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Einrichtung zur Herstellung optischer Bilder Die Erfindung bezieht
sich auf Einrichtungen zur Herstellung optischer Bilder durch die Reflexion einer
auffallenden Strahlung und bezieht sich insbesondere auf die Herstellung von verzerrungsfreien
Röntgenstrahlbildern mit Hilfe der totalen äußeren Reflexion an konkaven Flächen.
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Es ist bereits seit R ö n t g e n und seinen Zeitgenossen bekannt,
daß Röntgenstrahlen nicht durch Linsen reflektiert werden kennen, da die Brechungsindices
der normalerweise verwendeten Röntgenstrahlen in den leicht erhältlichen festen
Körpern so wenig unter dem Wert i liegen, daß die Konstruktion eines gut brechenden
Linsensystems für Röntgenstrahlen schwierig, wenn nicht unmöglich ist. Jedoch ist
in neuerer Zeit in einer Arbeit im »Journal of the Optical Society of America«,
Bd. 38, Nr. g (September 1948) von K i r k p a t r i c k und B a e r vorgeschlagen
worden, optische Bilder mittels Röntgenstrahlen durch totale äußere Reflexion an
konkaven Flächen herzustellen. Eine totale äußere Reflexion tritt an entweder kristallinen
oder amorphen Flächen dann auf, wenn der Auftreffwinkel der auffallenden Röntgenstrahlung
genügend klein ist und ist zu unterscheiden von der bekannten Bragg-Brechung oder
Reflexion, die an den Gitterebenen von kristallinen Substanzen auftritt. Wie in
der erwähnten Arbeit vorgeschlagen wird, lassen sich tatsächlich Röntgenbilder ausgedehnter
Objekte mit
zwei zylindrischen Linsen oder Spiegeln herstellen,
die mit zueinander senkrecht liegenden Achsen senkrecht zur einfallenden Strahlung
nebeneinander angeordnet werden.
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Jede optische Einrichtung ruft gewisse Aberrationen oder Bildfehler
in dem entworfenen Bild hervor, die von der Krümmung der abbildenden Flächen, der
Größe der Öffnungen und von der Anordnung der einzelnen Bestandteile abhängen, jedoch
können derartige Bildfehler durch sorgfältigen Aufbau der betreffenden Einrichtungen
in erträglichen Grenzen gehalten werden. Außer diesen Bildfehlern treten bei dem
erwähnten Abbildungssystem für Röntgenstrahlen mittels zweier Spiegel noch zwei
typische Arten von Bildfehlern auf. Der eine dieser Bildfehler ist darauf zurückzuführen,
daß die beiden Spiegel nicht räumlich zusammenfallen und daher verschiedene Vergrößerungen
für ein gegebenes Objekt ergeben. Der zweite Bildfehler rührt daher, daß man sehr
kleine Auftreffwinkel für die auffallende Strahlung verwenden muß, wodurch die Brennfläche
des Bildes in eine sehr schräge Lage zu der reflektierten Strahlung kommt. Der Hauptzweck
der Erfindung besteht darin, Einrichtungen zur Erzeugung unverzerrter Röntgenbilder
anzugeben.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung, welches im folgenden
ausführlicher beschrieben und dargestellt wird, wird eine Anordnung zur Herstellung
optischer Bilder durch die totale äußere Reflexion einer auffallenden Strahlung
mittels einer Einrichtung hergestellt, welche 'aus einem ersten Satz konkaver nahe
aneinander angeordneter Flächen besteht, deren Achsen zueinander und *zurauffallenden
Strahlung nahezu senkrecht sind. Die Röntgenstrahlen, die von diesen Flächen unter
einem Winkel, der kleiner ist als ein bestimmter kritischer Winkelwert ist, reflektiert
werden, erzeugen daher ein reelles Bild eines ausgedehnten Objekts. Dieses Bild
wird als Objekt für einen zweiten Satz konkaver reflektierender Flächen benutzt,
der einen gewissen Abstand von dem ersten Flächensatz besitzt. Der zweite Satz reflektierender
Flächen besteht ebenfalls aus zwei dicht hintereinander angeordneten Flächen, deren'
Achsen zueinander und zu der einfallenden Strahlung senkrecht stehen: Um die obenerwähnten,
in dem von dem ersten Flächensatz erzeugten reellen Bilde auftretenden Fehler zu
. korrigieren, werden die Richtungen, in welchen die zwei Flächen des zweiten Satzes
konkav gekrümmt sind,, und die Aufeinanderfolge der beiden Flächen im zweiten Satz
umgekehrt- gewählt wie bei den konkaven Flächen des ersten Satzes.
