allerdings zeichnen sich Fresnel Zonenplatten aufgrund der besonderen Merkmale des angewandten physischen Konzeptes durch extrem hohe Selektivität bezüglich Partikelenergie (Wellenlänge) aus, weshalb die besagten Platten nicht zur Steuerung einer Breitspektrumsstrahlung verwendet werden können. Wie ferner in der genannten Veröffentlichung bemerkt wird, sollten besagte Platten sehr klein sein und die Vorrichtungen, die besagte Platten verwenden, sollten eine kleine Winkelöffnung und ein niedriges Öffnungsverhältnis aufweisen. Was die genannte Spiegeloptik betrifft, so ist diese Optik trotz praktisch akzeptabler geometrischer Abmessungen in der Regel nur zu einer einzigen Reflektion in der Lage, was auf extrem niedrigen Größen des Winkels der gesamten Außenreflektion beruht, die für Strahlungen der besprochenen Bereiche wirksam ist. Folglich weisen die Vorrichtungen, die sich einer solchen Optik bedienen, nur beschränkte Möglichkeiten zur Steuerung der Strahlungsstrahlen auf sowie eine extrem kleine Winkelöffnung, die zu niedrigen Winkelgrößen der gesamten Außenreflektion entspricht.The use of other types of optics in devices of the type described here is the subject of the symposium "X-ray optics and microscopy", edited by G. Schmahl and Dr. Rudolph, Moscow, Mir PH. 1987, which particularly considers the use of Fresnel zone plates for beam focusing (p. 87) and mirror optics for grazing incidence (p. 174). However, due to the special features of the applied physical concept, Fresnel zone plates are characterized by extremely high selectivity with respect to particle energy (wavelength), which is why the said plates cannot be used to control broad-spectrum radiation. As further noted in the said publication, the said plates should be very small and the devices using the said plates should have a small angular aperture and a low aperture ratio. As for the said mirror optics, despite practically acceptable geometric dimensions, this optics is usually capable of only a single reflection, which is due to extremely low values of the angle of the total external reflection effective for radiations of the discussed ranges. Consequently, devices using such optics have only limited possibilities for controlling the radiation beams and an extremely small angular opening, which corresponds to low angular sizes of the total external reflection.

Eine weitere vorbekannte Einrichtung zur Erzeugung des Bildes von einem Objekt (US Patent Nr. 5,175,755, veröffentlicht am 29. Dezember 1991) ist von ausgereifterer Bauart. Die Vorrichtung verwendet zur Steuerung eines Strahlungsstrahls ein aus einer Gruppe von reflektierende Wände aufweisenden und zur Strahlungsübertragung angepassten Durchgängen bestehendes optisches System, das als Linse auftritt. Es sind verschiedene Verfahren zur Steuerung des Teilchenstroms in einer Vorrichtung vorgesehen, die ein derartiges optisches System aufweist, wobei die genannten Verfahren in besagtem US Patent beschrieben sind, insbesondere die Umwandlung einer divergierenden Strahlung in eine quasi parallele Strahlung bevor das Objekt besagter Strahlung ausgesetzt wird, Weiterleitung einer Breitspektrumstrahlung im Zusammenhang mit einer Möglichkeit, die Hartstrahlungskomponente abzuschneiden und Umwandlung der Größe des sich ergebenden Bildes.Another prior art device for producing an image of an object (US Patent No. 5,175,755, published December 29, 1991) is of a more sophisticated design. The device uses an optical system consisting of a group of passages having reflecting walls and adapted for radiation transmission, acting as a lens, to control a radiation beam. Various methods are provided for controlling the particle stream in a device having such an optical system, the said methods being described in said US patent, in particular converting a diverging radiation into a quasi-parallel radiation before the object is exposed to said radiation, transmitting a broad spectrum radiation in conjunction with a possibility of cutting off the hard radiation component and converting the size of the resulting image.

Das US Patent Nr. 5,192,869, veröffentlicht am 9. März 1993, beschreibt den Aufbau einer Linse zur Umwandlung des Stromes neutraler oder geladener Teilchen, welche im Vergleich zu der oben genannten Vorrichtung zur Steuerung des Teilchenstroms von ausgereifterer Art ist und die sich zur Verwendung als Komponententeil einer Vorrichtung zur Erzeugung des Bildes von einem Objekt eignet. Die betreffende Linse verwendet starre Stützelemente, die über die Länge hinweg in gewissem Abstand voneinander angeordnet sind, um somit ein starres Anbringen der durchgangsbildenden Teile an Stellen vorzusehen, an denen sie durch die Löcher in den Stützteilen geführt werden. Eine entsprechend gewählte Anordnung besagter Löcher ermöglicht es, die Übereinstimmung der Axiallinien der einzelnen Durchgänge mit den sich bildenden Flächen einer erforderlichen Form zu erreichen. Um diesen Bedingungen der Strahlungsweiterleitung an den Durchgängen entlang ohne erheblichen Verlust zu genügen, müssen die Querschnittsabmessungen jedes einzelnen Durchgangs so klein wie möglich sein. Allerdings setzt der oben genannte Aufbau, der den Einsatz eines mechanischen Montageverfahrens mit sich bringt, einer Mindestquerschnittsabmessung des Durchgangs Grenzen. Insbesondere bei Strahlungsdurchgängen, die als Glaskapillaren oder Polykapillaren mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 300 Mikron ausgebildet sind, verlieren diese ihre zur ordentlichen Montage erforderlichen Eigenschaften. Die Kapillaren oder Polykapillaren beginnen daher in der Luft zu "schweben"; ihnen kann beim Zusammenbau nicht die erforderliche Radienkrümmung verliehen werden und die Kapillaren hängen leicht zwischen dem Stützpunkt durch. Eine derartige Einschränkung ihres Durchmessers hat zur Folge, dass die Strahlung nicht auf eine Stelle fokussiert werden kann, die einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Kapillareninnendurchmesser oder der Polykapillaraußendurchmesser. Der Mindestbrennpunktdurchmesser, der mit derartigen Linsen erreichbar ist, beträgt 0,5 mm, was bedeutet, dass infolge eines zu großen Brennpunktdurchmessers eine hohe Strahlungskonzentration unmöglich ist.US Patent No. 5,192,869, published on March 9, 1993, describes the construction of a lens for converting the flow of neutral or charged particles, which is of a more sophisticated type than the above-mentioned device for controlling the flow of particles and which is suitable for use as a component part of a device for forming the image of an object. The lens in question uses rigid support members spaced apart along the length so as to provide rigid mounting of the passage-forming members at locations where they are passed through the holes in the support members. A suitably selected arrangement of said holes makes it possible to achieve the correspondence of the axial lines of the individual passages with the forming surfaces of a required shape. In order to meet these conditions of radiation transmission along the passages without significant loss, the cross-sectional dimensions of each individual passage must be as small as possible. However, the above-mentioned structure, which involves the use of a mechanical assembly process, imposes limits on a minimum cross-sectional dimension of the passage. In particular, radiation passages designed as glass capillaries or polycapillaries with a diameter of the order of 300 microns lose the properties required for proper assembly. The capillaries or polycapillaries therefore begin to "float" in the air; they cannot be given the necessary radius curvature during assembly and the capillaries sag slightly between the support point. Such a limitation of their diameter means that the radiation cannot be focused on a point with a diameter smaller than the capillary internal diameter or the polycapillary external diameter. The minimum focal diameter that can be achieved with such lenses is 0.5 mm, which means that a high radiation concentration is impossible due to a focal diameter that is too large.

Eine begrenzte Abmessung der Durchgänge hat die Einschränkung der Reichweite der verwendeten Energien zur Folge. Bei vorgegebener Brennweite f, selbst wenn die Strahlungsquelle punktförmig ist, ist ein Mindeststrahlungswinkeleinfall auf die Kapillarenrandzone θ = d/2f, wobei d den Durchgangsdurchmesser darstellt.A limited size of the passages results in a limitation of the range of the energies used. For a given focal length f, even if the radiation source is point-shaped, a Minimum radiation angle of incidence on the capillary edge zone θ = d/2f, where d is the passage diameter.

Für eine wirkungsvolle Strahlungsweiterleitung ist es wünschenswert, dass sich die Größe θ dem Grenzreflektionswinkel θc annähert oder sogar kleiner ist als dieser, da der Grenzwinkel in dem Maß abnimmt wie die Energie zunimmt. Diese Bedingung beschränkt die Verwendung hoher Energien in Linsen der ersten und zweiten Generation. Bei einer Röntgenstrahlenenergie E = 10 keW zum Beispiel ist der Strahlungseinfang im Durchgang nicht höher als 15% und bei einer Zunahme an Brennweite nimmt der Einfangwinkel ab und folglich auch die Wirksamkeit des Systems. Aus allem Obengesagten folgt, dass es erforderlich ist, auf Strahlungsdurchgänge umzustellen, die Querschnittsabmessungen bis hinunter auf Mikron und Submikron aufweisen, was aus den oben genannten Gründen bei den oben beschriebenen Konstruktionen nicht möglich ist und was den Einsatz eines mechanischen Zusammenbaus bei der Herstellung mit sich bringt. Ein mechanischer Zusammenbau ist der Grund eines weiteren Nachteils. Die Winkeldivergenz wird bestimmt durch Δθ = ΔL/L, wobei ΔL die Summe von Variationen des Kapillardurchmessers und des Lochdurchmessers in der Stützscheibe darstellt. L ist der Abstand zwischen den Scheiben, welcher 1-3 cm nicht überschreiten soll. Da ΔL etwa 10% der genannten Durchmesser darstellt und sich der Wert der letzteren in der Größenordnung von 500 Mikron bewegt, ist Δθ in der Größenordnung von 5·10&supmin;³ rad., was sich für viele Anwendungen als unakzeptabel erweist.For efficient radiation transmission, it is desirable that the value θ approaches or even be smaller than the limiting angle of reflection θc, since the limiting angle decreases as the energy increases. This condition limits the use of high energies in first and second generation lenses. For example, at an X-ray energy E = 10 keW, the radiation capture in the passage is not higher than 15%, and with an increase in focal length, the capture angle decreases and, consequently, the efficiency of the system. From all of the above, it follows that it is necessary to switch to radiation passages with cross-sectional dimensions down to micron and submicron, which is not possible with the designs described above for the reasons mentioned above and which entails the use of mechanical assembly during manufacture. Mechanical assembly is the cause of another disadvantage. The angular divergence is determined by Δθ = ΔL/L, where ΔL represents the sum of variations in the capillary diameter and the hole diameter in the support disk. L is the distance between the disks, which should not exceed 1-3 cm. Since ΔL represents about 10% of the mentioned diameters and the value of the latter is in the order of 500 microns, Δθ is in the order of 5·10-3 rad., which proves unacceptable for many applications.

Die oben beschriebene Vorrichtung und Linse, wie die US Patente Nr. 5,175,755 bzw. Nr. 5,192,869 lehren, sind für die hierin vorgeschlagene Vorrichtung und Linse am relevantesten. Neben den bereits genannten Faktoren sind ihre Fähigkeiten auch durch die Tatsache beschränkt, dass nur die Durchgangseigenschaften der einzelnen, voneinander unabhängig funktionierenden Durchgänge verwendet werden. In diesem Fall werden die Welleneigenschaften der Teilchen, die durch den Durchgang geleitet werden, nur aufgezeigt, wenn die genannten Teilchen von den Durchgangswänden während ihrer Weiterleitung an den genannten Durchgängen entlang reflektiert werden, was auf der Tatsache beruht, dass bei der Linsenkonstruktion keine Maßnahmen ergriffen werden, die den Effekt der Wechselwirkung zwischen den Teilchen nach deren Weiterleitung an verschiedenen Durchgängen anzeigen. Dies beschränkt den erreichbaren Grad an Strahlungskonzentration auf geometrische Genauigkeit der Ausrichtung der Durchgänge in Richtung eines gewünschten Punktes und schließt ferner die Energietrennung der Teilchen, sollte dies erforderlich sein, und Monochromatisation der Strahlung mit Hilfe der Linse selbst ohne Zuhilfenahme anderer Einrichtungen aus. Die oben erwähnten Beschränkungen wirken sich nachteilig auf die Fähigkeiten der Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes aus, die ein optisches System in Form einer Linse aufweist, die zwecks Strahlungsübertragung aus einer Gruppe von Durchgängen mit reflektierenden Wänden besteht; insbesondere schließen die genannten Beschränkungen jegliche Erhöhung der Bildauflösung der Vorrichtung, die Verminderung der Strahlungsbelastung, der das zu untersuchende Objekt ausgesetzt ist und die Verwendung einer Niederleistungs-Strahlungsquelle aus.The device and lens described above, as taught by U.S. Patents Nos. 5,175,755 and 5,192,869, respectively, are most relevant to the device and lens proposed herein. In addition to the factors already mentioned, their capabilities are also limited by the fact that only the transit properties of the individual, independently functioning passages are used. In this case, the wave properties of the particles passed through the passage are only exhibited when said particles are reflected from the passage walls during their transmission along said passages, which is due to the fact that no measures are taken in the lens design to reduce the effect of the interaction between the particles after they have passed through different passages. This limits the achievable degree of radiation concentration to the geometric accuracy of aligning the passages towards a desired point and further precludes energy separation of the particles, should this be necessary, and monochromatisation of the radiation by means of the lens itself without the aid of other means. The above-mentioned limitations adversely affect the capabilities of the device for forming an image of an object which has an optical system in the form of a lens consisting of a group of passages with reflecting walls for the purpose of transmitting radiation; in particular, the said limitations preclude any increase in the image resolution of the device, the reduction of the radiation load to which the object under investigation is exposed and the use of a low-power radiation source.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Soweit es um eine Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes geht, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Erhöhung der Verwendungswirksamkeit einer Strahlung in Form eines Stroms neutraler oder geladener Teilchen zur Erzeugung eines Bildes bezweckt, wobei dieses als Verteilung der Intensität der Strahlung nach deren Wechselwirkung mit dem Objekt erscheint. Das erzielte technische Ergebnis liegt in einer höheren Auflösung zusammen mit einem verminderten Strahlungseffekt, der auf dem Objekt entsteht, begleitet von einer erhöhten Strahlungsintensität, die sich auf die Sensorelemente (Sensoren) einer bilderzeugenden Einrichtung auswirkt. Die genannten, gemeinsam wirkenden Faktoren fördern einen breiteren Bereich von Untersuchungsmedien und derer, die den Trägern des daraus resultierenden Bildes dienen.As far as a device for producing an image of an object is concerned, the present invention aims at increasing the effectiveness of using radiation in the form of a stream of neutral or charged particles to produce an image, which appears as a distribution of the intensity of the radiation after its interaction with the object. The technical result achieved is a higher resolution together with a reduced radiation effect that arises on the object, accompanied by an increased radiation intensity that affects the sensor elements (sensors) of an image-producing device. The above-mentioned factors acting together promote a wider range of examination media and those that serve as carriers of the resulting image.

Was eine Linse zur Umwandlung eines Stroms neutraler oder geladener Teilchen betrifft, so wird mit der vorliegenden Erfindung eine Erhöhung des erreichbaren Grades an Strahlungskonzentration bezweckt, einschließlich Konzentration einer Strahlung, die verschiedenen Wellenlängen eines Eingangsstroms in verschiedenen Raumzonen entspricht. Der Aufbau der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Linse überwindet die nachteilige Wirkung technologischer Beschränkungen, die inhärenter Teil der bekannten als Prototyp angenommenen Linse sind.As regards a lens for converting a stream of neutral or charged particles, the present invention aims to increase the achievable degree of radiation concentration, including concentration of radiation having different wavelengths of an input current in different spatial zones. The structure of the lens proposed in the present invention overcomes the adverse effect of technological limitations inherent in the known lens adopted as a prototype.

Ferner schaffen die Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes, wie aus Anspruch 1 ersichtlich, und die Linse, wie aus Anspruch 27 ersichtlich, einige weitere technische Vorteile in einer Reihe besonderer Fälle ihrer Ausführung und Anwendung, die den Gegenstand einer detaillierten hier folgenden Beschreibung bilden.Furthermore, the device for forming an image of an object as appears from claim 1 and the lens as appears from claim 27 provide some further technical advantages in a number of particular cases of their implementation and application, which form the subject of a detailed description hereinafter.

Die hier vorgeschlagene Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes weist, wie die gemäß US Patent Nr. 5,175,755 beschriebene, bekannte Vorrichtung, eine Strahlungsquelle in Form eines Stroms neutraler oder geladener Teilchen auf, eine Einrichtung zur Anordnung eines Objektes, die sich dem von der genannten Quelle erzeugten Strahlungseffekt aussetzen lässt, eine Einrichtung zur Bilderzeugung, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, die Verteilung der Intensität der Strahlung nach deren Wechselwirkung mit dem Objekt aufzuzeichnen, und ein optisches System, das wenigstens eine Linse zum Umwandeln eines Teilchenstroms beinhaltet und das sich zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes befindet oder zwischen der genannten Einrichtung und der Bilderzeugungseinrichtung, wobei besagte Linse von einer Gruppe von Durchgängen mit reflektierenden Wänden zur Strahlungsübertragung gebildet wird. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen weist die hier vorgeschlagene Vorrichtung alle oder Teil der Durchgänge auf, die die Linse zur Umwandlung des Teilchenstroms bilden und geordnet über den Linsenquerschnitt unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind.The device proposed here for producing an image of an object, like the known device described in US Patent No. 5,175,755, comprises a radiation source in the form of a stream of neutral or charged particles, a device for arranging an object which can be exposed to the radiation effect produced by said source, a device for producing an image which makes it possible to record the distribution of the intensity of the radiation after it has interacted with the object, and an optical system which includes at least one lens for converting a stream of particles and which is located between the radiation source and the device for arranging the object or between said device and the image producing device, said lens being formed by a group of passages with reflecting walls for transmitting radiation. In contrast to the previously known devices, the device proposed here has all or part of the passages that form the lens for converting the particle stream and are arranged in an orderly manner over the lens cross-section while maintaining axial symmetry.

Im vorliegenden Fall kann für alle geordnet über den Linsenquerschnitt angeordneten Durchgänge insbesondere die Bedingung der Spiegelsymmetrie hinsichtlich einer oder zwei zueinander rechtwinkligen Achsen des besagten Linsenquerschnitts eingehalten werden. Eine geordnete Anordnung der Durchgänge, die eine zentrische oder Rotationssymmetrie hinsichtlich der Linsenlängsachse einhalten, ist ebenfalls möglich.In the present case, the condition of mirror symmetry with respect to one or two mutually perpendicular axes of the lens cross-section can be met for all passages arranged in an orderly manner across the lens cross-section. An orderly arrangement of the passages that maintain a centric or rotational symmetry with respect to the lens longitudinal axis is also possible.

Die genaue Einhaltung der Symmetrie ermöglicht eine zusammenhängende Wechselwirkung zwischen gleichen, von der Strahlungsquelle ausgestrahlten Energieteilchen und, nach Durchleitung durch die Linse, ihrem Voranschreiten auf verschiedenen Strecken am gleichen räumlichen Konvergenzpunkt sowie das Einsetzen der Interferenzerscheinungen, die letztlich zum oben genannten technischen Ergebnis führen.The precise observance of symmetry enables a coherent interaction between equal, radiation source and, after passing through the lens, their progression along different paths at the same spatial convergence point and the onset of interference phenomena which ultimately lead to the technical result mentioned above.

Eine den Teilchenstrom umwandelnde Linse (oder jede solcher Linsen, die Teil des optischen Systems bildet, wenn mehrere Linsen verwendet werden) kann durch dicht geschichtete Miniaturlinsen gebildet werden, deren Gesamtquerschnitt in Längsrichtung der Linse gemäß ihrem erforderlichen Längsprofil veränderlich ist. Eine derartige bauliche Anordnung der Linse macht es möglich, auf die Notwendigkeit der Verwendung von Stützelementen als Mittel zur Bildung des Linsenlängsprofils und zur Festlegung der Form der Linsendurchgänge zu verzichten und mit dem mechanischen Aufbau verbundene Beschränkungen, die den Einsatz derartiger Stützelement mit sich bringen, können vermieden werden.A particle stream converting lens (or any such lens forming part of the optical system when multiple lenses are used) can be formed by densely stacked miniature lenses whose total cross-section is variable in the longitudinal direction of the lens according to their required longitudinal profile. Such structural arrangement of the lens makes it possible to dispense with the need to use support elements as a means of forming the lens longitudinal profile and of determining the shape of the lens passages, and limitations associated with the mechanical structure which entail the use of such support elements can be avoided.

Erhöhte Wirksamkeit bei der Strahlungsfokussierung, welches das allerwichtigste Ziel der oben beschriebenen Ausführung einer Linse (von Linsen) ist, die Teil der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes bildet, fördert sowohl höhere Auflösungs- und Strahlungsintensität in dem Bereich der Positionierung der Bilderzeugungseinrichtung, die hoch genug sind, um das Bild aufzuzeichnen und trägt ferner zu einer niedrigeren Intensität der Strahlung bei, der das Objekt ausgesetzt ist.Increased efficiency in radiation focusing, which is the most important goal of the above-described design of a lens (of lenses) forming part of the proposed device for imaging an object, promotes both higher resolution and radiation intensity in the region of positioning of the imaging device, high enough to record the image, and further contributes to a lower intensity of radiation to which the object is exposed.

Am wirksamsten ist eine derartige Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes, wenn sie eine Linse (Linsen) verwendet, worin die Durchgänge, die gleichmäßig über den Linsenquerschnitt unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind, in ähnliche Module gruppiert sind, die gleichmäßig unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind. Jedes der genannten Module (Module der ersten Stufe genannt) kann wiederum von Modulen der zweiten Stufe mit der gleichen Form und gegenseitigen Anordnung und der gleichen Anzahl wie die Module der ersten Stufe gebildet sein. Dementsprechend können die Module der zweiten Stufe von kleineren Modulen der dritten Stufe usw. gebildet werden. Jedes der Module der höchsten Stufe kann in Wirklichkeit eine Miniaturlinse sein.Such a device for forming an image of an object is most effective when it uses a lens(es) in which the passages, evenly spaced across the lens cross-section while maintaining axial symmetry, are grouped into similar modules, evenly spaced while maintaining axial symmetry. Each of said modules (called first-stage modules) may in turn be formed of second-stage modules having the same shape and mutual arrangement and the same number as the first-stage modules. Accordingly, the second-stage modules may be formed of smaller third-stage modules, etc. Each of the highest-stage modules may in fact be a miniature lens.

Gemäß einer der Gruppen besonderer Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die Bilderzeugungseinrichtung derart angeordnet, dass an sie die durch das Objekt geleitete Strahlung weitergeleitet werden kann.According to one of the groups of special embodiments of the proposed device, the image generating device is arranged such that the radiation guided through the object can be forwarded to it.

In einem solcher Fälle weist das optische System eine Anzahl asymmetrischer Linsen auf, von denen jede in der Lage ist, das erzeugte Bild zu verkleinern, wobei besagte asymmetrische Linsen zwischen der Einrichtung zur Anordnung eines Objektes und der Einrichtung zur Bilderzeugung derart angebracht sind, dass jede der besagten asymmetrischen Linsen die Strahlung von den dem Linseneingang am nächsten gelegenen Objektelementen weiterleitet, und alle asymmetrischen Linsen es möglich machen, ein Mosaikbild des Objektes zu erzeugen. Infolge einer derartigen Ausführung der Vorrichtung ist die Bestrahlungsdosis, der das Objekt ausgesetzt ist, in direktem Verhältnis zum Grad der Bildgrößenverkleinerung und zum Fokussieren der aus den asymmetrischen Linsen austretenden Strahlung vermindert.In such a case, the optical system comprises a number of asymmetric lenses, each of which is capable of reducing the image produced, said asymmetric lenses being arranged between the means for arranging an object and the means for forming an image in such a way that each of said asymmetric lenses passes the radiation from the object elements closest to the lens entrance, and all of the asymmetric lenses make it possible to form a mosaic image of the object. As a result of such an embodiment of the device, the radiation dose to which the object is exposed is reduced in direct proportion to the degree of image size reduction and of focusing of the radiation emerging from the asymmetric lenses.

Gemäß einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel der genannten Gruppe weist ein optisches System eine bildvergrößernde divergierende Halblinse auf, die zwischen der Einrichtung zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung angebracht ist, wobei besagte Halblinse aus konischen Kapillaren oder Polykapillaren besteht. Die Strahlungsquelle kann sich im Brennpunkt besagter divergierender Halblinse oder auf ihrer optischen Achse in defokussierter Lage befinden. Im letzteren Fall ist eine Energiefilterung der aufgenommenen Teilchen vorgesehen. Wird der gleiche Zweck beabsichtigt wenn eine Strahlenquelle von festgelegter Größe mit einer kreisförmigen Ausgangsöffnung verwendet wird, kann ihr mittlerer Teil abgeschirmt werden.According to another particular embodiment of the group mentioned, an optical system comprises an image-magnifying diverging half-lens mounted between the device for arranging the object and the image-forming device, said half-lens consisting of conical capillaries or polycapillaries. The radiation source can be located at the focal point of said diverging half-lens or on its optical axis in a defocused position. In the latter case, energy filtering of the particles captured is provided. If the same purpose is intended when a radiation source of fixed size with a circular exit opening is used, its central part can be shielded.

Das optische System in den hierin berücksichtigten Ausführungsbeispielen, gekennzeichnet durch das Anbringen einer konisch divergierenden Halblinse zur Bildvergrößerung, kann ferner eine zweite divergierende aus konischen Kapillaren bzw. Polykapillaren bestehende Halblinse aufweisen und im Vergleich zur ersten kleinere Querschnittsabmessungen besitzen, wobei besagte Halblinse sich zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes befindet. Dieses Merkmal ermöglicht die Erzeugung eines Bildes mit ausreichenden Abmessungen und die Verminderung der Objektbestrahlungsdosis.The optical system in the embodiments considered here, characterized by the attachment of a conically diverging half-lens for image magnification, can further comprise a second diverging half-lens consisting of conical capillaries or polycapillaries and having smaller cross-sectional dimensions compared to the first, said half-lens being located between the radiation source and the device for arranging the object This feature enables the formation of an image with sufficient dimensions and the reduction of the object irradiation dose.

In den oben beschriebenen Sonderfällen ist das Objekt einer direkt divergierenden, von der Quelle erzeugten Strahlung ausgesetzt. Gemäß einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel weist das optische System eine Linse oder Halblinse zur Erzeugung eines quasi parallelen Teilchenstrahls auf, die sich zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes befindet.In the special cases described above, the object is exposed to directly diverging radiation generated by the source. According to another special embodiment, the optical system has a lens or half-lens for generating a quasi-parallel particle beam, which is located between the radiation source and the device for arranging the object.

Eine Quelle divergierender Strahlung kann die Möglichkeit besitzen, zwei charakteristische Kα Spektrallinien zu bilden. In diesem Fall besitzt das optische System auch ein drehbares Filterfenster, das sich entweder vor oder hinter der Linse oder Halblinse befindet mit der Absicht, einen quasi parallelen Strahl zu bilden. Das Filterfenster besitzt zwei Wechselsektoren, von denen jeder zur Unterdrückung der Strahlung jeweils einer der beiden Kα Spektrallinien eingerichtet ist. Die oben genannte Linse bzw. Halblinse weist eine Längsachse mit einer Krümmung zum Abschneiden der harten Strahlungskomponenten auf oder eine gerade Längsachse, in welchem Fall ein Satz paralleler Kapillaren zur Anordnung des Objektes vor der Einrichtung angeordnet ist, um die harten Strahlungskomponenten abzuschneiden. In einem solchem Fall werden zeitweise zwei Bilder erzeugt, die den Ergebnissen der Wechselwirkung zwischen dem Objekt und den Teilchen mit der Energie entsprechen, die den besagten Kα Spektrallinien entspricht, wodurch folglich die Voraussetzungen zur endgültigen Bilderzeugung unter Subtraktion des einen der zwei genannten Bilder vom anderen geschaffen werden, womit die Verbesserung des Grades der Wiedergabe des besagten Bildes infolge Unterdrückung des störenden Hintergrunds ermöglicht wird.A source of divergent radiation may have the ability to form two characteristic Kα spectral lines. In this case, the optical system also has a rotatable filter window located either in front of or behind the lens or hemi-lens with the intention of forming a quasi-parallel beam. The filter window has two alternating sectors, each of which is arranged to suppress the radiation of one of the two Kα spectral lines. The above-mentioned lens or hemi-lens has a longitudinal axis with a curvature to cut off the hard radiation components or a straight longitudinal axis, in which case a set of parallel capillaries is arranged to the object in front of the device to cut off the hard radiation components. In such a case, two images are temporarily formed which correspond to the results of the interaction between the object and the particles with the energy corresponding to the said Kα; spectral lines, thus creating the conditions for the final image formation by subtracting one of the two images from the other, thus making it possible to improve the degree of reproduction of the said image by suppressing the disturbing background.

In einem weiteren Sonderfall, ebenfalls gekennzeichnet durch die Verwendung einer divergierenden Strahlungsquelle mit der Möglichkeit, zwei charakteristische Kα Spektrallinien zu bilden, weist das optische System zwei winklig zueinander angeordnete Linsen bzw. Halblinsen zur Erzeugung quasi paralleler Strahlen auf, und zwei Kristall-Monochromatoren, die jeweils zwischen den beiden Kα Spektrallinien unterscheiden, wobei sich die genannten Kristall-Monochromatoren hinter den genannten Linsen bzw. Halblinsen befinden mit der Möglichkeit, die monochromatisierten Strahlen in Richtung der Einrichtung zur Anordnung des Objektes zu reflektieren. Die Vorrichtung umfasst ferner eine zweite Einrichtung zur Bilderzeugung, wobei sich jede der Bilderzeugungseinrichtungen hinter der Einrichtung zur Anordnung des Objektes befindet mit der Möglichkeit, die von einem der Kristall-Monochromatoren reflektierte Strahlung aufzunehmen nachdem sie das Objekt durchwandert hat. Die auf diese Weise dargestellte Vorrichtung besitzt auch die Fähigkeit, zwei Bilder zu erzeugen, die verschiedenen Kα Spektrallinien entsprechen.In a further special case, also characterized by the use of a diverging radiation source with the possibility of forming two characteristic Kα spectral lines, the optical system has two lenses or half lenses arranged at an angle to one another for generating quasi-parallel beams, and two crystal monochromators, each of which differentiates between the two Kα spectral lines, wherein the said crystal monochromators are located behind the said lenses or half lenses. half lenses with the ability to reflect the monochromated rays towards the means for locating the object. The device further comprises a second means for forming images, each of the image forming means being located behind the means for locating the object with the ability to receive the radiation reflected by one of the crystal monochromators after it has passed through the object. The device thus presented also has the ability to form two images corresponding to different Kα spectral lines.

In einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung umfasst das optische System eine zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes angebrachte Linse, wobei die genannte Linse in der Lage ist, die Strahlung innerhalb des Objektes zu fokussieren, um das Bild seiner Komponente zu erzeugen, auf welche die Fokussierung erfolgt. In diesem Fall sind die Strahlungsquelle, besagte Linse und die Einrichtung zur Bilderzeugung gemeinsam hinsichtlich der Einrichtung zur Anordnung des Objektes drehbar ohne ihre gegenseitige Anordnung und die des Strahlungsbrennpunktes zu beeinflussen, wobei letzterer das Zentrum der genannten Drehbewegung bildet. Eine derartige bauliche Anordnung ermöglicht es, die Strahlung am gleichen Teil des Objektes während der gesamten Beobachtungszeit zu konzentrieren, ohne während der genannten Beobachtungszeit die gleichen Teile, die das unter Beobachtung befindliche Teil umgeben, zu bestrahlen. Auf Grund des genannten Merkmals sind die genannten Teile abwechselnd der Strahlung ausgesetzt, d. h. nur für einen Teil der Beobachtungszeit und bei niedrigerer Strahlungskonzentration als das unter Beobachtung befindliche Teil.In another particular embodiment of the device, the optical system comprises a lens arranged between the radiation source and the device for positioning the object, said lens being able to focus the radiation within the object to produce the image of its component on which the focusing takes place. In this case, the radiation source, said lens and the device for producing the image are rotatable together with respect to the device for positioning the object without affecting their mutual position and that of the radiation focal point, the latter forming the centre of said rotational movement. Such a structural arrangement makes it possible to concentrate the radiation on the same part of the object during the entire observation time, without irradiating the same parts surrounding the part under observation during said observation time. Due to said feature, said parts are exposed to the radiation alternately, i.e. only for part of the observation time and at a lower radiation concentration than the part under observation.

Gemäß einer weiteren Gruppe besonderer Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die Bilderzeugungseinrichtung so positioniert, dass eine in der Materie des Objektes gestreute oder erregte sekundäre Strahlung infolge von Wechselwirkung der genannten Materie mit der von der Quelle erzeugten Strahlung an die genannte Einrichtung weitergeleitet werden kann.According to another group of particular embodiments of the proposed device, the image generating device is positioned such that secondary radiation scattered or excited in the matter of the object can be transmitted to the said device as a result of interaction of said matter with the radiation generated by the source.

In einem der genannten, besonderen Ausführungsbeispiele ist die Strahlungsquelle in der Lage, einen Strom von Elektronen oder Ionen zum Erregen einer sekundären Röntgenstrahlung in der Substanz des Objektes zu erzeugen und das optische System weist eine Halblinse auf, die so eingerichtet ist, dass sie die genannte sekundäre Strahlung an die Bilderzeugungseinrichtung weiterleitet und in der Lage ist, das Objekt mit ihrem Brennpunkt abzutasten.In one of the above-mentioned special embodiments, the radiation source is capable of generating a stream of electrons or ions to Exciting secondary X-ray radiation in the substance of the object and the optical system comprises a hemi-lens which is arranged to transmit said secondary radiation to the image generating device and is capable of scanning the object with its focal point.

In einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel der genannten Gruppe weist das optische System eine Linse zur Weiterleitung der von der Quelle erzeugten Strahlung an das Objekt auf und eine Linse zur Weiterleitung der sekundären Strahlung an die Bilderzeugungseinrichtung, wobei beide der genannten Linsen einen gemeinsamen Brennpunkt besitzen und gemeinsam zwecks Abtastung des Objektes mit ihrem gemeinsamen Brennpunkt bewegbar sind.In a further particular embodiment of the group mentioned, the optical system comprises a lens for transmitting the radiation generated by the source to the object and a lens for transmitting the secondary radiation to the image generating device, both of the lenses mentioned having a common focal point and being jointly movable for the purpose of scanning the object with their common focal point.

In beiden oben genannten besonderen Ausführungsbeispielen kann zwischen der Linse zur Weiterleitung der sekundären Strahlung an die Bilderzeugungseinrichtung und der genannten Einrichtung eine Strahlmonochromatisierungseinrichtung angelegt sein, insbesondere als doppelt gekrümmter Kristall.In both of the above-mentioned special embodiments, a beam monochromatization device, in particular as a double-curved crystal, can be arranged between the lens for transmitting the secondary radiation to the image-generating device and the said device.

Eine Polarisierungsprallfläche kann zwischen der Linse zur Weiterleitung der Strahlung an die Einrichtung zur Anordnung des Objektes und der genannten Einrichtung angeordnet sein, wobei die Prallfläche in der Lage ist, die Richtung des davon reflektierten Strahls hinsichtlich des Strahleinfalls um 90º zu ändern. Die Polarisierungsprallfläche kann ein Kristall-Monochromator sein.A polarizing baffle may be arranged between the lens for directing the radiation to the means for locating the object and said means, the baffle being able to change the direction of the beam reflected therefrom by 90º with respect to the beam incidence. The polarizing baffle may be a crystal monochromator.

Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, in welcher konfokale Linsen vorgesehen sind, von denen eine Linse die Strahlung an die Einrichtung zur Anordnung des Objektes und die andere die sekundäre Strahlung von dort weiterleitet, kann letztere im Verhältnis zur optischen Achse symmetrische Strahlungsdurchgänge aufweisen und einen Brennpunkt, der sich im Raum zwischen dem Linsenausgang und der Bilderzeugungseinrichtung befindet, wobei im genannten Raum eine Mikroöffnung vorgesehen ist, die es ermöglicht, das Bild des Objektes abzutasten.According to a particular embodiment of the device, in which confocal lenses are provided, one of which transmits the radiation to the device for arranging the object and the other transmits the secondary radiation from there, the latter can have radiation passages symmetrical with respect to the optical axis and a focal point located in the space between the lens exit and the image generating device, a micro-aperture being provided in said space, which makes it possible to scan the image of the object.

Mit einer derartigen baulichen Anordnung kann die Vorrichtung zu einer Elementaranalyse einer als Objekt dienenden Probe verwendet werden.With such a structural arrangement, the device can be used for an elemental analysis of a sample serving as an object.

Die Vorrichtung kann somit auf einen spezifischen Energiewert der sekundären Strahlungsteilchen durch Positionierung der Mikroöffnung auf der optischen Linsenachse eingestellt werden, wobei die genannte Linse die sekundäre Strahlung mit Verschiebung aus dem Brennpunkt gemäß der Energie E der Teilchen um folgenden Wert weiterleitet: The device can thus be adjusted to a specific energy value of the secondary radiation particles by positioning the micro-aperture on the optical lens axis, said lens transmitting the secondary radiation with a shift from the focal point according to the energy E of the particles by the following value:

wobeiwhere

f die Brennpunktlänge in Übereinstimmung mit der Energie E und ΔE den erforderlichen Auflösungswert hinsichtlich der Energie E darstellt.f is the focal length in accordance with the energy E and ΔE is the required resolution value with respect to the energy E .

Um einen durch die sekundäre Strahlung mit den nicht interessierenden Energien erzeugten Hintergrund auszuschalten, können jene Zonen des Linsenquerschnittes, über den sich die Teilchen, die solche Energien besitzen, vorwiegend ausbreiten, am Linsenausgang mit einer strahlungsdichten kreisförmigen (wenn es sich um den mittleren Linsenteil handelt) oder einer ringförmigen (wenn die Linsenschichten von ihrer Achse entfernt sind) Abschirmung geschlossen werden.In order to eliminate a background generated by secondary radiation with non-interesting energies, those zones of the lens cross-section over which the particles possessing such energies predominantly spread can be closed at the lens exit with a radiation-tight circular shield (if it is the central part of the lens) or an annular shield (if the lens layers are away from their axis).

In einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel, welches die Bilderzeugung mittels vom Objekt gestreuter Compton Strahlung vorsieht, weist das optische System eine zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes angelegte Linse auf, die zur Bildung eines quasi parallelen Strahls eingerichtet ist. In diesem Fall ist ein Kollimator, der als System gerader Kapillaren auftritt, zwischen der Einrichtung zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung angeordnet. Die Strahlungsquelle, die Linse, der Kollimator und die Bilderzeugungseinrichtung befinden sich im gleichen Halbraum im Verhältnis zur Einrichtung zur Anordnung des Objektes.In another particular embodiment, which provides for image generation by means of Compton radiation scattered by the object, the optical system comprises a lens arranged between the radiation source and the device for arranging the object, which lens is arranged to form a quasi-parallel beam. In this case, a collimator, which appears as a system of straight capillaries, is arranged between the device for arranging the object and the image generation device. The radiation source, the lens, the collimator and the image generation device are located in the same half-space in relation to the device for arranging the object.

In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel, in welchem das Bild eines Objektes mittels durch innere Objektelemente gestreute Compton Strahlung erzeugt wird, weist das optische System eine zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes angeordnete Linse auf und ist dazu eingerichtet, die Strahlung innerhalb des Objektes zu fokussieren, und einen Kollimator in Form eines Systems konischer Kapillaren, wobei der genannte Kollimator auf den gleichen Punkt wie die Linse fokussiert. Der Kollimator ist zwischen der Einrichtung zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung angeordnet, während die Linse, der Kollimator und die Bilderzeugungseinrichtung im gleichen Halbraum im Verhältnis zur Einrichtung zur Anordnung des Objektes angeordnet sind und gemeinsam in Bezug auf diese beweglich sind ohne dass ihre gegenseitige Anordnung beeinflusst wird, wobei das Objekt mit einem gemeinsamen Linsen- und Kollimatorenbrennpunkt abgetastet werden kann.In yet another embodiment, in which the image of an object is generated by means of Compton scattered by internal object elements Radiation is generated, the optical system comprises a lens arranged between the radiation source and the device for arranging the object and arranged to focus the radiation within the object, and a collimator in the form of a system of conical capillaries, said collimator focusing on the same point as the lens. The collimator is arranged between the device for arranging the object and the image forming device, while the lens, the collimator and the image forming device are arranged in the same half-space in relation to the device for arranging the object and are jointly movable in relation to it without affecting their mutual arrangement, whereby the object can be scanned with a common lens and collimator focal point.

In beiden oben genannten besonderen Ausführungsbeispielen hat man durch die Tatsache, dass alle Teile der Vorrichtung im gleichen Halbraum im Verhältnis zur Einrichtung zur Anordnung des Objektes angeordnet sind, die Möglichkeit, ein nur von einer Seite aus zugängliches Objekt zu untersuchen.In both of the above-mentioned special embodiments, the fact that all parts of the device are arranged in the same half-space in relation to the device for arranging the object makes it possible to examine an object that is only accessible from one side.

Noch ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung verwendet sowohl die durch das Objekt hindurch übertragene Strahlung als auch die durch ihre inneren Bestandteile gestreute Strahlung. In Anbetracht dieser Zielstellung weist die Vorrichtung eine Quelle planpolarisierter Strahlung auf und das optische System umfasst eine Linse, die aus quadratischen Mono- oder Polykapillaren aufgebaut ist, die ähnlich ausgerichtete Wände besitzen und sich zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes befinden, wobei die genannte Linse in der Lage ist, die Strahlung innerhalb des Objektes zu fokussieren. Ferner weist das optische System eine weitere Linse auf, die aus konischen Kapillaren besteht, wobei sich die genannte Linse vor der Bilderzeugungseinrichtung befindet und einen gemeinsamen Brennpunkt mit der genannten Linse zur Fokussierung einer planpolarisierten Strahlung aufweist. Eine optische Achse der aus konischen Kapillaren bestehenden Linse ist im rechten Winkel zur optischen Achse der Linse zur planpolarisierten Strahlenvereinigung in der Ebene des Vektors der Intensität des Magnetfeldes der genannten Strahlung angeordnet. Es ist möglich, eine zusätzliche Bilderzeugungseinrichtung und eine aus konischen Kapillaren bestehende Linse zu verwenden, wobei beide symmetrisch zu den oben genannten auf der anderen Seite der Einrichtung zur Anordnung des Objektes angeordnet sind. Die Vorrichtung weist gemäß dem besonderen in Betracht gezogenen Ausführungsbeispiel auch eine Linse zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahls auf, wobei sich die genannte Linse auf einer Verlängerung der optischen Achse der Linse zur planpolarisierten Strahlenvereinigung und konfokal dazu befindet, wobei sich die genannte zusätzliche Bilderzeugungseinrichtung hinter der genannten Linse zur Erzeugung einer quasi parallelen Strahlung befindet. In diesem Fall sind die Strahlungsquelle, alle oben genannten Linsen und beide Bilderzeugungseinrichtungen gemeinsam im Verhältnis zu der Einrichtung zur Anordnung des Objektes bewegbar ohne die gegenseitige Anordnung der genannten Komponenten zu beeinflussen, wodurch, ähnlich wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, das Abtasten des Objektes ermöglicht wird. Die Verwendung sowohl der gestreuten Strahlung als auch der durch das Objekt hindurch weitergeleiteten Strahlung trägt zum Umfang an über das zu untersuchende Objekt in Erfahrung gebrachten Informationen bei und ermöglicht unter sonst gleichen Umständen die Verminderung der Bestrahlungsdosis des Objektes.Yet another particular embodiment of the device utilizes both the radiation transmitted through the object and the radiation scattered by its internal components. With this objective in mind, the device comprises a source of plane-polarized radiation and the optical system comprises a lens constructed of square mono- or polycapillaries having similarly oriented walls and located between the radiation source and the device for locating the object, said lens being capable of focusing the radiation within the object. Furthermore, the optical system comprises a further lens constructed of conical capillaries, said lens being located in front of the image forming device and having a common focal point with said lens for focusing plane-polarized radiation. An optical axis of the lens constructed of conical capillaries is at right angles to the optical axis of the lens for plane-polarized beam combination in the plane of the vector of intensity of the magnetic field of said radiation. It is possible to use an additional imaging device and a lens consisting of conical capillaries, both arranged symmetrically to those mentioned above on the other side of the device for arranging the object. The device, according to the particular embodiment considered, also comprises a lens for generating a quasi-parallel beam, said lens being located on an extension of the optical axis of the lens for plane-polarized beam combination and confocally thereto, said additional imaging device being located behind said lens for generating quasi-parallel radiation. In this case, the radiation source, all the above-mentioned lenses and both imaging devices are jointly movable relative to the device for arranging the object without affecting the mutual arrangement of said components, thereby enabling scanning of the object, similarly to the previous embodiment. The use of both scattered radiation and radiation transmitted through the object contributes to the amount of information obtained about the object under investigation and, all other things being equal, enables the radiation dose to the object to be reduced.

Die hierin vorgeschlagene Linse zur Umwandlung eines Stroms neutraler oder geladener Teilchen, der ein Bestandteil des zuvor beschriebenen optischen Systems der Vorrichtung in jedem einzelnen dazugehörigen Ausführungsbeispiel ist, wird, wie die bekannte im amerikanischen Patent Nr. 5,192,869 beschriebene Linse, durch ein Aggregat von Strahlungsdurchgängen mit reflektierenden Wänden gebildet. Im Gegensatz zu der genannten bekannten Linse, sind alle oder Teile der genannten Durchgänge der vorgeschlagenen Linse gleichmäßig unter Einhaltung der Axialsymmetrie über die Linse angeordnet sind. Insbesondere sind die oben in der Zusammenfassung der Erfindung aufgeführten Arten von Symmetrien möglich, die sich mit der Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes befassen.The lens proposed here for converting a stream of neutral or charged particles, which is a component of the previously described optical system of the device in each individual embodiment thereof, is formed, like the known lens described in American Patent No. 5,192,869, by an aggregate of radiation passages with reflecting walls. In contrast to the said known lens, all or parts of the said passages of the proposed lens are evenly arranged while maintaining axial symmetry across the lens. In particular, the types of symmetries listed above in the summary of the invention are possible, which relate to the device for imaging an object.

In einem Sonderfall können alle Durchgänge der Linse gerade Längsachsen aufweisen, die sowohl parallel als auch konvergent (divergent) sein können. Im letzteren Fall sind die Durchgänge konisch. Interferenzerscheinungen, die aufgrund der gleichmäßigen und symmetrischen Anordnung der Durchgänge über den Linsenquerschnitt auftreten, machen es möglich, die aus der Linse austretende Strahlung selbst auf Paralleldurchgänge zu fokussieren, aus denen die Linse gebildet wird.In a special case, all the passages of the lens can have straight longitudinal axes, which can be either parallel or convergent (divergent). In the latter case, the passages are conical. Interference phenomena that occur due to the uniform and symmetrical arrangement of the passages across the lens cross-section make it possible to focus the radiation emerging from the lens itself onto parallel passages from which the lens is formed.