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Zur besseren Verständlichkeit der nachfolgenden Beschreibung soll
von den im folgenden erläuterten Bezeichnungen Gebrauch gemacht - werden. Die obenerwähnten
Achsen der reflektierenden Flächen sind die Längsachsen, welche parallel der Länge
der betreffenden Flächen verlaufen. Die Tangentialebenen an dieser Fläche, welche
die Längsachsen enthalten, verlaufen im wesentlichen parallel zu der auftretenden
Strahlung. Ferner ist, wenn im folgenden die Lage einer Fläche bzw. die Lage der
verschiedenen Flächen zueinander und zur auffallenden Strahlung als parallel, im
wesentlichen parallel, senkrecht, im wesentlichen senkrecht oder als senkrecht zueinander
bezeichnet werden, dies derart zu verstehen, daß diejenigen Abweichungen von einer
genau senkrechten Lage eingeschlossen sein sollen, welche durch kleine Winkel etwa
von der Größe des Einfallswinkels gegeben sind.
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Fig. i ist eine schematische perspektivische Darstellung zur Erläuterung
der Erfindung; Fig. 2 ist eine ebenfalls zur Erläuterung der Erfindung dienende
Zeichnung; @Fig. 3 ist eine perspektivische Veranschaulichung eines zur Realisierung
der Erfindung geeigneten Geräts und Fig. q. eine schematische perspektivische Darsteliüng,
die zur Erklärung dafür dient, wie gemäß der Erfindung das verzerrungsfreie endgültige
Röntgenbild zustandekommt.
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Wie bereits erwähnt, können Röntgenstrahlen praktisch nicht durch
Linsen konzentriert werden, und man kann daher auch kein optisches Bild eines Objekts
mittels Linsen durch Röntgenstrahlen herstellen: Wenn jedoch Röntgenstrahlen von
einer punktförmigen Quelle unter einem sehr kleinen Glanzwinkel, gewöhnlich weniger
als 1/2Q; von einer konkaven sphärischen oder zylindrischen reflektierenden Fläche,
d. h. von einem Spiegel von großem Radius reflektiert werden, werden sie zu einer
Brennlinie vereinigt. Wenn zwei aufeinanderfolgende oder dicht hintereinander angeordnete
reflektierende Flächen, beispielsweise die Spiegel i' und 2' in Fig.i, so angebracht
werden, daß sie beide nahezu parallel zu den auffallenden Röntgenstrahlen 3' liegen,
aber miteinander einen rechten Winkel einschließen, so vereinigt der Spiegel 2'
die vom Spiegel i' auf einer Linie abgebildeten Strahlen zu einem Punkt. Wenn die
punktförmige Röntgenstrahlenquelle bewegt wird, bewegt sich auch der erwähnte Bildpunkt
entsprechend. Daher wird von jedem Punkt eines ausgedehnten Objekts, beispielsweise
eines Drahtnetzes 4, ein entsprechender Punkt in dem reellen Bilde 5' erzeugt, welches
auf einer an der richtigen Stelle angeordneten Aufzeichnungsvorrichtung, beispielsweise
einem photographischen Film 6', entsteht. Praktisch entstehen auf dem Film 6' vier
getrennte Punkte, von denen einer das vollständige Bild 5' darstellt. Ein zweiter
Punkt entsteht in der linken dem ersten Punkt diagonal gegenüberliegenden unteren
Ecke, und zwar infolge desjenigen Teiles des Röntgenstrahles 3', der über den Spiegel
i' hinweggeht, sodann rechts vom Spiegel 2 vorbeiläuft und den Film 6', also ohne
Reflexion erreicht. Ein weiterer Teil des Strahles 3' wird zwar vom Spiegel i' reflektiert,
geht jedoch am Spiegel 2' vorbei und wird links vom vollständigen Bild 5' aufgezeichnet.