In den besonderen Linsenausführungen, in denen die Durchgänge, aus denen die Linse gebildet wird, gekrümmt sind (mit Ausnahme des mittleren Durchgangs), ist ihre Krümmung die gleiche für die Durchgänge, die gleich weit von der Linsenlängsachse oder Symmetrieebene(n) entfernt sind. Dadurch lässt sich die Bedingung einer gleichmäßigen und symmetrischen Anordnung der Durchgänge über jeden beliebigen Linsenquerschnitt erfüllen und ein Fokussieren der austretenden Strahlung unter Verwendung nicht nur von Leiteigenschaften der die Linse bildenden Durchgänge, sondern auch der auftretenden Interferenzerscheinungen in dem Raum, in dem die aus der Linse austretende Strahlung sich fortpflanzt (auf der Basis von Reziprozität besitzt die Linse ähnliche Eigenschaften wenn sie "als Empfänger" arbeitet, d. h. in Bezug auf die divergierende Strahlung, die aus der quasi punktförmigen Quelle austritt und an ihrem Ausgang einfällt, kann die Linse als Einrichtung zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahls dienen). Der Querschnitt der Durchgänge ist in deren Längsrichtung veränderlich in Übereinstimmung mit einer Veränderung des Längenquerschnitts als Ganzes, wodurch die Durchgänge dicht aneinander geschichtet werden können, womit ein Verzicht auf die Verwendung von Stützelementen beim Zusammenbau der Linse ermöglicht wird.In the special lens designs in which the passages forming the lens are curved (except for the central passage), their curvature is the same for the passages equidistant from the lens's longitudinal axis or plane(s) of symmetry. This makes it possible to satisfy the condition of a uniform and symmetrical arrangement of the passages over any lens cross-section and to focus the emerging radiation using not only the conducting properties of the passages forming the lens, but also the interference phenomena occurring in the space in which the radiation emerging from the lens propagates (on the basis of reciprocity, the lens has similar properties when it acts "as a receiver", i.e. with respect to the diverging radiation emerging from the quasi-point source and incident at its output, the lens can serve as a device for generating a quasi-parallel beam). The cross-section of the passages is variable in their longitudinal direction in accordance with a change in the longitudinal cross-section as a whole, whereby the passages can be stacked closely together, thus eliminating the need for support elements when assembling the lens.

Wenn die Linsendurchgänge gekrümmt sind, kann die Linse konisch oder trichterförmig, halbtrommelförmig, in symmetrischer oder asymmetrischer Trommelform usw. ausgebildet sein.If the lens passages are curved, the lens can be conical or funnel-shaped, semi-drum-shaped, symmetrical or asymmetrical drum-shaped, etc.

Ist die Linsenaußenfläche konvex (insbesondere halbtrommel- bzw. trommelförmig usw.) mit der Absicht, die günstigsten Bedingungen für die Interferenz der austretenden Strahlung zu schaffen (vom Standpunkt ihrer effizienten Fokussierung), können die Durchgänge zweckmäßig in Schichten um die Linsenlängsachse angelegt werden, wobei sie die gleichen Gesamtquerschnittsflächen der Durchgänge aufweisen, die zu den genannten Schichten gehören, wobei die Radien der gekrümmten Durchgänge (d. h. alle, mit Ausnahme des mittleren Durchgangs) von der Linsenlängsachse in Richtung Linsenumfang abnehmen. Am zweckmäßigsten erweist sich ein umgekehrt proportionales Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius und der Anzahl der Schichten, gezählt ab der mittleren Schicht, die sich auf der Linsenlängsachse befindet.If the outer surface of the lens is convex (in particular, semi-drum-shaped, drum-shaped, etc.) with the aim of creating the most favourable conditions for the interference of the outgoing radiation (from the point of view of its efficient focusing), the passages can be conveniently arranged in layers around the longitudinal axis of the lens, while having the same total cross-sectional areas of the passages belonging to said layers, the radii of the curved passages (ie all except the central passage) decreasing from the longitudinal axis of the lens towards the lens circumference. The most suitable is an inversely proportional relationship between the radius of curvature and the number of layers, counting from the central layer located on the longitudinal axis of the lens.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn eine der folgenden quantitativen Beziehungen eingehalten wird:The best results are achieved when one of the following quantitative relationships is maintained:

a) Die Krümmungsradien aller gekrümmter Durchgänge dürfena) The radii of curvature of all curved passages must not

Rc = 2d/θ²cRc = 2d/θ²c

nicht überschreiten,not exceed,

wobeiwhere

d den Durchgangsdurchmesser darstellt; undd is the passage diameter; and

θc den kritischen Reflektionswinkel für die Teilchen mit der niedrigsten Energie im Spektrum der weitergeleiteten Strahlung darstellt;θc represents the critical reflection angle for the particles with the lowest energy in the spectrum of the transmitted radiation;

b) die Krümmungsradien aller gekrümmter Durchgänge haben einen Mindestwert vonb) the radii of curvature of all curved passages have a minimum value of

Rc = 2d/²cRc = 2d/²c

wobeiwhere

d den Durchgangsdurchmesser darstellt; undd is the passage diameter; and

θc den kritischen Reflektionswinkel für die Teilchen mit der höchsten Energie im Spektrum der weitergeleiteten Strahlung darstellt;θc represents the critical reflection angle for the particles with the highest energy in the spectrum of the transmitted radiation;

(c) die Krümmungsradien aller gekrümmter Durchgänge die Bedingung "a" erfüllen und umgekehrt proportional zur Anzahl der Schichten sind, zu denen sie gehören (wenn die Anzahl der Schichten von der Linsenlängsachse in Richtung ihres Umfangs gezählt wird).(c) the radii of curvature of all curved passages satisfy condition "a" and are inversely proportional to the number of layers to which they belong (when the number of layers is counted from the lens's long axis towards its circumference).

Die Durchgangskrümmung kann auch in Längsrichtung der Linse veränderlich, insbesondere monoton veränderlich, sein.The curvature of the lens can also be variable in the longitudinal direction of the lens, in particular monotonically variable.

Die Durchgänge können eine spiralförmige Oberfläche aufweisen, die zur Steuerung einer polarisierten Strahlung beiträgt. Zweckmäßig ist es für eine Linse mit derartigen Durchgängen, wenn all ihre Durchgänge die gleiche Spiralrichtung besitzen bzw. wenn die Durchgänge verschiedener Gruppen entgegengesetzte Spiralrichtungen aufweisen.The passages may have a spiral surface that helps to control polarized radiation. It is useful for a lens with such passages if all of its passages have the same spiral direction or if the passages of different groups have opposite spiral directions.

Der Schritt des Linsenzusammenbaus kann erleichtert und seine Genauigkeit verbessert werden, wenn die Linse aus ähnlichen Modulen besteht, die gleichmäßig über den Linsenquerschnitt unter genauer Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind (insbesondere eine Symmetrie in Bezug auf gegenseitig quadratische Querschnittsachsen). In diesem Fall können die genannten Module (Module der ersten Stufe) aus kleineren Modulen bestehen (Module der zweiten Stufe), welche wiederum aus noch kleineren Modulen (Modulen der dritten Stufe) gebildet werden können und so weiter. Jedes einzelne Modul mit vorgegebener Höhe wird von den Modulen niedrigerer Höhe nach der Anzahl, die der Anzahl der Module der ersten Stufe entspricht mit gleicher Form und gegenseitiger Anordnung wie die Module der ersten Stufe, gebildet.The lens assembly step can be facilitated and its accuracy improved if the lens consists of similar modules evenly arranged over the lens cross-section with precise axial symmetry (in particular, symmetry with respect to mutually square cross-sectional axes). In this case, said modules (first-stage modules) can consist of smaller modules (second-stage modules), which in turn can be formed of even smaller modules (third-stage modules), and so on. Each individual module of a given height is formed from modules of lower height in a number equal to the number of first-stage modules, with the same shape and mutual arrangement as the first-stage modules.

In allen Ausführungsbeispielen der oben genannten Linse werden ihre Durchgänge insbesondere von Innenwandungen aus Glasmono- bzw. polykapillaren gebildet.In all embodiments of the above-mentioned lens, its passages are formed in particular by inner walls made of glass mono- or polycapillaries.

In allen besonderen Ausführungsbeispielen der Linse können die Innenwandungen ihrer Durchgänge mit Beschichtungen versehen werden, die zumindest aus einer Schicht bestehen und zusammen mit den Wandungen selbst eine vielschichtige Struktur bilden, worin ihre angrenzenden Schichten unterschiedliche elektromagnetische Eigenschaften aufweisen. Ferner kann die Kontaktfläche zwischen zumindest zwei angrenzenden Medien sich im Vergleich zu ihrer Grundschicht in einem anderen Phasenzustand befinden. Bei der Leitung der Teilchen ermöglicht dies nicht nur die Verwendung der Erscheinung vielfacher Reflektion, sondern auch Diffus- und Potentialstreuung, die zur Erhöhung des Strahlungseinfangwinkels beiträgt und die Leitung geladener Teilchen verbessert (wenn die Beschichtung elektrisch leitend und supraleitend ist) und die von neutralen Teilchen (wenn die Beschichtung als magnetische Schicht auftritt) usw.In all particular embodiments of the lens, the inner walls of their passages can be provided with coatings consisting of at least one layer and forming together with the walls themselves a multilayer structure in which their adjacent layers have different electromagnetic properties. Furthermore, the contact surface between at least two adjacent media can be in a different phase state compared to their base layer. In the conduction of particles, this enables the use not only of the phenomenon of multiple reflection, but also diffuse and potential scattering, which contributes to increasing the radiation capture angle and improves the conduction of charged particles (if the coating electrically conductive and superconductive) and that of neutral particles (if the coating appears as a magnetic layer), etc.

Diffraktionsstrukturen mit einer oder mehreren Perioden lassen sich auf die Innenwandungen der Durchgänge aufbringen, wodurch es möglich wird, die Linse dazu einzusetzen, die an ihrem Eingang einfallende Strahlung zu monochromatisieren und die genannte Strahlung in Ströme aufzuteilen, die den verschiedenen Spektrallinien entsprechen (wenn die Beschichtungen als Diffraktionsstrukturen mit mehreren Perioden aufgetragen werden) usw.Single or multi-period diffraction structures can be applied to the inner walls of the passages, making it possible to use the lens to monochromatize the radiation entering its entrance, to split said radiation into streams corresponding to the different spectral lines (if the coatings are applied as multi-period diffraction structures), etc.

Es ist auch eine Linsenausführung möglich, bei der in jedem der Linsendurchgänge von einer Einzelreflektion zur Umwandlung einer divergierenden Strahlung in eine quasi parallele Strahlung oder zur Fokussierung dieser Strahlung Gebrauch gemacht wird. In diesem Fall befinden sich die Stoßenden der Durchgänge an zwei konzentrischen kugelförmigen Oberflächen. Die Achsen der Durchgänge sind radial ausgelegt und ihre Längs- und Querschnittsabmessungen sind so gewählt, dass sie eine Einzelreflektion liefern, die den Strahlungseinfang innerhalb der Grenzen der vierfachen Größe des kritischen Reflektionswinkels ermöglicht, wenn die Strahlungsquelle sich auf der optischen Linsenachse befindet und von der inneren kugelförmigen Fläche so beabstandet ist, dass ihre Entfernung der Hälfte ihres Radius entspricht.A lens design is also possible in which a single reflection is used in each of the lens passages to convert a diverging radiation into a quasi-parallel radiation or to focus this radiation. In this case, the abutting ends of the passages are located on two concentric spherical surfaces. The axes of the passages are radial and their longitudinal and cross-sectional dimensions are chosen to provide a single reflection that allows radiation capture within the limits of four times the critical angle of reflection when the radiation source is located on the optical lens axis and is spaced from the inner spherical surface so that its distance corresponds to half its radius.

Gemäß den verschiedenen Ausführungen kann die Linse eine Miniaturlinsengruppe sein, insbesondere dicht geschichtet und mit einem Gesamtquerschnitt, der in Linsenlängsrichtung entsprechend ihrem Längsprofil veränderlich ist. Insbesondere kann in der oben genannten Linsenausführung bestehend aus Modulen der ersten, zweiten und höheren Stufe jedes Modul der höchsten Stufe eine Miniaturlinse sein. In diesem Fall kann eine Vielfalt von Miniaturlinsen vorgesehen sein, z. B. jene, die zu den verschiedenen, die Längsachse umgebenden Schichten gehören mit unterschiedlichen Strahlungseinfangwinkeln und unterschiedlichen Brennweiten.According to the various embodiments, the lens may be a miniature lens group, in particular densely layered and with a total cross-section that is variable in the lens longitudinal direction according to its longitudinal profile. In particular, in the above-mentioned lens embodiment consisting of modules of the first, second and higher levels, each module of the highest level may be a miniature lens. In this case, a variety of miniature lenses may be provided, e.g. those belonging to the various layers surrounding the longitudinal axis with different radiation capture angles and different focal lengths.

Mit Ausnahme der gleichmäßigen Anordnung über den Linsenquerschnitt kann die Linse auch ungleichmäßig angeordnete Durchgänge aufweisen, wobei diese Durchgänge die gleichmäßig angeordneten zahlenmäßig übertreffen können.With the exception of the uniform arrangement across the lens cross-section, the lens can also have unevenly arranged passages, whereby these passages can outnumber the evenly arranged ones.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen dargestellt, hierin zeigen:The present invention is illustrated below with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 die Erzeugung des Bildes eines von einem quasi parallelen Teilchenstrahl bestrahlten Objektes unter Verwendung einer verkleinernden Halblinse;Fig. 1 the generation of the image of an object irradiated by a quasi-parallel particle beam using a reducing half-lens;

Fig. 2 die Erzeugung des Bildes eines von einem divergierenden Teilchenstrahl bestrahlten Objektes mit Hilfe einer verkleinernden asymmetrischen Linse;Fig. 2 the generation of the image of an object irradiated by a diverging particle beam using a reducing asymmetric lens;

Fig. 3 die Erzeugung eines vergrößerten Bildes des inneren Objektbestandteils unter Verwendung der durch das Objekt geleiteten Strahlung;Fig. 3 the generation of a magnified image of the internal object component using the radiation passed through the object;

Fig. 4 die Erzeugung eines Mosaikbildes eines Objektes, wobei eine Quelle divergierender Strahlung und ein System verkleinernder asymmetrischer Linsen eingesetzt wird;Fig. 4 the generation of a mosaic image of an object using a source of diverging radiation and a system of reducing asymmetric lenses;

Fig. 5 die Erzeugung eines vergrößerten Bildes eines Objektes unter Einsatz einer divergierenden Strahlungsquelle und einer konischen Halblinse;Fig. 5 the generation of a magnified image of an object using a diverging radiation source and a conical hemi-lens;

Fig. 6 die Erzeugung des Bildes eines Objektes unter Einsatz einer divergierenden Strahlungsquelle, einer konischen Linse zur Strahlungsfilterung und einer vergrößernden konischen Halblinse;Fig. 6 the formation of the image of an object using a diverging radiation source, a conical lens for radiation filtering and a magnifying conical half-lens;

Fig. 7 und 8 Sonderfälle der Erzeugung abwechselnder Bilder eines Objektes in Übereinstimmung mit den zwei Kα Spektrallinien, wobei sich die genannten Fälle in ihren Verfahren unterscheiden oder den harten Spektralteil abschneiden;Fig. 7 and 8 special cases of generating alternating images of an object in accordance with the two Kα spectral lines, where the mentioned cases differ in their methods or cut off the hard spectral part;

Fig. 9 die gleichzeitige Erzeugung der Bilder eines Objektes, die den beiden Kα Spektrallinien entsprechen.Fig. 9 the simultaneous generation of images of an object corresponding to the two Kα; spectral lines.

Fig. 10 die Erzeugung des Bildes eines inneren Objektbestandteils, worauf die von der Quelle ausgehende Strahlung fokussiert ohne dass die gleichen das genannte Teil umgebenden Gewebe einem ständigen Strahlungseffekt ausgesetzt sind;Fig. 10 the formation of the image of an internal part of an object, on which the radiation emanating from the source is focused, without the same tissues surrounding said part being subjected to a permanent radiation effect;

Fig. 11 die Erzeugung des Bildes eines Objektes unter Verwendung der durch das Objekt gestreuten Strahlung;Fig. 11 the generation of the image of an object using the radiation scattered by the object;

Fig. 12 die Erzeugung des Bildes eines Objektes, wobei die bildübertragende Linse auf eines der Objektbestandteile fokussiert und dieses mit einem Teilchenstrom bestrahlt, der Röntgenstrahlen erregt;Fig. 12 the formation of the image of an object, whereby the image-transmitting lens focuses on one of the object components and irradiates it with a particle stream that excites X-rays;

Fig. 13 eine Ansicht von Fig. 12 mit Monochromatisation einer sekundären Strahlung;Fig. 13 is a view of Fig. 12 with monochromatization of a secondary radiation;

Fig. 14 die Verwendung einer konischen Halblinse, die zur Übertragung der sekundären Strahlung auf eines der Objektbestandteile fokussiert, und einen asymmetrisch geschnittenen, doppelt gekrümmten Kristall-Monochromator;Fig. 14 the use of a conical half-lens, which focuses to transmit the secondary radiation to one of the object components, and an asymmetrically cut, double-curved crystal monochromator;

Fig. 15 die Erzeugung des Bildes eines Objektes unter Verwendung rückgestreuter Compton Strahlung;Fig. 15 the generation of the image of an object using backscattered Compton radiation;

Fig. 16 eine Ansicht von Fig. 15 mit Fokussierung der von der Quelle austretenden Strahlung auf den inneren Objektbestandteil;Fig. 16 is a view of Fig. 15 with the radiation emerging from the source focused on the inner object component;

Fig. 17 die gleichzeitige Erzeugung der Bilder eines Objektes unter Verwendung einer Strahlung, die durch das Objekt geleitet und von diesem gestreut wurde, wobei das Objekt der Wirkung einer planpolarisierten Strahlung ausgesetzt ist;Fig. 17 the simultaneous formation of images of an object using radiation that has been passed through and scattered by the object, the object being subjected to the action of plane-polarized radiation;

Fig. 18 eine gleichmäßige Anordnung von Durchgängen über den Linsenquerschnitt mit einer Spiegelsymmetrie in Bezug auf zwei Achsen sowie eine zentrische und eine Rotationssymmetrie;Fig. 18 a uniform arrangement of passages across the lens cross-section with a mirror symmetry with respect to two axes as well as a centric and a rotational symmetry;

Fig. 19 eine symmetrische, aus ebenen Anordnungen bestehende Linse im Querschnitt;Fig. 19 a symmetrical lens consisting of planar arrangements in cross section;

Fig. 20 einen Linsenaufbau im Querschnitt, der einzig eine Rotationssymmetrie aufweist;Fig. 20 a lens structure in cross section that only has rotational symmetry;

Fig. 21 die Verwendung einer Gruppe paralleler, gerader Kapillaren als Linse und die Verteilung der Intensität der austretenden Strahlung in der Brennebene;Fig. 21 the use of a group of parallel, straight capillaries as a lens and the distribution of the intensity of the emerging radiation in the focal plane;

Fig. 22 eine symmetrische Linsenanordnung im Querschnitt, wobei die genannte Linse aus rechteckig geformten Modulen besteht und ein Modul der genannten Anordnung aus kleineren Modulen der zweiten Stufe gebildet wird;Fig. 22 shows a symmetrical lens arrangement in cross section, wherein said lens consists of rectangular shaped modules and a module of said arrangement is formed from smaller modules of the second stage;

Fig. 23 eine Ansicht einer Linse in Form eines gekrümmten Kapillarenbündels;Fig. 23 is a view of a lens in the form of a curved capillary bundle;

Fig. 24 eine Ansicht einer Polykapillare mit längenmäßig unveränderlichem Querschnitt;Fig. 24 a view of a polycapillary with a cross-section that does not change in length;

Fig. 25 eine Ansicht einer Linse in Form eines Miniaturlinsenaggregates;Fig. 25 is a view of a lens in the form of a miniature lens aggregate;

Fig. 26 eine Ansicht einer konischen Linse, die unter Verwendung von Miniaturlinsen gebildet wird;Fig. 26 is a view of a conical lens formed using miniature lenses;

Fig. 27 eine Ansicht einer Linse (Halblinse), die als Halbtrommel ausgebildet und zur Umwandlung einer divergierenden Strahlung in eine quasi parallele Strahlung ausgelegt ist (oder zur Fokussierung einer quasi parallelen Strahlung);Fig. 27 is a view of a lens (half-lens) designed as a half-drum and designed to convert diverging radiation into quasi-parallel radiation (or to focus quasi-parallel radiation);

Fig. 28 eine Ansicht einer trommelförmigen Linse zur Fokussierung einer divergierenden Strahlung;Fig. 28 is a view of a drum-shaped lens for focusing diverging radiation;

Fig. 29 und 30 asymmetrische Linsen zur Fokussierung einer divergierenden Strahlung, wobei die genannten Linsen einen konstanten bzw. einen veränderlichen Krümmungsradius der Durchgänge in Linsenlängsrichtung aufweisen;Fig. 29 and 30 asymmetric lenses for focusing a diverging radiation, wherein said lenses have a constant or a variable radius of curvature of the passages in the longitudinal direction of the lens;

Fig. 31 eine Ansicht einer trichterförmigen Linse mit einer konkaven Seitenoberfläche;Fig. 31 is a view of a funnel-shaped lens with a concave side surface;

Fig. 32 eine Ansicht einer Linse mit koaxialen Durchgängen oder Schichten von Durchgängen mit einer Symmetrie im Verhältnis zur Linsenlängsachse; undFig. 32 is a view of a lens with coaxial passages or layers of passages with a symmetry in relation to the lens longitudinal axis; and

Fig. 33 eine Linse zur Umwandlung einer divergierenden Strahlung in eine quasi parallele Strahlung (oder zur Fokussierung einer quasi parallelen Strahlung), wobei die genannte Linse als ein Aggregat radial ausgelegter Durchgänge ausgebildet ist und zu einer Einzelreflektion der umgewandelten Strahlung fähig ist.Fig. 33 a lens for converting a diverging radiation into a quasi-parallel radiation (or for focusing a quasi-parallel radiation), said lens being designed as an aggregate of radially laid out passages and being capable of individually reflecting the converted radiation.

Am besten geeignete Verfahren zur Durchführung der ErfindungMost suitable method for carrying out the invention

Wie oben in der Beschreibung der vorliegenden, sich mit einer Vorrichtung zur Bilderzeugung eines Objektes befassenden Erfindung angegeben, ist die genannte Vorrichtung in der Lage, ein Direktschattenbild in der durch das Objekt geleiteten Strahlung zu erzeugen und ein Bild in Form einer Verteilung der Strahlungsintensität, die durch das Objekt gestreut oder in der Substanz erregt wird.As stated above in the description of the present invention, which relates to an apparatus for forming an image of an object, said apparatus is capable of forming a direct shadow image in of the radiation passed through the object and an image in the form of a distribution of the radiation intensity scattered by the object or excited in the substance.

Betrachtet man die Funktion der vorgeschlagenen Vorrichtung im Einzelnen, so wird, soweit die korrekte Verständlichkeit nicht beeinflusst wird, der Ausdruck "Objekt" um der Kürze willen angewandt anstatt des Ausdrucks "Einrichtung zur Anordnung des Objektes" (da es bei der Beschreibung der Funktion der Vorrichtung im Wesentlichen eher eine Wechselwirkung zwischen der Strahlung und dem Objekt selbst ist als eine Wechselwirkung mit der Einrichtung für seine Anordnung, obwohl es die besagte Einrichtung ist und nicht das Objekt, welche sich als die Einheit der Vorrichtung erweist).Considering the function of the proposed device in detail, as long as correct intelligibility is not affected, the term "object" is used for the sake of brevity instead of the term "device for arranging the object" (since in describing the function of the device it is essentially an interaction between the radiation and the object itself rather than an interaction with the device for its arrangement, although it is the said device and not the object which turns out to be the unit of the device).

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß vor hergehenden der oben genannten Fälle wird in Fig. 1 gezeigt, worin ein Objekt 2 von einem quasi parallelen Teilchenstrom bestrahlt wird (Einrichtungen zur Erzeugung des genannten Stroms, z. B. ein Synchrotron, wurden in der Zeichnung weggelassen). Die durch das Objekt 2 geleitete Strahlung wird auf eine Bilderzeugungseinrichtung 4 mittels einer bildverkleinernden Halblinse 3 übertragen. Wie oben angegeben ermöglicht dies, die Bestrahlungsdosis des Objektes zu vermindern ohne die Strahlungsintensität zu reduzieren, was aufgrund der Strahlungskonzentration möglich wird, die zustande kommt, wenn die Bildgröße durch die Halblinse 3 verkleinert wird. Als Einrichtung 4 kann jeder Strahlungsempfänger (Detektor) verwendet werden, mit dem man in der Lage ist, das ermittelte Bild zu visualisieren (z. B. eine mit einem Film bestückte Filmspule, ein Röntgenbildverstärker, usw.; siehe insbesondere "Physics of image visualization in medicine", herausgegeben von S. Webb, Moskau Mir PH, 1991, Band 1 (russische Übersetzung).An embodiment of the device according to the previous of the above-mentioned cases is shown in Fig. 1, wherein an object 2 is irradiated by a quasi-parallel particle stream (means for generating said stream, e.g. a synchrotron, have been omitted from the drawing). The radiation passed through the object 2 is transmitted to an image forming device 4 by means of an image-reducing half-lens 3. As stated above, this enables the irradiation dose of the object to be reduced without reducing the radiation intensity, which is possible due to the radiation concentration that occurs when the image size is reduced by the half-lens 3. As device 4, any radiation receiver (detector) can be used that is able to visualize the acquired image (e.g. a film reel loaded with film, an X-ray image intensifier, etc.; see in particular "Physics of image visualization in medicine", edited by S. Webb, Moscow Mir PH, 1991, Volume 1 (Russian translation).

Bei Einhaltung der BedingungIf the condition is met

θ&sub1; ≤ (d&sub1;/d&sub2;)θ&sub2;?1 ? (d1 /d2 )?2

wobeiwhere

θ&sub1; die Divergenz eines quasi parallelen Strahls darstellt;θ1 represents the divergence of a quasi-parallel beam;

θ&sub2; die Divergenz der aus der Halblinse 3 austretenden Strahlung darstellt; undθ2 represents the divergence of the radiation emerging from the half lens 3; and

do, d&sub1; die Eingangs- bzw. Ausgangsdurchmesser der Halblinse 3 darstellen wird der Mindestverlust bei der übertragenen Strahlung erreicht. Dies ermöglicht die Stromverminderung der Bestrahlungsquelle und die Verminderung der Objektbestrahlungsdosis.do, d1 represent the entrance and exit diameters of the half lens 3 the minimum loss of transmitted radiation is achieved. This allows the current of the irradiation source to be reduced and the object irradiation dose to be reduced.

Wird das Objekt 2 einer aus einer Quelle 1 mit endlichen Abmessungen austretenden Strahlung ausgesetzt und wird eine divergierende Strahlung (Fig. 2) erzeugt, die, nachdem sie durch das Objekt 2 geleitet wurde, auf die Bilderzeugungseinrichtung 4 mit Hilfe der asymmetrischen Linse 3 übertragen wird, die, wie im vorhergehenden Fall die Bildgröße verkleinert, muss die folgende Bedingung erfüllt werden:If the object 2 is exposed to radiation emerging from a source 1 of finite dimensions and a diverging radiation (Fig. 2) is generated which, after being passed through the object 2, is transmitted to the image forming device 4 by means of the asymmetric lens 3 which, as in the previous case, reduces the image size, the following condition must be met:

b/f = (d&sub1;/do)θ&sub2;,b/f = (d1 /do)?2 ,

wobeiwhere

b den Durchmesser der Ausgangsöffnung der Strahlungsquelle 1 darstellt;b represents the diameter of the exit aperture of the radiation source 1 ;

f die Entfernung zwischen der Strahlungsquelle 1 und dem Objekt 2 darstellt;f represents the distance between the radiation source 1 and the object 2 ;

do, d&sub1; den Eingangs- bzw. Ausgangsdurchmesser der asymmetrischen Linse 3 darstellen; unddo, d1 represent the entrance and exit diameters of the asymmetric lens 3; and

θ&sub2; die Divergenz der aus der asymmetrischen Linse 3 austretenden Strahlung darstellt, die an der Bilderzeugungseinrichtung 4 einfällt.θ2 represents the divergence of the radiation emerging from the asymmetric lens 3 and incident on the image forming device 4.

Zur Erzeugung eines vergrößerten Bildes eines inneren Bestandteils 6 des Objektes 2 (Fig. 3) wird die aus der Quelle 1 austretende Strahlung auf den genannten Bestandteil 6 mittels einer Linse 5 fokussiert. Die Entfernung der Bilderzeugungseinrichtung 4 vom Objekt 2 hängt in diesem Fall vom gewünschten Bildvergrößerungsgrad ab.To produce an enlarged image of an internal component 6 of the object 2 (Fig. 3), the radiation emerging from the source 1 is focused on said component 6 by means of a lens 5. The distance of the image generating device 4 from the object 2 in this case depends on the desired degree of image magnification.

Informationen über das Objekt können in divergenten Strahlen (Fig. 4) erhalten werden; in diesem Fall befindet sich hinter dem Objekt 2 ein System konvergierender Linsen 3, während sich hinter dem genannten System die Bilderzeugungseinrichtung 4 in Form eines Mosaikmusters befindet, das von dem Halblinsensystem 3 gebildet wird, während sich die Strahlungsquelle 1 am Brennpunkt des genannten Systems befindet. In diesem Fall muss die Beziehung (2) für jede der Halblinsen 3 gelten. Eine derartige Ausführung der Vorrichtung findet insbesondere in der Mammographie Anwendung.Information about the object can be obtained in divergent rays (Fig. 4); in this case, behind the object 2 there is a system of converging lenses 3, while behind said system there is the image forming device 4 in the form of a mosaic pattern formed by the half-lens system 3, while the radiation source 1 is located at the focal point of said system. In this case, the Relation (2) applies to each of the half lenses 3. Such an embodiment of the device is used in particular in mammography.

Nach einem der Ausführungsbeispiele wird das Bild des Objektes 2 mit Hilfe einer divergierenden Linse 7 am Brennpunkt übertragen, an dem sich die Strahlungsquelle 1 (Fig. 5) befindet. In dem genannten Ausführungsbeispiel setzen sich die Bestandteile der Linse 7 aus konischen Durchgängen zusammen, die sich in Richtung der Bilderzeugungseinrichtung 4 konisch erweitern. Die räumliche Auflösung eines solchen optischen Systems nähert sich dem Durchmesser des Übertragungsdurchgangs am Linseneingang.According to one of the embodiments, the image of the object 2 is transmitted with the help of a diverging lens 7 at the focal point at which the radiation source 1 (Fig. 5) is located. In the embodiment mentioned, the components of the lens 7 are made up of conical passages that widen conically in the direction of the image generating device 4. The spatial resolution of such an optical system approaches the diameter of the transmission passage at the lens entrance.

Die Strahlung kann Filtrierung unterzogen werden, bevor das Objekt, unter Verwendung einer weiteren sich vor dem Objekt 2 befindlichen konischen Linse 7' und einer sekundären sich im Objekt 2 ergebenden Streustrahlung mit Hilfe der Linse 7 (Fig. 6), die eine verbesserte Version eines medizinischen Rasters ist, unterdrückt wird.The radiation may be subjected to filtering before the object, using a further conical lens 7' located in front of the object 2 and a secondary scattered radiation arising in the object 2 is suppressed by means of the lens 7 (Fig. 6), which is an improved version of a medical grid.

Eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der vorgeschlagenen Vorrichtung, vorwiegend zur Verwendung in der Angiographie gedacht, ist aus den Fig. 7 bis 9 ersichtlich.A number of embodiments of the proposed device, primarily intended for use in angiography, are shown in Figs. 7 to 9.

In einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 strahlt die Strahlungsquelle Photonen mit zwei Kα Spektrallinien aus (in der Angiographie liegen diese Linien über und unter der Iodabsorptionslinie, d. h. in der Nähe von 33 keV). Ein drehbares Fenster ist mit einem Filter ausgefüllt, der in einem Augenblick eine der oben genannten Linien absorbiert und die andere Linie durchlässt und im nächsten Augenblick seine Wirkung umkehrt. Das genannte Fenster kann auch hinter der Linse angeordnet sein. Eine Linse 10 macht den Strahl quasi parallel und schneidet gleichzeitig aufgrund einer darin vorhandenen Krümmung den harten, aus der Röntgenröhre ausgestrahlten Strahlungsbestandteil ab.In an embodiment according to Fig. 7, the radiation source emits photons with two Kα spectral lines (in angiography, these lines lie above and below the iodine absorption line, i.e. in the vicinity of 33 keV). A rotating window is filled with a filter which absorbs one of the above-mentioned lines at one moment and lets the other line through, and reverses its effect at the next moment. The window mentioned can also be arranged behind the lens. A lens 10 makes the beam quasi-parallel and at the same time, due to a curvature present in it, cuts off the hard radiation component emitted from the X-ray tube.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, worin zum Abschneiden der harten Strahlungskomponente ein Satz 11 paralleler Kapillaren verwendet wird, der sich hinter einer einen quasi parallelen Strahl bildenden Halblinse 9 befindet.Fig. 8 shows an embodiment of the device in which a set 11 of parallel capillaries is used to cut off the hard radiation component, which is located behind a half-lens 9 forming a quasi-parallel beam.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 9) wird das Bild mit Hilfe von zwei Halblinsen 9, 9', zwei Kristall-Monochromatoren 12, 12' und zwei Bilderzeugungseinrichtungen übertragen. In diesem Fall wird eine der Kα Spektrallinien übertragen und mittels des Kristall-Monochromators 12 und der Bilderzeugungseinrichtung 4 reproduziert und die andere Kα Spektrallinie mittels des Kristall-Monochromators 12' und der Bilderzeugungseinrichtung 4'.In a further embodiment (Fig. 9), the image is formed by means of two half lenses 9, 9', two crystal monochromators 12, 12' and two In this case, one of the Kα spectral lines is transmitted and reproduced by means of the crystal monochromator 12 and the image forming device 4 and the other Kα spectral line is transmitted and reproduced by means of the crystal monochromator 12' and the image forming device 4'.

Es sind Schutzabschirmungen 13, 13' vorgesehen, damit die aus der Quelle 1 austretende Strahlung nicht direkt auf das Objekt 2 trifft.Protective shields 13, 13' are provided so that the radiation emerging from the source 1 does not directly hit the object 2.

Die Halblinsen 9, 9' bilden quasi parallele Strahlen, während die Kristall-Monochromatoren 12, 12' eine monochromatisierte Strahlung entsprechend einer der genannten Kα Spektrallinien zur Verfügung stellt. In allen drei oben beschriebenen Ausführungsbeispielen (Fig. 7 bis 9) kann eine weitere Linse vor jeder Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei die genannte Linse beabsichtigt, die Bildgröße zu verkleinern und auch dazu dient, die Bestrahlungsdosis für den Patienten zu vermindern. Um eine wirksame Verminderung der Bestrahlungsdosis zu erreichen, muss die Strahldivergenz θ&sub1; vor dem Patienten die Bedingung:The half lenses 9, 9' form quasi-parallel beams, while the crystal monochromators 12, 12' provide monochromatized radiation corresponding to one of the Kα spectral lines mentioned. In all three embodiments described above (Figs. 7 to 9), a further lens can be provided in front of each image generating device, said lens being intended to reduce the image size and also serving to reduce the radiation dose for the patient. In order to achieve an effective reduction in the radiation dose, the beam divergence θ1 in front of the patient must satisfy the condition:

θ&sub1; = θc(d&sub1;/do)² erfüllen, wobei θc den kritischen Reflektionswinkel mit der Energie E = 33 keV und der Faktor (d&sub1;/do)² das Verhältnis zwischen den Ausgangs- und Eingangsquerschnittsflächen der Linse darstellt.θ1 = θc(d1/do)², where θc is the critical reflection angle with energy E = 33 keV and the factor (d1/do)² is the ratio between the output and input cross-sectional areas of the lens.

Die zwei daraus resultierenden Röntgenbilder (die sich in der Vorrichtung gemäß den Fig. 7, 8 in regelmäßigen Zeitabständen abwechseln oder in der Vorrichtung gemäß Fig. 9 gleichzeitig vorhanden · sind) werden gemeinsam unter Anwendung der Subtraktionsmethode mit dem sich ergebenden unterdrückten Hintergrundsbild verarbeitet, worin die Objektbestandteile, die für das Bedienungspersonal von Interesse sind, beispielsweise Blutgefäße, leichter erkennbar sind.The two resulting X-ray images (which alternate at regular intervals in the device according to Figs. 7, 8 or are present simultaneously in the device according to Fig. 9) are processed together using the subtraction method with the resulting suppressed background image, in which the object components that are of interest to the operating personnel, for example blood vessels, are more easily recognizable.

Gemäß einer der Varianten einer praktischen Anwendung der vorgeschlagenen Vorrichtung, worin ein Bild mit Hilfe der durch das Objekt geleiteten Strahlung erzeugt wird, fokussiert die Strahlung unter Verwendung der Linse 5 auf die innere Komponente 6 des Objektes 2, welche das Ziel der Untersuchung darstellt, z. B. ein Tumor (Fig. 10). Die Bilderzeugungseinrichtung 4 befindet sich dem Objekt 2 gegenüber auf der optischen Achse der Linse 5. Die Strahlungsquelle 1, die Linse 5 und die Bilderzeugungseinrichtung 4 sind im Verhältnis zueinander stationär angeordnet, allerdings ist ein System, das sie gemeinsam bilden, um das Zentrum drehbar, welches in Wirklichkeit der Punkt 6 der Strahlungsfokussierung ist. Die Strahlungsquelle 1 und die Bilderzeugungseinrichtung 4 sind über die kugelförmigen Flächen der entsprechenden Radien bewegbar (eine solche Fläche 14 für die Strahlungsquelle 1 ist in Fig. 10 gestrichelt angezeigt). Aufgrund einer derartigen Bewegung konzentriert sich die Strahlung konstant beispielsweise auf den Tumor 6, dessen Bild erzeugt werden soll, während die den Tumor umgebenden Gewebe der Strahleneinwirkung nur für eine gewisse Zeitspanne während des Beobachtungsvorgangs ausgesetzt sind.According to one of the variants of a practical application of the proposed device, wherein an image is formed by means of radiation passed through the object, the radiation is focused using the lens 5 on the inner component 6 of the object 2, which is the target of the examination, e.g. a tumor (Fig. 10). The image forming device 4 is located opposite the object 2 on the optical axis of the lens 5. The radiation source 1, the lens 5 and the image forming device 4 are arranged stationary in relation to each other, however, a system which they jointly form is provided for the center, which is in reality the point 6 of radiation focusing. The radiation source 1 and the image generating device 4 are movable over the spherical surfaces of the corresponding radii (such a surface 14 for the radiation source 1 is shown in dashed lines in Fig. 10). Due to such a movement, the radiation is constantly concentrated, for example, on the tumor 6 whose image is to be generated, while the tissues surrounding the tumor are exposed to the radiation only for a certain period of time during the observation process.

Fig. 11 zeigt eine Ausführung der Vorrichtung in dem Fall, wo zur Bilderzeugung eine sekundäre Strahlung verwendet wird, die durch das Objekt gestreut oder darin durch die aus der Quelle austretende Strahlung erregt wird. In der Zeichnung der genannten Figur fokussiert die Linse 5 die aus der Quelle 1 austretende Strahlung auf eine der Komponenten des Objektes 2 und eine auf die gleichen Bestandteile von der Eingangsseite aus fokussierte Linse 15 überträgt die sekundäre Strahlung auf die Bilderzeugungseinrichtung 4. Aufgrund der Bewegung eines aus der Strahlungsquelle 1 und den Linsen 5, 15 bestehenden Systems in Bezug auf das Objekt 2 (wobei die gegenseitige Anordnung der genannten Komponenten unbeeinträchtigt bleibt) oder aufgrund der Verschiebung des Objektes im Verhältnis zum genannten System wird das Abtasten des Objektes mit einem gemeinsamen Brennpunkt der Linsen 5 und 15 möglich, wodurch man mittels der Bilderzeugungseinrichtung 4 ein Verteilungsmuster der Objekteigenschaften erzeugen kann, die die Parameter der sekundären Strahlung beeinflussen. Eine derartige Formgestaltung trägt dazu bei, sowohl das Problem der Lokalität zu lösen als auch den Hintergrund zu unterdrücken, der sich aus der gestreuten Strahlung ergibt, was zur Sensitivität des Verfahrens beiträgt. Dieses besondere Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Vorrichtung wird zweckmäßig zur Präzisionsortung der Lage oder der Position von Defekten verwendet, zur Ortung schwerer Komponenten usw.Fig. 11 shows an embodiment of the device in the case where secondary radiation is used for image formation, which is scattered by the object or excited therein by the radiation emerging from the source. In the drawing of the said figure, the lens 5 focuses the radiation emerging from the source 1 onto one of the components of the object 2, and a lens 15 focused on the same components from the input side transmits the secondary radiation to the image forming device 4. Due to the movement of a system consisting of the radiation source 1 and the lenses 5, 15 in relation to the object 2 (the mutual arrangement of the said components remains unaffected) or due to the displacement of the object in relation to the said system, scanning of the object with a common focus of the lenses 5 and 15 becomes possible, whereby by means of the image forming device 4 one can generate a distribution pattern of the object properties that affect the parameters of the secondary radiation. Such a design helps to both solve the problem of locality and suppress the background resulting from the scattered radiation, which contributes to the sensitivity of the method. This particular embodiment of the proposed device is suitably used for precision location of the location or position of defects, for locating heavy components, etc.

Die Fig. 12 bis 14 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Verwendung bei der Bilderzeugung eines Objektes mit Hilfe der darin erregten Strahlung.Figures 12 to 14 show an embodiment of the proposed device for use in image formation of an object with the aid of the radiation excited therein.

Sekundäre Röntgenstrahlung kann unter Verwendung eines Elektronen- oder Ionenstrahles 16 im Objekt 2 erregt werden (in dessen Bereich insbesondere eine Probe des zu untersuchenden Materials oder der zu untersuchenden Substanz liegen kann), wobei die genannte Strahlung an der Bilderzeugungseinrichtung 4 mit Hilfe einer Halblinse 17 (Fig. 12) gesammelt werden kann.Secondary X-rays can be excited using an electron or ion beam 16 in the object 2 (in the area of which a sample of the material or substance to be examined can be located), whereby said radiation can be collected at the image generating device 4 with the aid of a half lens 17 (Fig. 12).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (Fig. 13) wird die durch die Halblinse 17 gesammelte Strahlung auf einen Monochromator 12 und weiter an die Bilderzeugungseinrichtung 4 geleitet.According to a further embodiment of the device (Fig. 13), the radiation collected by the half lens 17 is directed to a monochromator 12 and further to the image generating device 4.

Die Strahlung kann effizient monochromatisiert werden indem eine konische Halblinse 18 und ein doppelt gekrümmter Kristall-Monochromator 19 (Fig. 14) verwendet werden.The radiation can be efficiently monochromatized by using a conical half lens 18 and a double-curved crystal monochromator 19 (Fig. 14).

Zwei weitere spezifische Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Erfindung sorgen für eine Bilderzeugung unter Einsatz einer Compton- Rückstreustrahlung.Two further specific embodiments of the proposed invention provide for image formation using Compton backscatter radiation.

Gemäß einem vorhergehenden Ausführungsbeispiel (Fig. 15) wird ein von der Halblinse 9 gebildeter (oder direkt von einer Synchrotron-Quelle erhaltener) quasi paralleler Strahl auf das Objekt 2 gerichtet. Eine Rückstreustrahlung richtet sich über einen aus einem System gerader Kapillaren bestehenden Kollimator 20 auf die Bilderzeugungseinrichtung 4.According to a previous embodiment (Fig. 15), a quasi-parallel beam formed by the half-lens 9 (or obtained directly from a synchrotron source) is directed onto the object 2. A backscattered radiation is directed onto the image generating device 4 via a collimator 20 consisting of a system of straight capillaries.

Gemäß letzterem Ausführungsbeispiel (Fig. 16) wird die von der Quelle 1 erzeugte Strahlung über die Linse 5 auf das Objekt 2 fokussiert, insbesondere auf seine innere Komponente 6. Eine aus konischen Kapillaren bestehende Linse 21 fokussiert auf den gleichen Punkt, wobei die Bilderzeugungseinrichtung 4 hinter der Linse 21 angeordnet ist. Je nach der jeweiligen Situation, kann das Objekt von einem Strahl abgetastet werden (in welchem Fall ein aus der Strahlungsquelle 1, der Linse 5, der Linse 21 und der Bilderzeugungseinrichtung bestehendes System im Verhältnis zum Objekt als integrale Einheit bewegbar ist), oder umgekehrt, das Objekt in Bezug auf die vorgenannten Komponenten der Vorrichtung bewegbar ist.According to the latter embodiment (Fig. 16), the radiation generated by the source 1 is focused via the lens 5 onto the object 2, in particular onto its inner component 6. A lens 21 consisting of conical capillaries focuses on the same point, with the image forming device 4 arranged behind the lens 21. Depending on the situation, the object can be scanned by a beam (in which case a system consisting of the radiation source 1, the lens 5, the lens 21 and the image forming device is movable relative to the object as an integral unit), or conversely, the object is movable relative to the aforementioned components of the device.

In beiden Fällen befinden sich alle Komponenten der Vorrichtung im gleichen Halbraum im Verhältnis zum Objekt. Die Einrichtung zur Anordnung des Objektes kann als ein Hilfsmittels vorliegen, welches den Kontakt mit dem Objekt herstellt, z. B. eine gemeinsam mit den anderen Komponenten der Vorrichtung in Bezug auf das Objekt bewegbare Sonde.In both cases, all components of the device are located in the same half-space in relation to the object. The device for arranging the object can be an aid that facilitates contact with the object, e.g. a probe that can be moved together with the other components of the device in relation to the object.

Um eine Verschiedenheit von Objekten, einschließlich medizinische Diagnosen, zu analysieren, kann man wirksam eine polarisierte Strahlung einsetzen. Eine planpolarisierte, quasi parallele Strahlung z. B. von einer Synchrotronquelle aus, fokussiert auf die innere Komponente 6 des Objektes 2 mittels einer Linse 22, die aus quadratischen Mono- oder Polykapillaren aufgebaut ist, deren Wände alle gleich ausgerichtet sind (Fig. 17). Eine weitere Linse 24 arbeitet paarweise mit der Linse 22, während sich die Bilderzeugungseinrichtung 4' hinter der Linse 24 befindet.To analyze a variety of objects, including medical diagnoses, one can effectively use polarized radiation. Plane-polarized, quasi-parallel radiation, for example from a synchrotron source, is focused on the inner component 6 of the object 2 by means of a lens 22 constructed of square mono- or polycapillaries, the walls of which are all aligned in the same way (Fig. 17). Another lens 24 works in pairs with the lens 22, while the image generating device 4' is located behind the lens 24.

Eine weitere Bilderzeugungseinrichtung 4 befindet sich hinter der konischen Linse 23, deren optische Achse rechtwinklig zu einer gemeinsamen optischen Achse der Linsen 23 und 24 ist und die parallel zum Vektor eines durch die planpolarisierte Strahlung erzeugten Magnetfeldes liegt. Die konische Linse 23 ist auf den gleichen inneren Punkt des Objektes fokussiert wie die Linsen 22 und 24. Gemäß einer derartigen Ausführung werden zwei Bilder in der Vorrichtung erzeugt, von denen eines von der Einrichtung 4' unter Verwendung der durch das Objekt weitergeleiteten Strahlung gebildet wird und das andere von der Einrichtung 4 unter Verwendung der Streustrahlung. Ein weiteres Paar ähnlicher Komponenten kann im Verhältnis zur Linse 23 und der Bilderzeugungseinrichtung 4, die die Vorrichtung aufschlussreicher macht, symmetrisch angeordnet werden.A further image forming device 4 is located behind the conical lens 23, the optical axis of which is perpendicular to a common optical axis of the lenses 23 and 24 and which is parallel to the vector of a magnetic field generated by the plane-polarized radiation. The conical lens 23 is focused on the same inner point of the object as the lenses 22 and 24. According to such an embodiment, two images are generated in the device, one of which is formed by the device 4' using the radiation transmitted through the object and the other by the device 4 using the scattered radiation. Another pair of similar components can be arranged symmetrically in relation to the lens 23 and the image forming device 4, which makes the device more informative.