Ein vierter Fleck erscheint unterhalb des Bildes 5' und rechts von dem obenerwähnten
zweiten Punkt und rührt von demjenigen Teil des Strahles her, welcher oberhalb des
Spiegels i' verläuft, aber vom Spiegel 2' reflektiert wird.
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Die Vergrößerung des Bildes 5' kann in jeder Ebene durch das Verhältnis
des Abstandes von Bild zu Spiegel und von Objekt zu Spiegel bestimmt
werden.
Die Brennweite jeder der reflektierenden Oberflächenoder Spiegel i' und 2' ist durch
die Gleichung gegeben
in welcher R der Krümmungsradius und i der Glanzwinkel des einfallenden Strahles
im Bogenmaß ist. Aus der Gleichung (i) sieht man, daß das Bild entweder durch Einstellung
des Glanzwinkels i oder durch Einstellung des Krümmungsradius R der beiden Spiegel
i' und 2' oder durch Verstellung aller drei Größen scharf gestellt werden kann.
Wie aus dem folgenden hervorgeht, wird erfindungsgemäß eine Scharfstellung des Bildes
auf diese Weise erreicht.
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Nach optischen Gesetzen kann man eine totale äußere Reflexion von
Röntgenstrahlen an glatten festen und reflektierenden Oberflächen, z. B. den Spiegeln
i' und 2', dann erreichen, wenn die Strahlen in Luft auf derartige Flächen auffallen,
weil sie dann auf ein Medium von kleinerem Brechungsindex auftreffen. Der Brechungsindex
,u (für Röntgenstrahlen) der gewöhnlichen festen Körper ist etwas kleiner als i,
und zwar um einen Betrag ö, der von der Größenordnung io-5 oder io-s ist. Für einen
gegebenen Stoff und eine gegebene Wellenlänge existiert ein kritischer Glanzwinkel
i" oberhalb dessen keine Reflexion stattfindet. Dies ist in Fig. dargestellt, in
welcher die reflektierte Intensität I von Röntgenstrahlen in Abhängigkeit von dem
Auftreffwinkel i dargestellt ist, und zwar für einen sehr dichten Reflektor (Kurve
A) und für einen weniger dichten Reflektor (B). Die Größe des kritischen Winkels
i" im Bogenmaß ist mit dem Wert von ö durch das Brechungsgesetz cos /b
= I - ö (2)
verknüpft. Da i, klein ist, kann die Cosinusfunktion entwickelt
werden, d. h. man kann setzen
und man gelangt somit zu der Gleichung
die eine vollkommen ausreichende Annäherung darstellt. Nach der klassischen Dispersionstheorie
kann, wenn man die Absorption der Röntgenstrahlen in dem reflektierenden Material
vernachlässigt, die Größe 8 aus der Gleichung
berechnet werden, in welcher A, die Röntgenwellenlänge in Zentimeter, e die Elektronenladung
in elektrostatischen Einheiten, in die Elektronenmasse in Gramm, c die Lichtgeschwindigkeit
in Zentimeter pro Sekunde und n die Gesamtzahl der Elektronen je Kubikzentimeter
des Reflektors darstellt. Wenn man diesen Wert in die Gleichung (4) einsetzt, so
ergibt sich die fölgende Gleichung:
Praktisch ist die Absorption nicht groß, mit Ausnahme derjenigen ,-Werte, die an
den Absorptionsgrenzen des Materials der reflektierenden Flächen liegen, und die
Gleichung (6) erlaubt es daher, den kritischen Winkel sehr genau zu berechnen. Man
sieht aus Gleichung (6), daß die reflektierenden Oberflächen, welche eine sehr hohe
Elektronendichte besitzen, wegen des höheren kritischen Glanzwinkels der einfallenden
Strahlen vorzuziehen sind, da sich dann eine bessere Bildauflösung ergibt. Für Metalle,
beispielsweise Wolfram und Platin, welche eine sehr hohe Elektronendichte haben,
betragen die kritischen Winkel o,oio5 bzw. o,oi io (im Bogenmäß gemessen), wenn
man die Kupfer-K"-Strahlung benutzt (A = 1,54- io-8cm). Man sieht daher, daß selbst
bei Benutzung der günstigsten Materialien für die reflektierenden Oberflächen, z.