Zu betonen ist, dass eine Möglichkeit des Abtastens mit dem Linsenbrennpunkt innerhalb des Objektes fundamental neue Möglichkeiten bei der Diagnose verschiedener Objekte, einschließlich einer medizinischen Diagnose, eröffnet. Es handelt sich in der Tat um den Beginn einer neuen Art Mikroskopie, bei der sich der Brennpunkt einer Quelle sozusagen innerhalb des Objektes befindet. Ferner verringert sich die geometrische Bildunschärfe der Quelle wesentlich. Eine derartige Bildunschärfe wird normalerweise durch die folgende herkömmliche Formel ausgedrückt:It should be emphasized that the possibility of scanning with the lens focus inside the object opens up fundamentally new possibilities in the diagnosis of various objects, including medical diagnosis. It is in fact the beginning of a new type of microscopy, in which the focus of a source is, so to speak, inside the object. Furthermore, the geometric image blur of the source is significantly reduced. Such image blur is usually expressed by the following conventional formula:

Ur = bds/If,Ur = bds/If,

wobeiwhere

b die Größe des Objektes, If die Entfernung zwischen Objekt und Röhrenbrennpunkt und ds den Abstand zwischen Objekt und Detektor darstellt.b is the size of the object, If is the distance between the object and the tube focus and ds is the distance between the object and the detector.

Befindet sich die Quelle außerhalb des Objektes, sind die Werte ds und If vergleichbar und der Wert von Ur nähert sich dem von b, d. h. die Auflösung nähert sich der Quellengröße. Befindet sich der Linsenbrennpunkt in nächster Nähe vom Defekt im Objekt, kann der Wert von ds sehr niedrig sein; folglich erhöht sich die Auflösung. In diesem Fall ergibt sich eine fundamental neue Möglichkeit, d. h. eine große Zunahme der räumlichen Dimensionen des zu untersuchenden Defektes.If the source is outside the object, the values of ds and If are comparable and the value of Ur approaches that of b, i.e. the resolution approaches the source size. If the lens focus is in close proximity to the defect in the object, the value of ds can be very low; consequently, the resolution increases. In this case, a fundamentally new possibility arises, i.e. a large increase in the spatial dimensions of the defect to be examined.

Wie oben angegeben, besitzen axial-symmetrische Linsen Interferenzeigenschaften, d. h. die genannten Linsen haben ein zentrisches Maximum, sowie sekundäre Maxima und Minima. Die Breite der zentrischen Maxima nähert sich dem Durchmesser des Strahlungsdurchgangs, z. B. dem Kapillarendurchmesser. Eine Gesamtintensität im zentrischen Maximum ist direkt proportional zu N²c, wobei Nc die Anzahl der Kapillaren in der Linse darstellt. Somit können solche Linsen wirkungsvoll zum Einholen von Informationen über das Defekte aufweisende Objekt eingesetzt werden.As stated above, axially symmetric lenses have interference properties, i.e. the mentioned lenses have a centric maximum, as well as secondary maxima and minima. The width of the centric maxima approaches the diameter of the radiation passage, e.g. the capillary diameter. A total intensity in the centric maximum is directly proportional to N²c, where Nc represents the number of capillaries in the lens. Thus, such lenses can be used effectively to obtain information about the object having defects.

Wenn beispielsweise der Defekt Nq Kapillaren überschattet, wird die Intensität im zentrischen Maximum nahezu proportional (Nc-Nq)². Mit dieser quadratischen Beziehung hat man die Möglichkeit, selbst kleinere Defekte, selbst im Bezug auf das Objekt kleinere Defekte, sehr wirksam zu beobachten. Beispielsweise kann man während des Abtastens verschiedener Zonen im Objekt und beim darauffolgenden Abziehen der Intensitätswerte voneinander in den zentrischen Maxima (die sogenannte Subtraktionsmethode) leicht die Gegenwart des Defektes und seine Lage feststellen.For example, if the defect Nq overshadows capillaries, the intensity in the centric maximum becomes almost proportional (Nc-Nq)². This quadratic relationship makes it possible to very effectively observe even small defects, even small defects in relation to the object. For example, by scanning different zones in the object and then subtracting the intensity values from each other in the centric maxima (the so-called subtraction method), one can easily determine the presence of the defect and its location.

Hohe Energieauflösung kann durch die Verwendung einer Vorrichtung erreicht werden, in der auf die Einrichtung zur Anordnung des Objektes (Probe) eine Linse mit Axialsymmetrie folgt. Eine derartige Linse ist zu einer sehr hochgradigen Energieauflösung fähig. Sollte es beispielsweise erforderlich sein, eine Energieauflösung auf der optischen Linsenachse bis zu einem bestimmten Grad ΔE im Bereich einer bestimmten Energie E zu erreichen, so entspricht eine räumliche Auflösung Δf = fΔE/E der genannten Energieauflösung, wobei f die Linsenbrennweite für die Energie E darstellt.High energy resolution can be achieved by using a device in which the device for arranging the object (sample) is followed by a lens with axial symmetry. Such a lens is capable of very high energy resolution. For example, if it is required to achieve energy resolution on the optical lens axis up to a certain degree ΔE in the range of a certain energy E, a spatial resolution Δf = fΔE/E corresponds to the energy resolution mentioned, where f is the lens focal length for the energy E.

In einem zum Einsatz in der Wissenschaft und bei Analyseninstrumenten und Vorrichtungen angepassten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung werden Röntgenstrahlen zum Erhalt von Informationen über die elementare Zusammensetzung der Probe eingesetzt. Bei der Fluoreszenzanalyse erregt ein primärer Röntgenstrahl Kennlinien und die elementare Zusammensetzung der Probe wird durch Analyse der genannten Linien reproduziert. In der Regel werden in diesem Fall zwei Methoden angewandt, nämlich Feindispersionsanalyse gegen Wellenlängen, da Braggsche Diffraktion verwendet wird, oder Energiedispersionsanalyse, bei der das Energiespektrum sekundärer Teilchen gemessen wird.In an embodiment of the device adapted for use in science and in analytical instruments and devices, X-rays are used to obtain information about the elemental composition of the sample. In fluorescence analysis, a primary X-ray beam excites characteristics and the elemental composition of the sample is reproduced by analyzing said lines. Usually, two methods are used in this case, namely fine dispersion analysis against wavelengths, since Bragg diffraction is used, or energy dispersion analysis, in which the energy spectrum of secondary particles is measured.

In beiden Fällen bietet die Verwendung der Linsen der vorgeschlagenen Vorrichtung offensichtliche Vorteile. Beispielsweise tritt bei der Durchführung von Diffraktionsmessungen, bei denen von einer Röntgenstrahlröhre erzeugte Röntgenstrahlen als Ausgangsstrahlen eingesetzt werden, ein Verlust an Strahlungsintensität in der Größenordnung von 6-7 auf. Dies hat mit der Tatsache zu tun, dass nur jene Photonen verwendet werden, die die Braggsche Bedingung erfüllen, d. h. die Photonen sollten eine Divergenz von 10&supmin;³ bis 10&supmin;&sup4; rad aufweisen, je nach verwendetem Kristalltyp.In both cases, the use of the lenses of the proposed device offers obvious advantages. For example, when performing diffraction measurements using X-rays generated by an X-ray tube as output rays, a loss of radiation intensity of the order of 6-7 occurs. This is due to the fact that only those photons that satisfy the Bragg condition are used, i.e. the photons should have a divergence of 10-3 to 10-4 rad, depending on the type of crystal used.

Tomographen haben bei der modernen Diagnose sehr weit verbreitete Anwendung gefunden, obwohl sie eine Reihe inhärenter Nachteile aufweisen, nämlich hohe Bestrahlungsdosis und die Tatsache, dass ihre räumliche Auflösung stets weit weniger als ausreichend gut ist, wobei beide genannten Nachteile zusammenhängen. Versucht man beispielsweise, die Auflösung zu verdoppeln, dann muss die Bestrahlungsdosis um das 16-Fache erhöht werden. Aus diesem Grund ist ein Auflösungswert von einem bis zu einigen Millimetern bei den bisherigen Tomographen üblich.Tomographs have found widespread use in modern diagnosis, despite having a number of inherent disadvantages, namely high radiation dose and the fact that their spatial resolution is always far less than adequate, both of which are related. If, for example, one tries to double the resolution, the radiation dose must be increased by 16 times. For this reason, a resolution value of one to several millimeters is common in current tomographs.

Es ist Routinepraxis, ein kontinuierliches Spektrum von Bremsstrahlung zu verwenden, mit dem der Beginn der sogenannten "Härtewirkung" einhergeht, wobei härtere Photonen im Objekt in einem geringeren Maß als weichere absorbiert werden, weswegen man einigen Schwierigkeiten bei der Bildrekonstruktion begegnet, vor allem im Knochen- Muskelgrenzbereich.It is routine practice to use a continuous spectrum of bremsstrahlung, which is associated with the onset of the so-called "hardening effect", whereby harder photons are absorbed in the object to a lesser extent than softer ones, which is why some Difficulties were encountered in image reconstruction, especially in the bone-muscle interface.

Die oben genannten Schwierigkeiten können durch die Verwendung der hier vorgeschlagenen Vorrichtung überwunden werden. In diesem Fall kann die Tomographengestaltung bei der zweiten Tomographengeneration die gleiche sein, d. h. die Strahlungsquelle befindet sich vor dem Patienten während dahinter eine bildverkleinernde Linse und ein Detektor angeordnet sind (d. h. der Sensor der Bilderzeugungseinrichtung). Der Patient ist immobilisiert während die Strahlungsquelle, die Linse und der Detektor starr miteinander verbunden sind und den Körper des Patienten abtasten.The above-mentioned difficulties can be overcome by using the device proposed here. In this case, the tomograph design can be the same in the second generation of tomographs, i.e. the radiation source is located in front of the patient, while an image-reducing lens and a detector are arranged behind it (i.e. the sensor of the image generating device). The patient is immobilized while the radiation source, the lens and the detector are rigidly connected to one another and scan the patient's body.

Um sich des "Härteeffektes" zu entledigen, kann die aus der Quelle austretende Strahlung mittels verschiedener Verfahren monochromatisiert werden. Es kann beispielsweise eine Halblinse hinter der Strahlungsquelle angeordnet sein und eine Gruppe paralleler Kapillaren sich hinter der Halblinse befinden während der Einfallwinkel der von der Halblinse austretenden Strahlung zur genannten Gruppe eingestellt werden kann, wodurch das Strahlungsspektrum eingestellt wird.To get rid of the "hardness effect", the radiation emerging from the source can be monochromatized using various methods. For example, a half-lens can be arranged behind the radiation source and a group of parallel capillaries can be located behind the half-lens, while the angle of incidence of the radiation emerging from the half-lens to the said group can be adjusted, thus adjusting the radiation spectrum.

In heutigen Tomographen wird die Verteilungsdichte durch Aufzeichnung der Strahlung von der Quelle bis zum Strahlungsdetektor geschätzt. Um dabei Informationen über die Verteilungsdichte in dem einem oder anderen Abschnitt zu erhalten, muss in diesem Fall eine große Anzahl Bestrahlungen des Abschnittes (in der Regel über einhundert) unter verschiedenen Winkeln durchgeführt werden, wobei die Bestrahlungsdosis normalerweise 1R oder mehr beträgt. Die Situation lässt sich verbessern, wenn man die Compton-Streuung an der zu untersuchenden Stelle des Objektes gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Bestrahlungsabsorption aufzeichnet.In modern tomographs, the distribution density is estimated by recording the radiation from the source to the radiation detector. In this case, in order to obtain information about the distribution density in one or another section, a large number of irradiations of the section (usually more than a hundred) must be carried out at different angles, with the irradiation dose usually being 1R or more. The situation can be improved by recording the Compton scattering at the point of the object under investigation simultaneously with the recording of the radiation absorption.

Zu diesem Zweck wird der Brennpunkt des Röntgenstrahls auf die zu untersuchende Stelle gerichtet. Auf den gleichen Brennpunkt ist ein weiteres mit der vorgenannten Röntgenstrahllinse starr verbundenes Linsensystem (oder Kollimatorensystem) ausgerichtet. Ein derartiges System ist in der Lage, das Objekt in drei Richtungen abzutasten. Das zweite oben genannte Linsensystem ist mit Detektoren verbunden, die in der Lage sind, die Compton-Streuung aufzuzeichnen. Ein weiteres Detektorensystem befindet sich zur Aufzeichnung der Strahlungsabsorption hinter dem Objekt gegenüber der ersten Linse. Ein solches Tomographiesystem soll eine bessere Auflösung bei niedrigerer Bestrahlungsdosis zur Verfügung stellen. Die Anordnung der Vorrichtung, die das genannte Verfahren ausführt, ist ähnlich wie die in Fig. 17 gezeigte Anordnung.For this purpose, the focal point of the X-ray beam is directed at the area to be examined. Another lens system (or collimator system) rigidly connected to the aforementioned X-ray lens is directed at the same focal point. Such a system is able to scan the object in three directions. The second lens system mentioned above is connected to detectors that are able to record Compton scattering. Another detector system is located to record the radiation absorption behind the object opposite the first lens. Such a tomography system is intended to provide better resolution at a lower radiation dose. The arrangement of the device which carries out the said method is similar to the arrangement shown in Fig. 17.

Die praktische Anwendung der vorgeschlagenen Vorrichtung bei der medizinischen Diagnose kann zu einer drastisch verminderten Bestrahlungsdosis und einer hohen räumlichen Auflösung führen. Eine Verminderung der Bestrahlungsdosis lässt sich auf Grund von Filtrierung einer quasi parallelen Strahlung erreichen sowie auf Grund der Möglichkeit einer Bildübertragung mit Verkleinerung des zu untersuchenden Objektes.The practical application of the proposed device in medical diagnosis can lead to a drastically reduced radiation dose and a high spatial resolution. A reduction in the radiation dose can be achieved due to filtering of quasi-parallel radiation and due to the possibility of image transmission with a reduction in the size of the object under examination.

Röntgenschirme, Verstärkerschirme, Vidicons usw. haben eine Bilderzeugungsschwelle, die sich je nach Schirmtyp, Photonenenergie usw. ändert. Hier und im Folgenden wird die genannte Schwelle für Schätzungszwecke als n = 10&sup8; Photonen/cm² angenommen.X-ray screens, intensifying screens, vidicons, etc. have an image formation threshold that varies depending on the screen type, photon energy, etc. Here and in the following, the threshold mentioned is taken as n = 10⁸ photons/cm² for estimation purposes.

Das Objekt wird von einem parallelen Photonenstrahl bestrahlt. Hinter dem Objekt befindet sich eine Linse (bzw. eine Linsenserie), die zur Fokussierung der Strahlung angepasst ist; hinter der genannten Linse oder der Linsenserie befindet sich ein Schirm. In der vorgeschlagenen Vorrichtung kann das Verhältnis des Eingangsdurchmessers zum Ausgangsdurchmesser 100 : 1 betragen.The object is irradiated by a parallel beam of photons. Behind the object there is a lens (or a series of lenses) adapted to focus the radiation; behind the said lens or series of lenses there is a screen. In the proposed device the ratio of the input diameter to the output diameter can be 100:1.

Für eine effiziente Fokussierung muss die Ausgangsstrahldivergenz δθ in diesem Fall δθ/θc = d&sub1;/do sein, d. h. do/d&sub1; = 100. Es ist deutlich, dass δθ/θc in der Größenordnung von 10&supmin;² sein sollte; wobei E = 20 keV, θc = 2·10&supmin;³ ist, d. h. mit Abmessungen, die um einen Faktor von 100, δθ = 2·10&supmin;&sup5; rad. verkleinert sind. In diesem Fall ist der Ausgangsbereich einer Einzelkapillare 10&sup4; mal verkleinert. Bei einer derartigen Fokussierung fällt eine Menge so gering wie die Hälfte der Photonenmenge, die das stumpfe Ausgangsende der Linse hinter dem Objekt erreicht hat, auf den Schirm ein.For efficient focusing, the output beam divergence δθ in this case must be δθ/θc = d₁/do, i.e. do/d₁ = 100. It is clear that δθ/θc should be of the order of 10⁻²; where E = 20 keV, θc = 2·10⁻³, i.e. with dimensions reduced by a factor of 100, δθ = 2·10⁻⁵ rad. In this case, the output area of a single capillary is 10⁴ times reduced. With such focusing, an amount as small as half the amount of photons that reached the blunt exit end of the lens behind the object falls on the screen.

In diesem besonderen Fall ist die Anzahl der für die Bilderzeugungsschwelle erforderlichen Photonen um einen Faktor von 1/2·10&supmin; &sup4; vermindert. Das bedeutet, dass in dem Fall, wo eine Linse hinter dem Objekt angeordnet ist, die Anzahl von auf das Objekt einfallenden Photonen um einen Faktor von 5000 vermindert werden kann. Gleichzeitig ist eine gute räumliche Auflösung erforderlich. Da die Auflösung zwei oder dreimal dem Kapillareneingangsdurchmesser entspricht, sollte sich der Kapillarendurchmesser für eine 100 Mikron Auflösung in der Größenordnung von 30 Mikron bewegen. In diesem Fall, mit um einen Faktor von 100 verminderten Abmessungen, sollte der Kapillarenausgangsdurchmesser in der Größenordnung von 0,3 Mikron sein. Der Konvergenzwinkel (bzw. konische Winkel) der Kapillaren bewegt sich in der Größenordnung von 2·10&supmin;&sup5; rad. und die Linsenlänge ist etwa 75 cm, vorausgesetzt, die Linse ist aus mehreren Kapillaren bzw. Polykapillaren aufgebaut. Es gibt zwei Beschränkungen für die Mindestgröße einer Kapillare, eine davon ist mit Diffraktion verbunden und ist unabhängig von der Photonenenergie, wobei die Grenzgröße C/ωp = 100 Å ist und wobei C die Lichtgeschwindigkeit darstellt und ωp die Plasmafrequenz (Langmuir). Die genannte Grenze ist klein und kann in diesem besonderen Fall ignoriert werden. Bei der anderen Beschränkung handelt es sich um das physische Bildverfahren. Die Photonenenergie wird auf dem Schirm der Bilderzeugungseinrichtung, d. h. im Detektor, in Elektronenenergie umgewandelt, die bei Dissipation Lichtquanten bildet, die das Bild eines Objektes erzeugen.In this particular case, the number of photons required for the image formation threshold is reduced by a factor of 1/2·10⊃min; ⊃4;. This means that in the case where a lens is placed behind the object, the number of photons incident on the object can be reduced by a factor of 5000. At the same time, a good spatial resolution is required. Since the resolution is two or three times the capillary entrance diameter, for a 100 micron resolution the capillary diameter should be of the order of 30 microns. In this case, with dimensions reduced by a factor of 100, the capillary exit diameter should be of the order of 0.3 microns. The convergence angle (or conical angle) of the capillaries is of the order of 2 10-5 rad. and the lens length is about 75 cm, assuming that the lens is made up of several capillaries or polycapillaries. There are two constraints on the minimum size of a capillary, one of which is related to diffraction and is independent of the photon energy, the limiting size being C/ωp = 100 Å and where C is the speed of light and ωp is the plasma frequency (Langmuir). The limit mentioned is small and can be ignored in this particular case. The other limitation is the physical imaging process. The photon energy is converted on the screen of the imaging device, ie in the detector, into electron energy, which when dissipated forms light quanta that create the image of an object.

Maximale Auflösung ist in diesem Fall mit der Breite des Elektronenstrahls verbunden, der etwa 10 Mikron entspricht.Maximum resolution in this case is related to the width of the electron beam, which corresponds to about 10 microns.

Es soll S&sub1; einen Mindestbereich der Kapillaren am Ausgangsende vor dem Schirm bezeichnen, wobei der genannte Bereich von der endgültigen Elektronenstrahlungsbreite abhängt; S&sub1; = (10 um)² = 10&supmin;&sup6; cm². Wenn der Eingangsbereich der Kapillaren So entspricht, ist die Verminderung der Bestrahlungsdosis J J = aSo/S&sub1;, wobei a den Verlust der Strahlung darstellt, wenn diese durch eine konvergierende Kapillare geleitet wird, wobei der genannte Verlust ¹/&sub2; entspricht und So = 10&supmin;², J = 5000.Let S₁ designate a minimum area of the capillaries at the exit end in front of the screen, said area depending on the final electron beam width; S₁ = (10 µm)² = 10⁻⁶ cm². If the entrance area of the capillaries is So, the reduction in the irradiation dose J is J = aSo/S₁, where a represents the loss of radiation when it is passed through a converging capillary, said loss being equal to ¹/₂ and So = 10⁻², J = 5000.

Eine Mindestauflösung 1 entspricht dem Kapillareneingangsdurchmesser, multipliziert mit einem Faktor der Größenordnung 3, d. h. 1 = 0,3 mm in diesem spezifischen Fall.A minimum resolution of 1 corresponds to the capillary entrance diameter multiplied by a factor of the order of 3, i.e. 1 = 0.3 mm in this specific case.

Wenn So zunimmt, nimmt J folglich ebenfalls zu, doch 1 nimmt umgekehrt proportional zur Zunahme von So ab.Consequently, as So increases, J also increases, but 1 decreases inversely proportional to the increase in So.

In Fällen, wo kleine Bilder erzeugt werden sollen, nimmt J ab, weil es notwendig ist, Kapillaren mit kleinen Eingangsdurchmessern zu verwenden.In cases where small images are to be produced, J decreases because it is necessary to use capillaries with small entrance diameters.

Zum Beispiel, wenn es erforderlich ist, die Auflösung eines Bildes eines Tumors von ungefähr 1 mm Größe zu erhalten, müssen Kapillaren mit einem Durchmesser von etwa 0,3 mm verwendet werden, wobei J = 500 ist. Entsprechend ist für einen 0,3 mm großen Tumor J = 50.For example, if it is required to obtain the resolution of an image of a tumor of approximately 1 mm in size, capillaries with a diameter of approximately 0.3 mm must be used, where J = 500. Similarly, for a 0.3 mm tumor, J = 50.

Eine besondere Konstruktionseigenart, das Teil zumindest einer der Linsen des bei der vorgeschlagenen Einrichtung verwendeten optischen Systems ist (und immer, wenn das optische System eine Einzellinse besitzt, als inhärente Eigenart der genannten Einzellinse vorliegt) ist die Tatsache, wie weiter oben in der Beschreibung der vorliegenden Erfindungen angegeben, dass über den Querschnitt der genannten Linse Strahlungsdurchgänge gleichmäßig unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind. Eine derartige Eigenart haftet dem Aufbau der hier vorgeschlagenen Linse von Natur aus auch dann an, wenn die genannte Linse alleine oder als Bestandteil anderer Vorrichtungen verwendet wird, worin Ströme neutraler bzw. geladener Teilchen umgewandelt werden sollen.A particular design feature which is part of at least one of the lenses of the optical system used in the proposed device (and, whenever the optical system has a single lens, is present as an inherent feature of said single lens) is the fact, as stated above in the description of the present inventions, that radiation passages are evenly arranged across the cross-section of said lens while maintaining axial symmetry. Such a feature is inherent in the design of the lens proposed here, even when said lens is used alone or as a component of other devices in which streams of neutral or charged particles are to be converted.

Fig. 18 zeigt eine gleichmäßige Anordnung von Linsendurchgängen, worin eine Spiegelsymmetrie in Bezug auf die Querschnittsachsen X und Y vorliegt. In diesem Sonderfall tritt gleichzeitig eine zentrische Symmetrie hinsichtlich der Linsenlängsachse auf, die rechtwinklig zur Zeichnungsebene durch den Schnittpunkt der X und Y Achsen verläuft: jede zu untersuchende Komponente entspricht dem gleichen Bauteil, das auf einer geraden Linie liegt und durch die genannte Komponente verläuft und der genannte Punkt auf der anderen Seite des genannten Punktes (Symmetriemittelpunkt) im gleichen Abstand davon wie die betrachtete Komponente.Fig. 18 shows a uniform arrangement of lens passages, in which there is a mirror symmetry with respect to the cross-sectional axes X and Y. In this special case, a centric symmetry also occurs with respect to the lens longitudinal axis, which runs perpendicular to the drawing plane through the intersection point of the X and Y axes: each component to be examined corresponds to the same component that lies on a straight line and runs through the named component and the named point is on the other side of the named point (center of symmetry) at the same distance from it as the component under consideration.