B. die Spiegel i' und 2' in Fig. t, der Glanzwinkel der einfallenden Strahlung von
der Größe von etwa 1/2' ist.
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Obwohl die Bildverzeichnung in Fig. i nicht dargestellt ist, kann
man verstehen, daß die Brennfläche des Bildes 5' nicht senkrecht zu dem Röntgenstrahl
3' liegt, sondern daß vielmehr das Bild 5' längs einer kaustischen Fläche entsteht,
die erheblich schräg zum Strahl verläuft. Der Grund dafür besteht darin, daß eine
sehr kleine Zunahme des Glanzwinkels der Inzidenz eine starke Zunahme der Entfernung
zwischen den reflektierenden Flächen und dem erzeugten Bilde mit sich bringt. Daher
werden die von ausgedehnten Objekten entstehenden Bilder erheblich verzerrt. Eine
Verzerrung dieser Art ist dann besonders nachteilig, wenn man eine möglichst hohe
Bildauflösung zu erreichen wünscht. Ein weiterer Bildfehler rührt daher, daß die
Vergrößerung durch die beiden Spiegel i' und 2', da diese hintereinanderliegen,
verschieden groß ausfällt. Eine Verzerrung dieser Art führt zu der Abbildung eines
quadratischen Gegenstandes in Form eines Rechtecks, wobei der erste Spiegel i' eine
stärkere Vergrößerung hervorruft. Die weiter unten folgenden Darlegungen lassen
erkennen, daß gemäß der Erfindung beide geschilderten Bildfehler beseitigt werden
können.
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In Fig 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Herstellung eines unverzerrten
Röntgenbildes gemäß der Erfindung dargestellt. Auf einer Grundplatte i sind gegeneinander
beweglich zwei Spiegelhalter 2 und 3 angebracht, welche ihrerseits aus den Haltern
4, 5 bzw. 6, 7 bestehen. In den betreffenden IHalterii sind flexible reflektierende
Spiegel 8 bis i i untergebracht. Der Spiegelhalter 4 ist auf der Grundplatte i mit
Hilfe eines Wellenstumpfes 12 befestigt der an einem Ansatz 13 eines rechteckigen
Rahmens 14 befestigt ist. Der Wellenstumpf 12 greift in ein Lager oder in einen
Schlitz (nicht dargestellt) in der Grundplatte i ein, derart, daß der Rahmen 14
mittels einer Stellschraube (nicht dargestellt), transversal
verschoben
werden und um den Stumpf 12 gedreht werden kann, welcher mit der Längsachse des
Spiegels 8 zusammenfällt. Die Drehung um den Stumpf 12 geht ebenfalls mittels einer
nicht dargestellten Stellschraube und einer Gegendruckfeder, die an einen Flansch
angreift, was beides ebenfalls nicht dargestellt ist, vor sich. Der Einfachheit
halber sollen diejenigen am Spiegelhalter 4 anzubringenden Teile, die in der Zeichnung
nicht dargestellt sind, bei der Beschreibung gleichartiger Teile, welche dieselben
Aufgaben erfüllen, an den Spiegelhaltern 6 und 7 erläutert werden. Um eine Einrichtung
zur Verstellung der Krümmung des flexiblen Spiegels 8 zu schaffen, wird ein rechteckiger
Rahmen 14 mit einander gegenüberliegenden Rillen 16 und 17 versehen, in welchen
Gleitstücke i8 und i9 und ein Gegendruckstück 2o angebracht sind. Mittels einer
Mikrometerschraube 21 kann auf das Gleitstück 18 eine Kraft ausgeübt werden, indem
man den Rändelknopf 22 und die mit ihm fest verbundene Druckstange 23 verdreht.
Diese Stange läuft durch ein Loch 24 in einem Ansatz 25 des Rahmens 14 hindurch.
Der Gewindeteil 26 kann, wie dargestellt, in den Ansatz 25 eingeschraubt werden,
um sowohl eine Halterung als auch eine genaue Anzeige des jeweiligen Einstellwinkels
der Stellschraube 22 zu ermöglichen. Wenn die Stellschraube 22 verdreht wird, übt
der Stift 23 auf das Gleitstück 18 eine transversale Kraft aus, welche auf die Blattfeder
27 übertragen wird. Die Feder 27 drückt ihrerseits auf das Gleitstück i9, welches
auf der anderen Seite gegen die beiden Stifte 28 und 29 drückt. Infolgedessen wird
der unter den Stiften 28 und 29 liegende Spiegel um einen weiteren mit einer Aussparung
versehenen Stift 3o als Achse herumgebogen. Der Stift 3o befindet sich gegenüber
dem Rahmen r4 in einer festen Lage, da er auf dem feststehenden Teil 2o aufliegt.
Die Aussparung des Stiftes 3o dient dazu, die durch eine punktierte Linie 32 angedeuteten
Röntgenstrahlen durchtreten zu lassen.
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Der Spiegelhalter 5 wird nahe am Spiegelhalter .4 angebracht, so daß
die Spiegel 8 und 9 so dicht wie es aus mechanischen Gründen möglich ist, nebeneinanderliegen.
Auf diese Weise wird die Verzerrung, die von der verschiedenen Vergrößerung der
Spiegel 8 und 9 herrührt, auf einen Mindestwert begrenzt. Der Spiegelhalter 5 ist
konstruktiv ebenso ausgeführt wie der Spiegelhalter 4 und besteht aus einem rechteckigen
Rahmen 33, einer Mikrometereinstellung 34, -verstellbaren Teilen 35 und 37, einer
Blattfeder 36, einem mit einer Aussparung versehenen Stift 37', einem festen Teil
38, einem Hebelarm 39 und einer Achse 40.
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In einem Abstand vom Spiegelhalter 5, längs des Röntgenstrahles 32
gemessen, ist ein Spiegelhalter 6 angebracht, der aus einem rechteckigen Rahmen
41 besteht, welcher seinerseits auf der Grundplatte i mittels eines an einem Rahmenansatz
42 angreifenden Wellenstumpfes 43 befestigt ist. Dieser Stumpf 43 sitzt in einem
am Rahmen 41 befestigten Ansatz 44, welcher eine transversale Bewegung des rechteckigen
Rahmens 41 und des Spiegels io mittels einer Stellschraube 45 und einer Feder 46
ermöglicht. Die Betätigung dieser Stellschraube wird aus der nachfolgenden Beschreibung
des Spiegelhalters 7 besser verständlich. Eine gewisse Drehung des Spiegelhalters
6 um die Achse 43, welche mit der Längsachse des Spiegels io zusammenfällt, wird
durch eine Stellschraube 47 ermöglicht sowie durch den Gegendruckkörper 48, der
auf der entgegengesetzten Seite wie die Stellschraube 47 auf einem am Spiegelhalter
41 befestigten Verstellarm 49 angreift. Die Stellschraube 47 kann innerhalb einer
feststehenden Mutter 5o, die an der Grundplatte i befestigt ist, verdreht werden,
und der Gegendruckkörper 48 kann ebenfalls an der Grundplatte i mittels eines nicht
mit dargestellten Gehäuses befestigt sein, ähnlich demjenigen, welches im folgenden
zusammen mit dem Spiegelhalter 7 noch erläutert werden wird. Der rechteckige Rahmen
41 ist mit einer oberen Rille versehen, die in der Zeichnung nicht mit dargestellt
ist, und mit einer unteren Rille Si. Innerhalb dieser beiden Rillen sind das feste
Druckstück 52 und die verschiebbaren Druckstücke 53 und 54 angeordnet. Zwischen
diesen Teilen liegen eine Blattfeder 55, der Spiegel io, zwei Stifte 56 und 57 und
ein mit einer Aussparung versehener Stift 58 ebenso wie beim Spiegelhalter 4. Der
verstellbare und mit einer Aussparung versehene Jochteil 59 des Spiegelhalters 41
ist mit dem verstellbaren Teil 54 mittels der transversal verlaufenden Stifte 6o
und 61 sowie der Muttern Wund 6i'verbunden. Auf den Spiegel io kann eine diesen
Spiegel verbiegende Kraft mittels einer Mikrometerschraube 62 ausgeübt werden, die
ebenso wie die Mikrometerschraube 21 ausgebildet ist und einen transversal zur Spiegelebene
verlaufenden Stift 63 besitzt, der mit seinem Ende 64 gegen den festen Teil 52 drückt.