Abgesehen vom Obengesagten zeigt Fig. 18 eine Rotationssymmetrie hinsichtlich der gleichen Achse wie die zentrische Symmetrie, d. h. bei 180º Drehung um die genannte Achse deckt sich die in der Zeichnung gezeigte Figur mit sich selbst.Apart from the above, Fig. 18 shows a rotational symmetry with respect to the same axis as the centric symmetry, i.e. when rotated 180º around said axis, the figure shown in the drawing coincides with itself.

Fig. 19 zeigt die Gegenwart einer Spiegelsymmetrie bei einer Bauweise, die Durchgänge mit querschnittsmäßig offenen Flächen ihrer Wände aufweist und von gekrümmten flachen Anordnungen 25 gebildet wird.Fig. 19 shows the presence of a mirror symmetry in a structure having passages with cross-sectionally open surfaces of their walls and formed by curved flat arrangements 25.

Fig. 20 zeigt eine geordnete Anordnung quadratischer Durchgänge über den Linsenquerschnitt unter Einhaltung der Rotationssymmetrie: bei Drehung um die Linsenlängsachse, die durch den Punkt 0 rechtwinklig zur Zeichnungsebene verläuft, deckt sich die in der Zeichnung abgebildete Figur mit sich selbst.Fig. 20 shows an ordered arrangement of square passages across the lens cross-section while maintaining rotational symmetry: when rotating around the lens longitudinal axis, which passes through point 0 at right angles to the drawing plane, the figure depicted in the drawing coincides with itself.

Wie in der obigen Beschreibung der Erfindung angegeben, schafft die in der Linse vorgesehene gleichmäßige Anordnung der Durchgänge über den Linsenquerschnitt unter Einhaltung der Axialsymmetrie die Voraussetzungen zum Einsetzen der Interferenzerscheinungen für die aus der Linse austretenden Teilchen. Dadurch wird man in die Lage versetzt, die Strahlung effizient zu fokussieren, selbst bei der einfachsten Ausführung der Linse, d. h. in Form einer Gruppe 26 (Fig. 21), die aus geraden parallelen Mono- bzw. Polykapillaren aufgebaut ist (den sogenannten "Kapillarenbalken"). Die Gegenwart von auf die Wände der Strahlungsdurchgänge aufgebrachten Beschichtungen ist in Fig. 21 gestrichelt angedeutet und wird in einer Reihe von Figuren im Folgenden beschrieben, wobei die von ihnen gespielte Rolle separat berücksichtigt wird. Je nach Länge der Gruppe 26, kann eine Einzel-, Doppel- oder Vielfachreflektion in jedem der Durchgänge 27 auftreten. Das Ergebnis ist ein Interferenzverhalten, das in einer Brennpunktebene 28 auftritt, die genau so weit vom Linsenausgangsende entfernt ist wie die Strahlungsquelle 1 vom Linseneingangsende, wobei das genannte Interferenzmuster einer graphischen Darstellung 29 (Fig. 21) von Strahlungsintensität I im Verhältnis zur X-Koordinate entspricht, wobei die genannte graphische Darstellung die Breite des Hauptmaximums zeigt, die ungefähr dem Durchmesser eines Einzeldurchgangs entspricht.As indicated in the above description of the invention, the uniform arrangement of the passages provided in the lens over the lens cross-section, while maintaining axial symmetry, creates the conditions for the onset of interference phenomena for the particles emerging from the lens. This makes it possible to focus the radiation efficiently, even in the simplest design of the lens, i.e. in the form of a group 26 (Fig. 21) made up of straight parallel mono- or polycapillaries (the so-called "capillary bar"). The presence of coatings applied to the walls of the radiation passages is indicated in dashed lines in Fig. 21 and is described in a series of figures below, with the role played by them being considered separately. Depending on the length of the group 26, a single, double or multiple reflection can occur in each of the passages 27. The result is an interference pattern occurring in a focal plane 28 which is exactly as far from the lens exit end as the radiation source 1 is from the lens entrance end, said interference pattern corresponding to a graphical representation 29 (Fig. 21) of radiation intensity I in relation to the X coordinate, said graphical representation showing the width of the main maximum which corresponds approximately to the diameter of a single passage.

Von der gleichen Größenordnung ist die Größe des Brennpunktes in anderen Linsenkonstruktionen mit gleichmäßig über den Linsenquerschnitt unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordneten Durchgängen. Nennenswert ist für Vergleichszwecke, dass bei Abwesenheit von Interferenzerscheinungen die Größe des Brennpunktes von der folgenden Größenordnung ist:The size of the focal point is of the same order of magnitude in other lens designs with passages evenly arranged over the lens cross-section while maintaining axial symmetry. For comparison purposes, it is worth noting that in the absence of interference phenomena, the size of the focal point is of the following order of magnitude:

If d + 2θcf,If d + 2θcf,

wobeiwhere

d die Querschnittsabmessung eines Einzeldurchgangs darstellt;d is the cross-sectional dimension of a single passage;

f die Brennweite darstellt; undf is the focal length; and

θc den kritischen äußeren Reflektionswinkel darstellt.θc represents the critical external reflection angle.

Um ein Beispiel anzugeben, mit der Teilchenenergie E = 8 keV hat der Winkel θc eine Größenordnung von 3·10&supmin;³ rad. Bei einem typischen Wert von f = 10 cm, gilt der folgende Ausdruck: If = d + 0,6 mm, d. h. der Fokussierungsgrad besser als 0,6 mm ist unerreichbar, selbst wenn die Durchgänge aus sehr feinen Kapillaren aufgebaut sind. Dadurch dass in der vorgeschlagenen Linse zur Interferenz Bedingungen vorgesehen sind, ist es möglich die genannte Beschränkung zu überwinden, mit dem Ergebnis, dass der Fokussierungsgrad einzig vom Durchgangsdurchmesser abhängt.To give an example, with the particle energy E = 8 keV, the angle θc has a magnitude of 3·10⊃min;³ rad. For a typical value of f = 10 cm, the following expression applies: If = d + 0.6 mm, i.e. the degree of focusing better than 0.6 mm is unattainable, even if the passages are made of very fine capillaries. By providing interference conditions in the proposed lens, it is possible to overcome the above limitation, with the result that the degree of focusing depends solely on the passage diameter.

Das auf Grund von Interferenz erzeugte Leistungsvermögen der vorgeschlagenen Linse wird mit technologischen Vorteilen, die dem Linsenaufbau eigen sind, verbunden, worin geordnet angeordnete Strahlungsdurchgänge in Wirklichkeit ein Aggregat ähnlicher, gleichmäßig unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordneter Module 30 sind (Fig. 22, 20).The interference-generated performance of the proposed lens is combined with technological advantages inherent in the lens structure, in which orderly arranged radiation passages are in reality an aggregate of similar modules 30 arranged uniformly while maintaining axial symmetry (Fig. 22, 20).

Die oben genannten Module können wiederum aus kleineren Modulen bestehen, die im Verhältnis zu den vorhergehenden, Module der zweiten Stufe sind, die in Wirklichkeit Module der ersten Stufe sind und so weiter.The above modules can in turn consist of smaller modules that are second-level modules relative to the previous ones, which are in fact first-level modules, and so on.

Die Fig. 22 zeigt kleinere Module 31, aus denen jedes der Module 30 gebaut ist, insbesondere ein Modul aa'b'b.Fig. 22 shows smaller modules 31 from which each of the modules 30 is constructed, in particular a module aa'b'b.

Je nach Anzahl von Stufen der beim Linsenaufbau verwendeten Module, wird die Symmetrie der ersten, zweiten usw. Ordnung bestimmt. Die Module der jeweils nächsten Stufe, die das Modul der vorhergehenden Stufe bilden, haben bei jedem Modul der vorhergehenden Stufe die gleiche Anzahl, Form und gegenseitige Anordnung wie die Module der ersten Stufe. Die Module der höchsten Stufe werden direkt von den Strahlungsdurchgängen gebildet.Depending on the number of stages of the modules used in the lens construction, the symmetry of the first, second, etc. order is determined. The modules of the next stage, which form the module of the previous stage, have the same number, shape and mutual arrangement as the modules of the first stage for each module of the previous stage. The modules of the highest stage are formed directly by the radiation passages.

Sehr vielversprechend ist die Verwendung einer Linse in Form gekrümmter Kapillaren 27 (Fig. 23). In diesem Fall ist die Verwendung einer Polykapillare zweckmäßig, d. h. ein optisches Miniatursystem (Fig. 24). In einem solchen Fall ist die Linse in Wirklichkeit eine Gruppe optischer Miniatursysteme, wodurch ihre Wirkung um ein Vielfaches erhöht werden kann.The use of a lens in the form of curved capillaries 27 (Fig. 23) is very promising. In this case, it is convenient to use a polycapillary, i.e. a miniature optical system (Fig. 24). In such a case, the lens is actually a group of miniature optical systems, which allows its effect to be increased several times.

Ein wichtiger Trend bei der hier vorgeschlagenen Optik kann ein optisches System sein, das als ein Aggregat oder als eine Gruppe von Miniaturlinsen, Halblinsen usw. auftritt. Solche Gruppen von Miniaturhalblinsen 33 und Linsen sind in den Fig. 25 und 26 abgebildet.An important trend in the optics proposed here may be an optical system appearing as an aggregate or as a group of miniature lenses, half lenses, etc. Such groups of miniature half lenses 33 and lenses are shown in Figs. 25 and 26.

Eine Miniaturlinse ist in der Regel eine trommelförmige Polykapillare mit einem Durchmesser, der in der Regel nicht größer ist als 0,1-1 mm. Die Polykapillare ist mit einigen tausend oder einigen zehntausend hohlen Durchgängen gefüllt, deren Querschnitt in Längsrichtung der Durchgänge so veränderlich ist, dass alle Durchgänge auf den gleichen Punkt ausgerichtet werden können.A miniature lens is usually a drum-shaped polycapillary with a diameter that is usually no larger than 0.1-1 mm. The polycapillary is filled with several thousand or several tens of thousands of hollow passages, the cross-section of which is variable in the longitudinal direction of the passages so that all passages can be aligned to the same point.

Die Miniaturlinsen werden in einer einzigen Gruppe von Hunderten oder Tausenden von Durchgängen angelegt ohne Verwendung von Stützelementen zur Bildung und Aufrechterhaltung des Längsprofils eines optischen Systems. In Fällen, wo Stützelemente verwendet werden, üben diese ihre Funktion bezüglich der Miniaturlinsen statt der einzelnen Durchgangskapillaren aus. In diesem Fall wird die Wirkung eines derartigen optischen Systems im Vergleich zu dem Fall, wo das optische System lediglich aus Kapillaren bzw. Polykapillaren besteht, um ein Vielfaches erhöht.The miniature lenses are arranged in a single group of hundreds or thousands of passages without using any support elements to form and maintain the longitudinal profile of an optical system. In cases where support elements are used, they perform their function with respect to the miniature lenses rather than the individual passage capillaries. In this case, the effect of such an optical system is increased many times over in comparison with the case where the optical system consists only of capillaries or polycapillaries.

Ein Satz Miniaturlinsen schafft viele neue Möglichkeiten, z. B. kann man eine Linse mit zwei, drei oder mehreren Brennweiten bilden, für welchen Zweck der Satz in zwei, drei oder mehrere Schichten aufgeteilt werden kann, wobei jede Schicht aus Miniaturlinsen besteht, deren Brennweiten unterschiedlich sind.A set of miniature lenses creates many new possibilities, e.g. one can form a lens with two, three or more focal lengths, for which purpose the set can be divided into two, three or more layers, each layer consisting of miniature lenses whose focal lengths are different.

Miniaturlinsen mit Durchgängen von Mikron- und Submikrongrößenordnungen werden unter Verwendung von nach der Zeichentechnik kompliziert gestalteten geometrischen Figuren in einem Ofen hergestellt, der eine geeignete Konfiguration und einen festgelegten Temperaturbereich aufweist.Miniature lenses with passages of micron and submicron sizes are manufactured using intricately designed geometric figures according to the drawing technique in a furnace having an appropriate configuration and a specified temperature range.

Ein in Fig. 26 gezeigtes und als Strahl konischer Linsen ausgebildetes, auch die Miniaturlinsen 33 aufweisendes optisches System macht es möglich, eine quasi parallele Strahlung effizient zu fokussieren. Ferner ist ein derartiger Aufbau in der Lage, den harten Teil des Strahlungsspektrums zu unterdrücken. Hier handelt es sich um die Tatsache, dass beim Durchtritt der Strahlung längs der Durchgänge der Reflektionswinkel sowohl für die Photonen als auch die Neutronen im Verhältnis zu den Durchgangswänden zunimmt. Da eine härtere Strahlung einen kleineren Reflektionswinkel aufweist, werden die Hochenergie- Photonen und Neutronen als erste aus dem Vielfach-Reflektionsmodus ausgeschieden.An optical system shown in Fig. 26 and designed as a beam of conical lenses, also having the miniature lenses 33, makes it possible to focus a quasi-parallel radiation efficiently. Furthermore, such a structure is able to suppress the hard part of the radiation spectrum. This is the fact that that as the radiation passes along the passages, the angle of reflection for both the photons and the neutrons increases in relation to the passage walls. Since harder radiation has a smaller angle of reflection, the high-energy photons and neutrons are the first to be eliminated from the multiple reflection mode.

Wenn die Linse aus den Modulen 30 (Fig. 20 und 22) besteht oder aus kleineren Modulen 31 (Fig. 22) können derartige Module in Wirklichkeit die oben beschriebenen Miniaturlinsen sein.If the lens consists of modules 30 (Figs. 20 and 22) or of smaller modules 31 (Fig. 22), such modules may in fact be the miniature lenses described above.

Fig. 27 zeigt eine halbtrommelförmige Halblinse zur Umwandlung einer divergierenden, aus der Quelle 1 austretenden Strahlung in eine quasi parallele Strahlung. Ein Eingangsende 34 der genannten Halblinse ist konkav, um innerhalb ihres Querschnittes eine gleichmäßige Intensität des austretenden Strahls zu liefern.Fig. 27 shows a half-drum-shaped half-lens for converting a diverging radiation emerging from the source 1 into a quasi-parallel radiation. An input end 34 of said half-lens is concave in order to provide a uniform intensity of the emerging beam within its cross-section.

Fig. 28-30 zeigen eine trommelförmige symmetrische Linse und eine trommelförmige asymmetrische Linse, die beide zum Fokussieren einer aus der Quelle 1 austretenden divergierenden Strahlung eingerichtet sind. Wenn die symmetrische Linse gemäß Fig. 28 verwendet wird, fokussiert sich die Strahlung in einem Abstand f vom Ausgangsende, der einer Entfernung zwischen der Strahlungsquelle 1 und dem Linseneingangsende entspricht. Für die Linsen gemäß Fig. 29 und 30 unterscheiden sich die oben genannten Entfernungen voneinander indem sie f&sub2; bzw. f&sub1; entsprechen. Bei der Linse gemäß Fig. 29 weisen deren Durchgänge den gleichen Krümmungsradius über ihre gesamte Länge auf, während der rechte Teil der Strahlungsdurchgänge bei der Linse gemäß Fig. 30 um einen Radius R&sub2; gekrümmt ist, der länger ist als ein Radius R&sub1;, um den der linke Teil der Durchgänge gekrümmt ist. Es kann im Längsschnitt asymmetrische Linsen geben, bei denen die Durchgänge einen veränderlichen Krümmungsradius besitzen, der sich monoton ändert. Eine Linse mit gekrümmten Durchgängen kann auch konus- oder trichterförmig ausgebildet sein (Fig. 31); in diesem Fall ist die Linsenseitenfläche, im Gegensatz zu den Linsen gemäß den Fig. 27-30, konkav anstatt konvex. Eine derartige Linse kann zweckmäßig zur Erzeugung eines vergrößerten Bildes eines vor dem Linseneingang befindlichen Objektes verwendet werden (wenn eine quasi punktförmige Strahlungsquelle verwendet wird). Die Präzision des sich ergebenden Bildes entspricht annähernd der Querschnittsabmessung des Durchgangs am Linseneingang.Figs. 28-30 show a drum-shaped symmetrical lens and a drum-shaped asymmetrical lens, both arranged to focus a diverging radiation emerging from the source 1. When the symmetrical lens according to Fig. 28 is used, the radiation focuses at a distance f from the output end which corresponds to a distance between the radiation source 1 and the lens input end. For the lenses according to Figs. 29 and 30, the above distances differ from each other in that they correspond to f₂ and f₁ respectively. In the lens according to Fig. 29, its passages have the same radius of curvature over their entire length, while in the lens according to Fig. 30 the right-hand part of the radiation passages is curved by a radius R₂ which is longer than a radius R₁ by which the left-hand part of the passages is curved. There can be asymmetrical lenses in longitudinal section, in which the passages have a variable radius of curvature that changes monotonically. A lens with curved passages can also be conical or funnel-shaped (Fig. 31); in this case, the lens side surface is concave instead of convex, in contrast to the lenses according to Figs. 27-30. Such a lens can be used to produce a magnified image of an object located in front of the lens entrance (if a quasi point source of radiation is used). The precision of the resulting image corresponds approximately to the cross-sectional dimension of the passage at the lens entrance.

Abgesehen von der Tatsache, dass die vorgeschlagene Linse Durchgänge aufweisen kann, die im oben besprochenen Sinn geordnet über ihren Querschnitt angeordnet sind, besitzt jede "Schicht" der Durchgänge in der Regel ihren eigenen Krümmungsradius und folglich ihre eigene Länge. Hier und im Folgenden versteht man unter den Durchgangschichten insbesondere Durchgangsgruppen, die geschlossene Konturen bilden, die rechteckig mit einem rechteckigen Querschnitt der in Fig. 22 gezeigten Linse sind oder ringförmig mit einem kreisrunden Querschnitt; eine Schicht kann von einem einzigen, z. B. der Konfiguration in Fig. 32 entsprechenden Durchgang gebildet werden. Solche Schichten sind koaxial und umgeben die Linsenlängsachse, wobei sie von der genannten Achse unterschiedlich weit beabstandet sind. Es ist auch möglich, dass die Schichten keine geschlossenen Konturen bilden, z. B. "flach" sind, was der Fall ist, wenn die Linse (Fig. 19) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die genannten Schichten die gleiche Breite haben wie der genannte Querschnitt. Für jede dieser auf einer Seite der Symmetrieebene der Linse angeordneten Schichten, wobei die genannte Ebene sich durch die Linsenlängsachse erstreckt, sollte eine ähnlich symmetrisch angeordnete Schicht auf der anderen Seite der genannten Ebene vorliegen. In einer Querschnittsansicht der Linse sind die derartige Schichten bildenden Durchgänge im Verhältnis zur Achse des genannten Querschnitts symmetrisch. Aus diesem Grund werden monochromatische Photonen einer ungleichen Anzahl von Reflektionen in verschiedenen Durchgängen unterzogen, so dass ein phasendifferentes Wellensystem entsteht nachdem die genannten Photonen aus der Linse ausgetreten sind, unter Berücksichtigung des Verfahrens vom Standpunkt der Wellentheorie aus. Eine Phasendifferenz kommt auf Grund verschiedener Weglängen der Photonen durch die Durchgänge in deren Längsrichtung zu Stande. Wenn die Durchgänge ungleichmäßig angeordnet sind, werden keine nützlichen Effekte erzeugt, allerdings ergibt sich daraus im Falle von Axialsymmetrie, wie oben erwähnt, eine Welleninterferenz. Von praktischer Wichtigkeit ist die Tatsache, dass ein erheblicher Teil von aus der Linse austretender Energie im zentralen Maximum konzentriert wird und die Größe selbst des zentralen Interferenzpunktes annähernd der Querschnittsabmessung eines Strahlungsdurchgangs entspricht.Apart from the fact that the proposed lens may have passages arranged in an orderly manner over its cross-section in the sense discussed above, each "layer" of passages usually has its own radius of curvature and consequently its own length. Here and in the following, passage layers are understood to mean in particular groups of passages forming closed contours which are rectangular with a rectangular cross-section of the lens shown in Fig. 22 or annular with a circular cross-section; a layer may be formed by a single passage, e.g. corresponding to the configuration in Fig. 32. Such layers are coaxial and surround the lens longitudinal axis, being spaced from said axis at different distances. It is also possible for the layers not to form closed contours, e.g. to be "flat", which is the case when the lens (Fig. 19) has a rectangular cross-section, said layers having the same width as said cross-section. For each of these layers arranged on one side of the plane of symmetry of the lens, said plane extending through the lens longitudinal axis, there should be a similarly symmetrically arranged layer on the other side of said plane. In a cross-sectional view of the lens, the passages forming such layers are symmetrical with respect to the axis of said cross-section. For this reason, monochromatic photons are subjected to an unequal number of reflections in different passages, so that a phase-different wave system is formed after said photons have emerged from the lens, considering the process from the standpoint of wave theory. A phase difference arises due to different path lengths of the photons through the passages in their longitudinal direction. If the passages are unevenly arranged, no useful effects are produced, but in the case of axial symmetry, as mentioned above, wave interference results. Of practical importance is the fact that a considerable proportion of the The energy emerging from the lens is concentrated in the central maximum and the size of the central interference point itself approximately corresponds to the cross-sectional dimension of a radiation passage.

In manchen Fällen sind gerade Mono- bzw. Polykapillaren, oder andernfalls eine Gruppe von diesen, effizient zur Fokussierung der aus der quasi punktförmigen Quelle austretenden Strahlung einsetzbar, wobei der Strahlungseinfangwinkel 2θc beträgt und die Anzahl der Reflektionen dem Wert "1" entspricht. Einer dieser Fälle, worin ein System quellenausgerichteter Mono- bzw. Polykapillaren verwendet wird, wird in Fig. 33 gezeigt. In diesem Fall befinden sich die Stoßenden der Kapillaren auf zwei kugelförmigen Oberflächen 34, 35 mit einem jeweiligen Radius R, Rx und einem gemeinsamen Zentrum 36. Die Strahlungsquelle 1 ist auf der Achse der optischen Achse in einer Entfernung angeordnet, die R/2 von der inneren kugelförmigen Oberfläche entfernt entspricht und die Abmessungen des optischen Systems und der Kapillarenlänge sind so gewählt, dass der Einfangwinkel 4θc entspricht und die Strahlung nur einer einzigen Reflektion unterzogen wird. Die gleiche Linse kann zum Fokussieren eines quasi parallelen Strahles verwendet werden.In some cases, straight mono- or polycapillaries, or otherwise a group of them, can be used efficiently to focus the radiation emerging from the quasi-point source, the radiation capture angle being 2θc and the number of reflections being equal to "1". One of these cases, in which a system of source-aligned mono- or polycapillaries is used, is shown in Fig. 33. In this case, the abutting ends of the capillaries are located on two spherical surfaces 34, 35 with a respective radius R, Rx and a common center 36. The radiation source 1 is located on the axis of the optical axis at a distance corresponding to R/2 from the inner spherical surface and the dimensions of the optical system and the capillary length are chosen so that the capture angle is equal to 4θc and the radiation is subjected to only a single reflection. The same lens can be used to focus a quasi-parallel beam.

Kapillarlinsen und Halblinsen können so ausgeführt sein, dass sie in vielen Hinsichten als Fresnel Zonenplatten funktionieren. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass alle Schichten annähernd die gleiche Oberfläche haben, was auf zwei Arten erreicht werden kann.Capillary lenses and half lenses can be designed to function in many respects as Fresnel zone plates. To do this, it is necessary that all layers have approximately the same surface area, which can be achieved in two ways.

Eine davon ist wie folgt. Mit einem vorgegebenen Energiewert wird der Strahlungseinfang durch den Faktor &gamma; = R&theta;c²/2d bestimmt; wobei R < Rc = 2d/&theta;² ist, so dass &gamma; < 1 ist, d. h. der Faktor der Kapillarenfüllung mit der Strahlung ist kleiner als 1. Die Oberfläche der n-ten Schicht der Kapillaren, die um den Abstand rn vom Zentrum entfernt ist, ist offensichtlich Sn = 2&pi;r&Delta;rn, wobei &Delta;rn den Kapillarendurchmesser in der n-ten Schicht darstellt (oder die Breite der n-ten Schicht). Allerdings ist &Delta;rn direkt proportional zu &gamma;, welches seinerseits proportional ist zu Rn. Wählt man nun Rn ~ 1/n (d. h. die Krümmungsradien nehmen in Richtung vom Zentrum weg ab), dann ist deutlich, dass Sn direkt proportional ist zu rn1/n, da jedoch rn direkt proportional zu n ist, so ist Sn unabhängig von n, d. h. alle Schichten sind flächengleich, aber die Schichtenbreite nimmt vom Zentrum in Richtung Umriss ab. Eine derartige Geometrie ist der Geometrie einer Fresnel Zonenplatte vollkommen ähnlich.One of them is as follows. With a given energy value, the radiation capture is determined by the factor γ = Rθc²/2d; where R < Rc = 2d/θ², so that γ < 1, i.e. the factor of capillary filling with radiation is less than 1. The surface area of the n-th layer of capillaries, which is located at a distance rn from the center, is obviously Sn = 2πrΔrn, where Δrn represents the capillary diameter in the n-th layer (or the width of the n-th layer). However, Δrn is directly proportional to γ, which in turn is proportional to Rn. If we now choose Rn ~ 1/n (i.e. the radii of curvature decrease in the direction away from the center), then It is clear that Sn is directly proportional to rn1/n, but since rn is directly proportional to n, Sn is independent of n, ie all layers have the same area, but the layer width decreases from the center towards the outline. Such a geometry is completely similar to the geometry of a Fresnel zone plate.

Die andere Art besteht darin, dass von Anfang an jede Kapillarenschicht ihren eigenen Durchmesser hat, um so die Bedingung konstanter Flächen aller Schichten zu erfüllen.The other type consists in that from the beginning each capillary layer has its own diameter in order to fulfill the condition of constant areas of all layers.

In beiden oben beschriebenen Fällen funktioniert die Linse ähnlich wie eine Fresnel Zonenplatte.In both cases described above, the lens functions similarly to a Fresnel zone plate.

Bei der Herstellung von Kapillarlinsen und -halblinsen kann die Kapillare so gezogen sein, dass sie verdreht werden und die Photonstrecken einer spiralförmigen Linie ähneln. Es ist möglich, dass ein Teil der Kapillaren sich in eine Richtung "dreht" und der andere Teil davon in die andere. Daraus ergibt sich eine Reihe interessanter Möglichkeiten. Erstens, wenn ein Strahl nicht-polarisierter Photonen (oder Neutronen oder geladener Teilchen) auf den Linseneingang aufgetragen wird, kann der genannte Strahl aufgrund des Dreheffektes in eine Reihe planpolarisierter Strahlen unterverteilt werden. Zweitens, wenn von Anfang an ein planpolarisierter Strahl vorgesehen ist, rotiert die Ebene der Polarisation des genannten Strahls in einer verdrehten Kapillare.When making capillary lenses and hemi-lenses, the capillary can be drawn in such a way that it is twisted and the photon paths resemble a spiral line. It is possible that part of the capillary "twist" in one direction and the other part of it in the other. This gives rise to a number of interesting possibilities. Firstly, if a beam of non-polarized photons (or neutrons or charged particles) is applied to the lens entrance, the said beam can be subdivided into a series of plane-polarized beams due to the rotation effect. Secondly, if a plane-polarized beam is provided from the beginning, the plane of polarization of the said beam rotates in a twisted capillary.

Einige weitere Möglichkeiten eröffnen sich infolge des Auftragens von Beschichtungen auf die Wände der Strahlungsdurchgänge, um diffuse und eventuelle Streuung oder Interferenz der übertragenen Strahlung zu erzeugen, was bei vielschichtigen Strukturen auftritt, die von den genannten Beschichtungen und den Durchgangswänden gebildet werden (die Gegenwart derartiger Beschichtungen ist schematisch in gestrichelten Linien in Fig. 21, 25, 26 und 31 gezeigt).Some further possibilities open up as a result of applying coatings to the walls of the radiation passages to create diffuse and possible scattering or interference of the transmitted radiation, which occurs in multilayer structures formed by the mentioned coatings and the passage walls (the presence of such coatings is shown schematically in dashed lines in Fig. 21, 25, 26 and 31).

Zum Abschneiden des weichen Teils des Spektrums, um ein quasi monochromatisches Spektrum aus einem komplexen Spektrum zu erhalten, können die Durchgangswände mit einem Material beschichtet sein, das wirksam den genannten Spektralteil absorbiert.To cut off the soft part of the spectrum in order to obtain a quasi-monochromatic spectrum from a complex spectrum, the passage walls can be coated with a material which effectively absorbs said spectral part.

Die Tatsache, dass die Beschichtungen mehrschichtig sind, ermöglicht nicht nur die Übertragung der Strahlung, sondern auch die selektive Wahl eines Teils derselben. Auf Grund der sich ergebenden Interferenz sind der kritische Reflektionswinkel und der Reflektionsfaktor erheblich erhöht, wodurch die genannte Erscheinung in den Durchgängen auftritt.The fact that the coatings are multilayered allows not only the transmission of radiation, but also the selective selection of a part of it. Due to the resulting interference, the critical angle of reflection and the reflection factor are significantly increased, causing the above-mentioned phenomenon to occur in the passages.

Die Gegenwart einer kleinen Übergangsschicht kann in vielen Fällen die Linseneffizienz in erheblichem Maße erhöhen. Werden beispielsweise Neutronen übertragen, kann die genannte Schicht ferromagnetisch sein, wodurch sich der Reflektionswinkel erhöht. Werden geladene Teilchen übertragen, kann die Schicht kristallin sein, wodurch die Reflektion auf eine Weise auftritt, die sich wie die Weiterleitung von Teilchen in Kristallen verhält.The presence of a small transition layer can, in many cases, increase the lens efficiency significantly. For example, if neutrons are transmitted, the layer in question can be ferromagnetic, which increases the angle of reflection. If charged particles are transmitted, the layer can be crystalline, which causes reflection to occur in a way that behaves like the transmission of particles in crystals.

Die Beschichtung des dielektrischen Substrats mit einer Metallschicht ermöglicht das "Durchfließen" der geladenen Teilchen durch ein solches Medium. Im umgekehrten Fall wird das dielektrische Substrat geladen um durch seine Ladung das "Durchfließen" von Teilchen zu verhindern.Coating the dielectric substrate with a metal layer enables the "flow through" of charged particles through such a medium. In the opposite case, the dielectric substrate is charged in order to prevent the "flow through" of particles through its charge.

In diesem Fall unterscheiden sich Substrat und Reflektionsfläche in ihren Eigenschaften, da letztere eine Metallschicht ist.In this case, the substrate and the reflection surface differ in their properties, since the latter is a metal layer.

Wenn gleichzeitig mehrfache Reflektion von Strahlung auf abwechselnde Medien verwendet wird, die sich in physikalischen Eigenschaften und Streuung unterscheiden, entsteht eine Möglichkeit zur wirksamen Steuerung der genannten Strahlung, während die Linsen, die die genannte Kombination benutzen, weit verbreitet in unterschiedlichen Gebieten des Ingenieurswesens eingesetzt werden können. Insbesondere kann ein Satz rechteckiger oder quadratischer Kapillaren verwendet werden, die derartig mit einer vielschichtigen Struktur beschichtet sind, dass die Periode der genannten Struktur abwechselt, wodurch nach der Reflektion zwei verschiedene quasi monochromatische Strahlen gebildet werden, die in ähnlicher Weise raumorientiert sind.When simultaneous multiple reflection of radiation on alternating media differing in physical properties and scattering is used, a possibility for effective control of said radiation arises, while the lenses using said combination can be widely used in different fields of engineering. In particular, a set of rectangular or square capillaries can be used, coated with a multilayered structure in such a way that the period of said structure alternates, whereby after reflection two different quasi-monochromatic beams are formed, which are similarly space-oriented.

Abwechselnde Medien können sich in verschiedenen Phasenzuständen befinden. Für geladene Teilchen werden kristalline Strukturen als Reflektionsmedium verwendet, z. B. eine Schicht mit einer Dicke von einigen Dutzend von Ångström Einheiten. In diesem Fall findet die Reflektion an der genannten Schicht auf ähnliche Weise statt wie beim Durchleiten zwischen den atomaren Ebenen eines Kristalls.Alternating media can be in different phase states. For charged particles, crystalline structures are used as a reflection medium, e.g. a layer with a thickness of several dozen Ångström units. In this case, the reflection from the layer in question takes place in a similar way to the passage between the atomic levels of a crystal.

Der kritische Reflektionswinkel von Neutronen in einer Schicht, in der ein Magnetfeld vorliegt, wird gemäß folgender Formel bestimmt:The critical angle of reflection of neutrons in a layer in which a magnetic field is present is determined according to the following formula:

&theta;c = &lambda;[Nb/&pi; ± (m/2&pi;r²²)uB]1/2?c = ?[Nb/? ± (m/2πr²²)uB]1/2

wobeiwhere

N die nukleare Dichte darstellt;N is the nuclear density;

&lambda; die Neutronenwellenlänge darstellt;λ represents the neutron wavelength;

b die nukleare kohärente Streuungsweite darstellt;b is the nuclear coherent scattering range;

u das magnetische Neutronenmoment darstellt;u is the neutron magnetic moment;

m die Neutronenmasse darstellt;m represents the neutron mass;

B die magnetische Induktion darstellt; undB represents the magnetic induction; and

die Plancksche Konstante darstellt.which represents Planck’s constant.

Bei der Anwesenheit zweier Zeichen, Plus und Minus, und folglich zweier Winkel, handelt es sich um zwei mögliche Polarisationen von Neutronenspin.The presence of two signs, plus and minus, and consequently two angles, represents two possible polarizations of neutron spin.

Bei starken Magnetfeldern, bei denen Nb < (m/2&pi;²)uB ist, wird ein einziger kritischer Reflektionswinkel wahrgenommen. In diesem Fall werden total reflektierte Neutronen polarisiert.For strong magnetic fields where Nb < (m/2π²)uB, a single critical angle of reflection is observed. In this case, totally reflected neutrons are polarized.

Bildet man beispielsweise zwei- oder dreidimensionale Strukturen mit einer magnetischen Reflektionsfläche, kann man daher nicht nur den Weg der Neutronen, sondern auch deren Polarisation steuern.For example, if you form two- or three-dimensional structures with a magnetic reflection surface, you can control not only the path of the neutrons, but also their polarization.

Es können abwechselnde Medien angelegt sein, bei denen das reflektierende Medium in Wirklichkeit ein Magnetspiegel ist, z. B. ein dünner Kobaltspiegel. Durch die Verwendung abwechselnder Medien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften kann man kritische Reflektionswinkel vergrößern ohne dass der Reflektionsfaktor abnimmt.Alternating media can be used where the reflecting medium is actually a magnetic mirror, e.g. a thin cobalt mirror. By using alternating media with different magnetic properties, critical reflection angles can be increased without decreasing the reflection factor.

Gewerbliche AnwendbarkeitCommercial applicability

Die hier vorgeschlagene Erfindung kann bei der Herstellung analytischer Instrumente Anwendung finden, insbesondere in der Elementaranalyse, der dreidimensionalen Lokalanalyse, der Defektoskopie, der Ökologie-Überwachung, zur Herstellung von Tomographen mit Mikron- und Submikronauflösung, in der Mikroskopie zur Entwicklung von Hochleistungs- und Hochintensitätsmikroskopen, insbesondere zur mikroskopischen Untersuchung biologischer Objekte, in der Mikroelektronik zur Kontakt- und Projektionslithographie, in der Röntgen- und Diffraktometrie zur Entwicklung neuartiger Kollimatoren als neuartige Diffraktions- und Interferenzgeräte, insbesondere zur Verbesserung der Strahlungsdichte.The invention proposed here can be used in the manufacture of analytical instruments, in particular in elemental analysis, three-dimensional local analysis, defectoscopy, ecological monitoring, for the manufacture of tomographs with micron and submicron resolution, in microscopy for the development of high-performance and high-intensity microscopes, in particular for the microscopic examination of biological objects, in microelectronics for contact and projection lithography, in X-ray and diffractometry for the development of novel collimators as novel diffraction and interference devices, in particular for improving radiation density.

Was die Medizin betrifft, so kann die vorliegende Erfindung bei der Frühdiagnose onkologischer, kardiovaskulärer und einiger anderer Krankheiten Anwendung finden, bei der Entwicklung neuartiger Endoskope und zahnärztlicher Geräte, bei der Behandlung inoperabeler Erkrankungen, einschließlich Karzinome, sowie in der Neurochirurgie, medizinischen Radiologie usw.As far as medicine is concerned, the present invention can find application in the early diagnosis of oncological, cardiovascular and some other diseases, in the development of novel endoscopes and dental devices, in the treatment of inoperable diseases, including carcinomas, as well as in neurosurgery, medical radiology, etc.