Man sieht nun, daß durch Verstellung des Mikrometers 62 eine transversale Bewegung
des Stiftes 63 hervorgerufen wird, und zwar transversal zum Hochteil 59, wodurch,
da der Teil 52 fest auf dem Rahmen 41 sitzt, die ganze- Anordnung mit Einschluß
des Jochs 59 und der gleitenden Teile 54 transversal bewegt wird, so daß sich der
Spiegel io um den mit einer Aussparung versehenen Stift 58 herum biegt.
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Der Spiegelhalter 7 ist gegenüber dem Spiegelhalter 6 ebenso angeordnet
wie der Spiegelhalter 5 gegenüber dem Spiegelhalter 4, und zwar insofern, als er
ebenfalls so nahe wie möglich am Spiegelhalter 6 liegt. Der Spiegelhalter 7 enthält
den nach oben konkav gebogenen Spiegel i i und einen rechteckigen Rahmen 65 mit
einem verstellbaren Joch 66. Innerhalb des Rahmens 65 ist ein beweglicher Teil 67
angebracht, ein fester Teil 68, eine Feder 69 und ein mit einer Aussparung versehener
Stift 70. Eine transversal verlaufende Biegekraft wird auf den Spiegel ii mittels
einer Mikrometerschraube 71
ausgeübt. An dem rechteckigen Rahmen 65 befindet
sich ein Ansatz 72 mit einem an diesem befestigten Wellenstumpf 73, welcher in einen
verstellbaren Teil 74 eingreift. Der verstellbare Teil 74 ist innerhalb einer Aussparung
75 in der Grundplatte i angeordnet und wird in dieser Aussparung mittels einer Feder
76 und einer Stellschraube 77 in der
geti-ünschten Weise eingestellt.
Um eine unerwünschte transversale Bewegung des rechteckigen Rahmens 65 zu verhindern,
ist der Wellenstumpf der Zapfen 73 an der Grundplaste i mittels einer Unterlagsscheibe
78, einer weiteren Scheibe 79 und eines Bolzens So befestigt. Man sieht, daß durch
eine Verstellung der Schraube 77 die Lage des Rahmens 65 gegenüber der Grundplatte
i verstellt werden kann. Eine gleichartige transversale Verstelleinrichtung ist
für jeden der Spiegelhalter d., 5 und 6 vorgesehen, ist aber zur Vereinfachung der
Zeichnung, wie bereits oben bemerkt, nicht mit dargestellt worden.
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Eine Drehung des Spiegelhalters 65 uin die Achse 73, welche mit der
Längsachse des Spiegels i i zusammenfällt, kann mit Hilfe des gefederten Gegendruckstiftes
81 erzielt werden, welcher in einem Gehäuse 8-a verschiebbar ist und mittels einer
(nicht mit dargestellten) Verstellschraube, die auf den Hebelarm 83 am Joch 66 einwirkt,
erreicht werden. Eine geeignete Ausführung einer derartigen Stellschraube ist in
Verbindung mit dem Spiegelhalter 6 bereits oben beschrieben.