Claims (59)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Bildes von einem Objekt mit einer Strahlungsquelle (1), wobei die Strahlung als Strom von neutralen oder geladenen Teilchen auftritt,1. Device for generating an image of an object with a radiation source (1), the radiation occurring as a stream of neutral or charged particles, einer Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes mit der Möglichkeit, dem von der genannten Quelle (1) erzeugten Strahlungseffekt ausgesetzt zu sein, einer Einrichtung (4) zur Bilderzeugung, wobei die genannte Einrichtung (4) in der Lage ist, die Verteilung der Intensität der Strahlung nach deren Wechselwirkung mit dem Objekt aufzuzeichnen unda device (2) for arranging the object with the possibility of being exposed to the radiation effect produced by the said source (1), a device (4) for generating images, said device (4) being able to record the distribution of the intensity of the radiation after its interaction with the object and einem optischen System, das wenigstens eine Linse zum Umwandeln eines Teilchenstroms beinhaltet und sich zwischen der Strahlungsquelle (1) und der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindet oder zwischen der genannten Einrichtung (2) und der Bilderzeugungseinrichtung (4), wobei diese Linse durch eine Gruppe von Durchgängen gebildet wird, die reflektierende Wände zur Strahlungsübertragung mittels vielfacher, totaler Außenreflektion besitzen,an optical system comprising at least one lens for converting a particle stream and located between the radiation source (1) and the device (2) for arranging the object or between said device (2) and the image generating device (4), said lens being formed by a group of passages having reflecting walls for transmitting radiation by means of multiple total external reflection, dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that die besagte Linse durch dicht geschichtete Miniaturlinsen gebildet wird, wobei jede Miniaturlinse aus mehreren der genannten Strahlungsdurchgänge besteht, deren Durchmesser in Längsrichtung der Miniaturlinse veränderlich sind und die einen gemeinsamen einzigen Brennpunkt definieren,said lens is formed by densely stacked miniature lenses, each miniature lens consisting of several of said radiation passages, the diameters of which are variable in the longitudinal direction of the miniature lens and which define a common single focal point, der Gesamtquerschnitt jeder Miniaturlinse in Längsrichtung der besagten Linse veränderlich und die Mittelachse jeder Miniaturlinse gekrümmt ist und alle oder Teil der Strahlungsdurchgänge axialsymmetrisch über den Querschnitt der genannten Linse angeordnet sind.the total cross-section of each miniature lens is variable in the longitudinal direction of said lens and the central axis of each miniature lens is curved and all or part of the radiation passages are arranged axially symmetrically over the cross-section of said lens. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geordnet über den Linsenquerschnitt angeordneten Durchgänge unter entsprechender Einhaltung der Axialsymmetrie in einer Anzahl sich ähnlicher Module (30) gruppiert sind, die gleichmäßig unter entsprechender Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the passages arranged in an orderly manner over the lens cross-section are grouped in a number of similar modules (30) which are arranged uniformly while maintaining the axial symmetry. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse, außer den genannten Modulen (30), die genau gesagt Module der ersten Stufe sind, auch Module (31) höherer Stufen umfasst, wobei jedes Modul der vorhergehenden Stufen von Modulen einer nächsten Stufe gebildet wird mit der gleichen Form, gegenseitigen Anordnung und gleichen Anzahl wie die Module der ersten Stufe.3. Device according to claim 2, characterized in that the lens comprises, in addition to said modules (30), the modules of the first stage also comprises modules (31) of higher levels, each module of the previous levels being formed by modules of a next level having the same shape, mutual arrangement and the same number as the modules of the first level. 4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Module der höchsten Stufe eine Miniaturlinse ist.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that each of the modules of the highest level is a miniature lens. 5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinrichtung (4) sich in einer solchen Lage befindet, dass die durch das Objekt geleitete Strahlung an die genannte Einrichtung weitergeleitet werden kann.5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image generating device (4) is in such a position that the radiation guided through the object can be forwarded to said device. 6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein Aggregat asymmetrischer Linsen (3) besitzt, die zwischen der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung (4) angebracht sind, wobei die genannten Linsen so zusammengesetzt sind, dass sie die aus verschiedenen Bestandteilen des Objektes austretende Strahlung weiterleiten.6. Device according to claim 5, characterized in that the optical system has an aggregate of asymmetric lenses (3) which are arranged between the device (2) for arranging the object and the image generating device (4), said lenses being composed in such a way that they transmit the radiation emerging from different components of the object. 7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine divergierende Halblinse (7) umfasst, die aus konischen Kapillaren bzw. Polykapillaren aufgebaut ist und sich zwischen der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung (4) befindet, um das Bild des Objektes zu vergrößern.7. Device according to claim 5, characterized in that the optical system comprises a diverging half lens (7) which is constructed from conical capillaries or polycapillaries and is located between the device (2) for arranging the object and the image generating device (4) in order to magnify the image of the object. 8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strahlungsquelle (1) am Brennpunkt der divergierenden, aus konischen Kapillaren bzw. Polykapillaren bestehenden Halblinse (7) befindet.8. Device according to claim 7, characterized in that the radiation source (1) is located at the focal point of the diverging half-lens (7) consisting of conical capillaries or polycapillaries. 9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) auf der optischen Achse der divergierenden, aus konischen Kapillaren bzw. Polykapillaren bestehenden Halblinse (7) sich in einer außerhalb des Brennpunktes befindlichen Lage befindet.9. Device according to claim 7, characterized in that the radiation source (1) is located on the optical axis of the diverging half-lens (7) consisting of conical capillaries or polycapillaries in a position outside the focal point. 10. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) eine kreisförmige Ausgangsöffnung aufweist, wobei der mittlere Teil abgeschirmt und auf der optischen Achse der divergierenden, aus konischen Kapillaren bzw. Polykapillaren bestehenden Halblinse in der Brennebene der genannten Halblinse angeordnet ist.10. Device according to claim 7, characterized in that the radiation source (1) has a circular exit opening, the central part being shielded and arranged on the optical axis of the diverging half-lens consisting of conical capillaries or polycapillaries in the focal plane of said half-lens. 11. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ferner eine zweite divergierende, aus konischen Kapillaren bzw. Polykapillaren bestehende Halblinse (7') aufweist, wobei die genannte zweite divergierende Linse im Vergleich zur ersten Linse (7) kleinere Querschnittsabmessungen besitzt und sich zwischen der Strahlungsquelle (1) und der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindet.11. Device according to claim 7, characterized in that the optical system further comprises a second diverging half-lens (7') consisting of conical capillaries or polycapillaries, said second diverging lens having smaller cross-sectional dimensions compared to the first lens (7) and being located between the radiation source (1) and the device (2) for arranging the object. 12. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Linse bzw. Halblinse zur Erzeugung eines quasi parallelen Strahls von Teilchen aufweist, wobei die genannte Linse bzw. Halblinse sich zwischen der Strahlungsquelle und der Einrichtung zur Anordnung des Objektes befindet.12. Device according to claim 5, characterized in that the optical system comprises a lens or half-lens for generating a quasi-parallel beam of particles, said lens or half-lens being located between the radiation source and the device for arranging the object. 13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) fähig ist, zwei charakteristische K&alpha; Spektrallinien zu erzeugen und dass das optische System auch ein drehbares Filterfenster (8) aufweist, das zwei Wechselsektoren besitzt, von denen jeder zur Unterdrückung der Strahlung jeweils einer der beiden K&alpha; Spektrallinien eingerichtet ist, wobei sich das genannte Filterfenster entweder vor oder hinter der zur Bildung eines quasi parallelen Strahls angepassten Linse bzw. Halblinse befindet, wobei die genannte Linse bzw. Halblinse entweder eine Längsachse mit einer Krümmung zum Abschneiden der harten Strahlungskomponenten besitzt oder eine gerade Längsachse, in welchem Fall ein Satz paralleler Kapillaren (11) zur Anordnung des Objektes vor der Einrichtung (2) angeordnet wird, um die harten Strahlungskomponenten abzuschneiden.13. Device according to claim 12, characterized in that the radiation source (1) is capable of generating two characteristic Kα spectral lines and that the optical system also comprises a rotatable filter window (8) having two alternating sectors, each of which is adapted to suppress the radiation of one of the two Kα spectral lines, said filter window being located either in front of or behind the lens or half-lens adapted to form a quasi-parallel beam, said lens or half-lens having either a longitudinal axis with a curvature to cut off the hard radiation components or a straight longitudinal axis, in which case a set of parallel capillaries (11) for arranging the object is arranged in front of the device (2) to cut off the hard radiation components. 14. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) in der Lage ist, zwei charakteristische K&alpha; Spektrallinien zu erzeugen und das optische System ferner eine zweite Linse bzw. Halblinse (9') aufweist, die zur Bildung eines quasi parallelen Strahls, nicht-parallel zum ersten Strahl, angepasst ist, und zwei Kristall-Monochromatoren (12, 12'), die jeweils so eingerichtet sind, dass sie zwischen den beiden K&alpha; Spektrallinien unterscheiden, wobei sich die genannten Kristall-Monochromatoren hinter der genannten Linse bzw. Halblinse befinden, um die monochromatisierten Strahlen in Richtung der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes zu reflektieren, wobei die Vorrichtung ferner eine Abschirmung (13, 13') aufweist, um zu verhindern, dass die von der Quelle (1) erzeugte Strahlung direkt auf die Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes einfällt, sowie eine zweite Bilderzeugungseinrichtung (4'), wobei sich jede der Bilderzeugungseinrichtungen (4, 4') hinter der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindet, um die Verteilung der Intensität der sich durch das Objekt bewegenden und von einem der Kristall- Monochromatoren (12, 12') reflektierten Strahlung aufzuzeichnen.14. Device according to claim 12, characterized in that the radiation source (1) is able to generate two characteristic Kα spectral lines and the optical system further comprises a second lens or half-lens (9') adapted to form a quasi-parallel beam, non-parallel to the first beam, and two crystal monochromators (12, 12'), each arranged to be located between the two Kα spectral lines. distinguish spectral lines, wherein said crystal monochromators are located behind said lens or hemi-lens to reflect the monochromatized rays towards the device (2) for arranging the object, the device further comprising a shield (13, 13') to prevent the radiation generated by the source (1) from being directly incident on the device (2) for arranging the object, and a second image generating device (4'), each of the image generating devices (4, 4') being located behind the device (2) for arranging the object to record the distribution of the intensity of the radiation moving through the object and reflected by one of the crystal monochromators (12, 12'). 15. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Linse (5) aufweist, die sich zwischen der Strahlungsquelle (1) und der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindet, wobei die genannte Linse in der Lage ist, die Strahlung innerhalb des Objektes zu fokussieren, wobei die genannte Linse, die Strahlungsquelle (1) und die Bilderzeugungseinrichtung (4) gemeinsam hinsichtlich der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes drehbar sind ohne ihre gegenseitige Anordnung und die Lage eines Strahlungspunktes (6), der als Zentrum der genannten Drehbewegung den Brennpunkt bildet, zu beeinflussen.15. Device according to claim 5, characterized in that the optical system comprises a lens (5) located between the radiation source (1) and the device (2) for arranging the object, said lens being able to focus the radiation within the object, said lens, the radiation source (1) and the image generating device (4) being rotatable together with respect to the device (2) for arranging the object without influencing their mutual arrangement and the position of a radiation point (6) which forms the focal point as the center of said rotary movement. 16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinrichtung so angelegt ist, dass eine in der Materie des Objektes gestreute oder erregte sekundäre Strahlung infolge von Wechselwirkung der genannten Materie mit der von der Quelle erzeugten Strahlung an die genannte Einrichtung weitergeleitet werden kann.16. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the image generating device is designed in such a way that secondary radiation scattered or excited in the material of the object can be transmitted to the said device as a result of interaction of said material with the radiation generated by the source. 17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle in der Lage ist, einen Strom (16) von Elektronen oder Ionen zum Erregen einer sekundären Röntgen-Strahlung in der Substanz des Objektes (2) zu erzeugen und dass das optische System eine Halblinse (17) aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie die genannte sekundäre Strahlung an die Bilderzeugungseinrichtung (4) weiterleitet und in der Lage ist, das Objekt (2) mit dem Brennpunkt der genannten Halblinse abzutasten.17. Device according to claim 16, characterized in that the radiation source is capable of generating a current (16) of electrons or ions for exciting a secondary X-ray radiation in the substance of the object (2) and that the optical system comprises a half-lens (17) which is arranged to transmit said secondary radiation to the image generating device (4) and is capable of scanning the object (2) with the focal point of said half-lens. 18. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Linse (5) zur Übertragung der von der Quelle (1) erzeugten Strahlung an die Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes aufweist und eine Linse (15) zur Übertragung der sekundären Strahlung an die Bilderzeugungseinrichtung (4), wobei beide der genannten Linsen einen gemeinsamen Brennpunkt besitzen und gemeinsam zwecks Abtastung des Objektes mit ihrem gemeinsamen Brennpunkt bewegbar sind.18. Device according to claim 16, characterized in that the optical system has a lens (5) for transmitting the radiation generated by the source (1) to the device (2) for arranging the object and a lens (15) for transmitting the secondary radiation to the image generating device (4), both of said lenses having a common focal point and being jointly movable for the purpose of scanning the object with their common focal point. 19. Vorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Linse (15, 17) zur Übertragung der sekundären Strahlung an die Bilderzeugungseinrichtung (4) und der genannten Einrichtung (4) eine Strahl- Monochromatisierungseinrichtung (12) angelegt ist.19. Device according to claim 17 or 18, characterized in that a beam monochromatization device (12) is arranged between the lens (15, 17) for transmitting the secondary radiation to the image generating device (4) and said device (4). 20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Linse zur Übertragung der von der Quelle erzeugten Strahlung an die Einrichtung zur Anordnung des Objektes und der genannten Einrichtung ein Polarisierungsprallfläche angelegt wird, wobei diese Prallfläche in der Lage ist, die Richtung des davon reflektierten Strahls hinsichtlich des Strahleinfalls um 90º zu ändern.20. Device according to claim 18, characterized in that between the lens for transmitting the radiation generated by the source to the device for arranging the object and said device, a polarizing baffle is applied, said baffle being able to change the direction of the beam reflected therefrom by 90º with respect to the beam incidence. 21. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisierungsprallfläche ein Kristall-Monochromator ist.21. Device according to claim 20, characterized in that the polarization baffle is a crystal monochromator. 22. Vorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse zur Übertragung der sekundären Strahlung Strahlungsdurchgänge besitzt, die eine zentrische Symmetrie im Verhältnis zu ihrer optischen Achse aufweisen und in der Lage ist, die Strahlung, die in den Raum zwischen dem Linsenausgang und der Bilderzeugungseinrichtung weitergeleitet wird, zu fokussieren, wobei ein Mikrodiaphragma in dem genannten Raum vorgesehen ist, mit einer Möglichkeit, das genannte Bild abzutasten.22. Device according to claim 17 or 18, characterized in that the lens for transmitting the secondary radiation has radiation passages which have a centric symmetry with respect to its optical axis and capable of focusing the radiation transmitted into the space between the lens exit and the image forming device, a microdiaphragm being provided in said space with a possibility of scanning said image. 23. Vorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrodiaphragma so angelegt ist, dass seine Öffnung auf der optischen Achse der genannten Linse liegt und um eine unten angegebene Entfernung 23. Device according to claim 22, characterized in that the microdiaphragm is arranged so that its opening lies on the optical axis of said lens and is spaced apart by a distance specified below aus dem Brennpunkt verschoben wird, der einer vorgegebenen Energie der weitergeleiteten Teilchen entspricht,is shifted from the focal point, which corresponds to a given energy of the passed particles, wobei E die vorgegebene Energie der Teilchen, die weitergeleitet werden, darstellt;where E represents the given energy of the particles being transmitted; f die Brennpunktlänge der genannten Linse in Übereinstimmung mit der genannten Energie ist; undf is the focal length of said lens in accordance with said energy; and &Delta;E die erforderliche Höhe der Energieauflösung darstellt.ΔE represents the required level of energy resolution. 24. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System eine Linse (9) aufweist, die sich zwischen der Strahlungsquelle (1) und der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindet und fähig ist, einen quasi parallelen Strahl zu bilden, und einen Kollimator (20), der als ein System gerader Kapillare auftritt und sich zwischen der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung (4) befindet, wobei die Strahlungsquelle (1), die Linse (9), der Kollimator (20) und die Bilderzeugungseinrichtung (4) im gleichen Halbraum hinsichtlich der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes angeordnet sind.24. Device according to claim 16, characterized in that the optical system comprises a lens (9) located between the radiation source (1) and the device (2) for arranging the object and capable of forming a quasi-parallel beam, and a collimator (20) acting as a system of straight capillaries and located between the device (2) for arranging the object and the image generating device (4), the radiation source (1), the lens (9), the collimator (20) and the image generating device (4) being arranged in the same half-space with respect to the device (2) for arranging the object. 25. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System die zwischen der Strahlungsquelle (1) und der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindliche Linse (5) aufweist und diese so eingerichtet ist, dass sie die Strahlung innerhalb des Objektes fokussiert und einen Kollimator (21), der als ein System kegelförmiger Kapillare auftritt, wobei der genannte Kollimator auf den gleichen Punkt fokussiert ist wie die Linse (5) und sich zwischen der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes und der Bilderzeugungseinrichtung (4) befindet, wobei die Linse (5), der Kollimator (21) und die Bilderzeugungseinrichtung (4) im gleichen Halbraum im Verhältnis zur Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes angeordnet und in Bezug auf die Einrichtung (2) gemeinsam beweglich sind ohne dass ihre gegenseitige Anordnung beeinflusst wird.25. Device according to claim 16, characterized in that the optical system comprises the lens (5) located between the radiation source (1) and the device (2) for arranging the object and is arranged to focus the radiation within the object and a collimator (21) which appears as a system of conical capillaries, wherein said collimator is focused on the same point as the lens (5) and is located between the device (2) for arranging the object and the image generating device (4), wherein the lens (5), the collimator (21) and the image generating device (4) are arranged in the same half-space in relation to the device (2) for arranging the object and are jointly movable in relation to the device (2) without affecting their mutual arrangement. 26. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) fähig ist, eine quasi parallele, planpolarisierte Strahlung zu erzeugen und das optische System eine Linse (22) aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie die genannte planpolarisierte Strahlung fokussiert und aus quadratischen Mono- oder Polykapillaren aufgebaut ist, wobei sich die genannte Linse zwischen der Strahlungsquelle (1) und der Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes befindet und dazu eingerichtet ist, die Strahlung innerhalb des Objektes zu fokussieren und eine Linse (23), die aus kegelförmigen Kapillaren besteht und sich vor der Bilderzeugungseinrichtung (4) befindet, wobei die genannte Linse (23) einen gemeinsamen Brennpunkt mit der Linse (22) zur Bildung einer planpolarisierten Strahlung aufweist und eine optische Achse, die sich in der Ebene des Vektors der Intensität des Magnetfeldes der genannten Strahlung befindet und im rechten Winkel zur optischen Achse der Linse (22) angelegt ist zur Strahlenvereinigung der genannten planpolarisierten Strahlung, sowie eine Linse (24), die sich auf einer Verlängerung der optischen Achse der Linse (22) befindet und die einen gemeinsamen Brennpunkt mit ihr besitzt, wobei die genannte Linse (24) zur Erzeugung einer quasi parallelen Strahlung eingerichtet ist, wobei die zusätzliche Bilderzeugungseinrichtung (4') an der Linse (24) vorbei angelegt ist während die Strahlungsquelle (1), alle oben genannten Linsen und die beiden Bilderzeugungseinrichtungen in Bezug auf die Einrichtung (2) zur Anordnung des Objektes gemeinsam bewegbar sind, so dass ihre gegenseitige Anordnung nicht beeinflusst wird.26. Device according to claim 16, characterized in that the radiation source (1) is capable of generating a quasi-parallel, plane-polarized radiation and the optical system comprises a lens (22) arranged to focus said plane-polarized radiation and made up of square mono- or polycapillaries, said lens being located between the radiation source (1) and the device (2) for arranging the object and being arranged to focus the radiation within the object and a lens (23) consisting of conical capillaries and located in front of the image generating device (4), said lens (23) having a common focal point with the lens (22) for forming a plane-polarized radiation and an optical axis located in the plane of the vector of the intensity of the magnetic field of said radiation and arranged at a right angle to the optical axis of the lens (22) for combining the rays of said plane-polarized radiation, and a lens (24) which is located on an extension of the optical axis of the lens (22) and which has a common focal point with it, said lens (24) being designed to generate quasi-parallel radiation, the additional image generating device (4') being placed past the lens (24) while the radiation source (1), all of the above-mentioned lenses and the two image generating devices are jointly movable with respect to the device (2) for arranging the object, so that their mutual arrangement is not influenced. 27. Linse zum Umwandeln des Stromes von neutralen oder geladenen Teilchen, der durch ein Aggregat von Durchgängen gebildet wird, die reflektierende Wände zur Strahlungsübertragung mittels vielfacher, totaler Außenreflektion aufweisen, dadurch gekennzeichnet dass die genannte Linse durch dicht geschichtete Miniaturlinsen gebildet wird, wobei jede Miniaturlinse aus mehreren der genannten Strahlungsübertragungsdurchgängen besteht, deren Durchmesser in Längsrichtung der Miniaturlinse veränderlich sind und die einen gemeinsamen einzigen Brennpunkt definieren, der Gesamtquerschnitt jeder Miniaturlinse in Längsrichtung der genannten Linse veränderlich und die Mittelachse jeder Miniaturlinse gekrümmt ist und alle oder Teil der Strahlungsdurchgänge axialsymmetrisch über den Querschnitt der genannten Linse angeordnet sind.27. Lens for converting the flow of neutral or charged particles formed by an aggregate of passages which have reflective walls for radiation transmission by means of multiple, total external reflection, characterized in that said lens is formed by densely layered miniature lenses, each miniature lens consisting of a plurality of said radiation transmission passages whose diameters are variable in the longitudinal direction of the miniature lens and which define a common single focal point, the total cross-section of each miniature lens is variable in the longitudinal direction of said lens and the central axis of each miniature lens is curved and all or part of the radiation passages are arranged axially symmetrically over the cross-section of said lens. 28. Linse gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung der Spiegelsymmetrie hinsichtlich einer oder zwei zueinander rechtwinkligen Achsen des Linsenquerschnittes für ein Aggregat von Durchgängen, die geordnet über den Linsenquerschnitt angeordnet sind, erfüllt wird.28. Lens according to claim 27, characterized in that the condition of mirror symmetry with respect to one or two mutually perpendicular axes of the lens cross-section is fulfilled for an aggregate of passages arranged in an orderly manner over the lens cross-section. 29. Linse gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge gerade Längsachsen aufweisen.29. Lens according to claim 28, characterized in that its passages have straight longitudinal axes. 30. Linse gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge, deren Längsachse nicht mit der Achse fluchtet oder wenn sie nur mit einer der Linsensymmetrieebenen in ihrer Längsrichtung fluchten, gekrümmt sind, so dass alle Durchgänge, die gleich weit von der genannten Achse bzw. Ebene entfernt sind und einen längenmäßig veränderlichen Querschnitt entsprechend dem Linsenlängsprofil haben, ebenfalls gekrümmt sind.30. Lens according to claim 28, characterized in that the passages whose longitudinal axis is not aligned with the axis or if they are aligned with only one of the lens symmetry planes in their longitudinal direction, are curved, so that all passages which are equidistant from the said axis or plane and have a cross-section which varies in length corresponding to the longitudinal profile of the lens are also curved. 31. Linse gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung der zentrischen oder Rotationssymmetrie hinsichtlich der Linsenlängsachse für ein Aggregat von Durchgängen, die gleichmäßig über den Linsenquerschnitt angeordnet sind, erfüllt wird.31. Lens according to claim 27, characterized in that the condition of centric or rotational symmetry with respect to the lens longitudinal axis is fulfilled for an aggregate of passages which are evenly arranged over the lens cross-section. 32. Linse gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass deren Durchgänge gerade Längsachsen aufweisen.32. Lens according to claim 31, characterized in that its passages have straight longitudinal axes. 33. Linse gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass alle Durchgänge der Linse, mit Ausnahme des mittleren Durchgangs, gekrümmt sind und alle von der Linsenlängenachse gleich weit entfernten Durchgänge ebenfalls gekrümmt sind und einen in Längsrichtung veränderlichen Querschnitt entsprechend dem Linsenlängsprofil haben.33. Lens according to claim 31, characterized in that all passages of the lens, with the exception of the central passage, are curved and all passages equidistant from the lens longitudinal axis are also curved and have a longitudinally variable cross-section corresponding to the lens longitudinal profile. 34. Linse gemäß einem der Ansprüche 27, 28, und 31, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichmäßig über den Linsenquerschnitt unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordneten Durchgänge in eine Anzahl ähnlicher Module (30) gruppiert sind, die gleichmäßig unter Einhaltung der Axialsymmetrie angeordnet sind.34. Lens according to one of claims 27, 28 and 31, characterized in that the passages arranged evenly over the lens cross-section while maintaining axial symmetry are grouped into a number of similar modules (30) which are arranged evenly while maintaining axial symmetry. 35. Linse gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der genannten Module (3), nämlich die Module der ersten Stufe, von Modulen (31) der zweiten Stufe mit einer gleichen Anzahl und gleichen Form und gegenseitigen Anordnung wie die Module der ersten Stufe gebildet werden.35. Lens according to claim 34, characterized in that each of the said modules (3), namely the modules of the first stage, is formed by modules (31) of the second stage with an equal number and the same shape and mutual arrangement as the modules of the first stage. 36. Linse gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass sie außer derjenigen Module, welche Module der ersten Stufe sind, auch Module höherer Stufen umfasst und jedes Modul jeder vorhergehenden Stufe von Modulen einer nächsten Stufe gebildet wird mit der gleichen Anzahl, der gleichen Form und gegenseitigen Anordnung wie die Module der ersten Stufe.36. Lens according to claim 34, characterized in that it comprises, in addition to those modules which are modules of the first stage, also modules of higher stages and each module of each preceding stage is formed by modules of a next stage with the same number, the same shape and mutual arrangement as the modules of the first stage. 37. Linse gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge gerade Längsachsen aufweisen.37. Lens according to claim 34, characterized in that its passages have straight longitudinal axes. 38. Linse gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge, deren Längsachse nicht mit der Achse fluchtet oder wenn sie nur mit einer der Linsensymmetrieebenen in ihrer Längsrichtung fluchten, gekrümmt sind, so dass alle Durchgänge, die gleich weit von der genannten Achse bzw. Ebene entfernt sind, gleichmäßig gekrümmt sind und einen längenmäßig veränderlichen Querschnitt entsprechend dem Linsenlängsprofil haben.38. Lens according to claim 34, characterized in that the passages whose longitudinal axis is not aligned with the axis or if they are aligned with only one of the lens symmetry planes in their longitudinal direction, are curved, so that all the passages equidistant from the said axis or plane are uniformly curved and have a cross-section that varies in length according to the longitudinal profile of the lens. 39. Linse gemäß einem der Ansprüche 29, 32 und 37, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge parallele Längsachsen aufweisen.39. Lens according to one of claims 29, 32 and 37, characterized in that its passages have parallel longitudinal axes. 40. Linse gemäß einem der Ansprüche 29, 32 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge einen Querschnitt aufweisen, der in Längsrichtung der Linse gleichmäßig veränderlich ist.40. Lens according to one of claims 29, 32 and 27, characterized in that its passages have a cross-section which is uniformly variable in the longitudinal direction of the lens. 41. Linse gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge kegelförmig sind.41. Lens according to claim 40, characterized in that its passages are conical. 42. Linse gemäß einem der Ansprüche 30, 33 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie trichterförmig ausgebildet ist.42. Lens according to one of claims 30, 33 or 38, characterized in that it is funnel-shaped. 43. Linse gemäß einem der Ansprüche 30, 33 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie halbtrommelförmig oder in symmetrischer oder asymmetrischer Trommelform ausgebildet ist.43. Lens according to one of claims 30, 33 or 38, characterized in that it is semi-drum-shaped or in a symmetrical or asymmetrical drum shape. 44. Linse gemäß Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge eine Anzahl von Schichten bilden, die um die Linsenlängsachse angeordnet sind und die die gleichen Gesamtquerschnittsflächen der Durchgänge aufweisen, die zu den genannten Schichten gehören, wobei die Krümmungsradien in den gekrümmten Durchgängen von der Linsenlängsachse in Richtung zum Linsenumfang abnehmen.44. Lens according to claim 43, characterized in that its passages form a number of layers arranged around the lens longitudinal axis and which have the same total cross-sectional areas of the passages belonging to said layers, the radii of curvature in the curved passages decreasing from the lens longitudinal axis towards the lens periphery. 45. Linse gemäß Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Durchgänge von Innenwandungen von Glasmono- oder polykapillaren gebildet werden.45. Lens according to claim 44, characterized in that its passages are formed by inner walls of glass mono- or polycapillaries. 46. Linse gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien aller gekrümmter Durchgänge nicht größer sind als46. Lens according to claim 45, characterized in that the radii of curvature of all curved passages are not greater than Rc = 2d/&theta;²c,Rc = 2d/θ²c, wobei d den Durchgangsdurchmesser darstellt; undwhere d is the passage diameter; and &theta;c den kritischen Reflektionswinkel für die Teilchen mit der niedrigsten Energie im Spektrum der weitergeleiteten Strahlung darstellt.θc represents the critical reflection angle for the particles with the lowest energy in the spectrum of the transmitted radiation. 47. Linse gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien aller gekrümmter Durchgänge einen Mindestwert von47. Lens according to claim 45, characterized in that the radii of curvature of all curved passages have a minimum value of Rc = 2d/&theta;²cRc = 2d/θ²c aufweisen,exhibit, wobei d den Durchgangsdurchmesser darstellt; undwhere d is the passage diameter; and &theta;c den kritischen Reflektionswinkel für die Teilchen mit der größten Energie im Spektrum der weitergeleiteten Strahlung darstellt.θc represents the critical reflection angle for the particles with the highest energy in the spectrum of the transmitted radiation. 48. Linse gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien aller Durchgänge, die eine Krümmung aufweisen, umgekehrt proportional zur Anzahl der Schichten sind, zu denen die genannten Durchgänge gehören, wobei die Anzahl der genannten Schichten ab der Linsenlängsachse gezählt wird und nicht größer ist als48. Lens according to claim 45, characterized in that the radii of curvature of all passages having a curvature are inversely proportional to the number of layers to which said passages belong, the number of said layers being counted from the lens longitudinal axis and not being greater than Rc = 2d/&theta;²c,Rc = 2d/θ²c, wobei d den Durchmesser eines einzelnen Durchgangs darstellt; undwhere d is the diameter of a single passage; and &theta;c den kritischen Reflektionswinkel für die Teilchen mit der niedrigsten Energie im Spektrum der weitergeleiteten Strahlung darstellt.θc represents the critical reflection angle for the particles with the lowest energy in the spectrum of the transmitted radiation. 49. Linse gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der gekrümmten Durchgänge in Längsrichtung der Linse veränderlich ist.49. Lens according to claim 45, characterized in that the curvature of the curved passages is variable in the longitudinal direction of the lens. 50. Linse gemäß Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Durchgänge sich in Längsrichtung der Linse gleichmäßig verändert.50. Lens according to claim 49, characterized in that the curvature of the passages varies uniformly in the longitudinal direction of the lens. 51. Linse gemäß einem der Ansprüche 27 bis 33, 35 bis 38, 41 und 44 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass sie Durchgänge mit einer spiralförmig reflektierenden Oberfläche aufweist.51. Lens according to one of claims 27 to 33, 35 to 38, 41 and 44 to 50, characterized in that it has passages with a spirally reflecting surface. 52. Linse gemäß Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass alle Durchgänge mit dieser spiralförmigen Oberfläche, die gleiche Spiralrichtung wie die spiralförmige Oberfläche aufweisen.52. Lens according to claim 51, characterized in that all passages with said spiral surface have the same spiral direction as the spiral surface. 53. Linse gemäß Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass sie Durchgänge aufweist, in denen ihre spiralförmigen Flächen in beide Spiralrichtungen zeigen.53. Lens according to claim 51, characterized in that it has passages in which its spiral surfaces point in both spiral directions. 54. Linse gemäß einem der Ansprüche 27 bis 33, 35 bis 38, 41, 44 bis 50, 52 und 53, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Innenwandungen der Durchgänge Beschichtungen aufgetragen sind, wobei diese Beschichtungen zumindest aus einer Schicht bestehen und zusammen mit den Wandungen selbst eine vielschichtige Struktur mit unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften der daran angrenzenden Schichten bilden.54. Lens according to one of claims 27 to 33, 35 to 38, 41, 44 to 50, 52 and 53, characterized in that coatings are applied to the inner walls of the passages, these coatings consisting of at least one layer and together with the walls themselves forming a multi-layered structure with different electromagnetic properties of the layers adjacent to it. 55. Linse gemäß Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen zwischen zumindest zwei angrenzenden Medien sich im Vergleich zu ihrer Grundschicht im anderen Phasenzustand befinden.55. Lens according to claim 54, characterized in that the contact surfaces between at least two adjacent media are in the other phase state compared to their base layer. 56. Linse gemäß einem der Ansprüche 27 bis 33, 35 bis 38, 41, 44 bis 50, 52, 53 und 55, dadurch gekennzeichnet, dass Diffraktionsstrukturen mit einer oder mehreren Perioden auf die Innenwandungen der Strahlungsübertragungsdurchgänge aufgebracht werden.56. Lens according to one of claims 27 to 33, 35 to 38, 41, 44 to 50, 52, 53 and 55, characterized in that diffraction structures with one or more periods are applied to the inner walls of the radiation transmission passages. 57. Linse gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Module eine Miniaturlinse ist.57. Lens according to claim 34, characterized in that each of the modules is a miniature lens. 58. Linse gemäß einem der Ansprüche 27 bis 33, 35 bis 38, 41, 44 bis 50, 52, 53, 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Miniaturlinsen (33) sich von einander hinsichtlich Strahlungseinfangwinkeln und Brennweiten unterscheiden.58. Lens according to one of claims 27 to 33, 35 to 38, 41, 44 to 50, 52, 53, 55, characterized in that the miniature lenses (33) differ from each other in terms of radiation capture angles and focal lengths. 59. Linse gemäß einem der Ansprüche 27 bis 33, 35 bis 38, 41, 44 bis 50, 52, 53, 55, 57 und 58, dadurch gekennzeichnet, dass sie Strahlungsdurchgänge umfasst, die willkürlich über deren Querschnitt angeordnet sind und die die geordnet angeordneten Linsendurchgänge zahlenmäßig übertreffen.59. Lens according to one of claims 27 to 33, 35 to 38, 41, 44 to 50, 52, 53, 55, 57 and 58, characterized in that it comprises radiation passages which are arranged randomly over its cross-section and which outnumber the ordered lens passages.
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