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Aus der vorstehenden Beschreibung der Fig. 3 und aus der Fig. q.,
in welcher dieselben Bezugszeichen benutzt sind wie in Fig. 3, läßt sich die Wirkungsweise
leicht verstehen. Die Röntgenstrahlen, die von einer geeigneten Röntgenstrahlquelle
i oo erzeugt werden und aus dem Kollimator ioi als Strahl 32 austreten, fallen auf
ein Objekt io2 auf und werden an den konkaven Flächen der Spiegel 8 und 9 reflektiert,
so daß ein nicht mit dargestelltes reelles Bild entsteht. Dieses reelle Bild dient
sodann als Objekt für die konkaven Spiegel io und i i, so daß das Endbild io3 auf
einer geeigneten Anzeigevorrichtung, z. B. einer photographischen Platte oder einem
Fluoreszenzschirm io4, entsteht. Das vollständige reelle Bild, welches von den Spiegeln
8 und 9 entworfen wird und als Objekt für die Spiegel io und ii dient, ist der einzige
Teil des Röntgenstrahles 32 (der durch die Spiegel 8 und 9 in der in Fig. i beschriebenen
Weise in vier verschiedene Teile aufgespalten wird), welcher auf die Spiegel io
und i i auffällt.
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Wie oben erläutert, ist das vom Spiegelhaltersatz 2 (Fig. 3) entworfene
Bild stark verzerrt und entsteht in Wirklichkeit längs einer kaustischen Fläche
zwischen den beiden Spiegelhaltereinheiten 2 und 3. Eine erste Art von Verzerrung
tritt deshalb auf, weil die Spiegel 8 und 9 nicht zusammenfallen und daher eine
verschiedene Vergrößerung für das Objekt 1o-2 ergeben. Eine zweite Art von Verzerrung
tritt deshalb auf, weil die auffallenden Röntgenstrahlen 3-2 an den Spiegeln 8 und
9 mit sehr kleinen Auftreffwinkeln reflektiert werden müssen, 5o daß die Brennfläche
des entstehenden Zwischenbildes sehr stark schräg zu der reflektierten Strahlrichtung
liegt. Gemäß der Erfindung wird die erste Art von Bildverzerrung dadurch kompensiert,
daß in der zweiten Spiegeleinheit die Reihenfolge der Spiegel io und il die umgekehrte
ist wie in der ersten Spiegeleinheit, d. h. dadurch, daß die Achse des Spiegels
i i parallel zur Achse des Spiegels 8 liegt und die Achse des ersten im Spiegelpaar
3 angeordneten Spiegels io parallel zur Achse des Spiegels 9. Das Spiegelpaar 2
liefert also eine stärkere Vergrößerung in der Ebene des Spiegels 8, während das
Spiegelpaar 3 eine stärkere Vergrößerung in der Ebene liefert, in der die Achse
des Spiegels io liegt. Die Verzerrung, welche durch den endlichen Abstand der Spiegel
längs des Strahles io hervorgerufen wird, wird somit kompensiert. Die zweite Form
von Bildverzerrung wird dadurch kompensiert, daß man die Richtung in der die Spiegel
io und i i im Spiegelhalterpaar 3 gekrümmt sind, umgekehrt wählt wie die betreffende
Spiegelkrümmung im@Spiegelhalter 2, d. h. der Spiegel io ist in umgekehrter Richtung
konkav gekrümmt wie der Spiegel 9, während der Spiegel i i in umgekehrter Richtung
konkav gekrümmt ist wie der Spiegel B. hierdurch wird die Verzerrung, die durch
die schräge Lage des ersten reellen Bildes hervorgerufen wird, im wesentlichen beseitigt.
Es ist daher, obwohl das erste reelle Bild, welches auf der kaustischen Fläche zwischen
den Spiegelhaltern 2 und 3 entsteht, erheblich verzerrt ist, das reelle Endbild
103 auf der Anzeigevorrichtung io.4 von diesen Verzerrungen frei; Neben der
speziellen Anordnung der Spiegel 8 bis i i in Fig. 3 und q. können gemäß der Erfindung
auch noch andere Anordnungen gewählt werden, um ein verzerrungsfreies Endbild zu
erzeugen. So kann beispielsweise der Spiegel 8 in einer beliebigen Winkellage (rings
um die Achse des Röntgenstrahles 32 gemessen) angeordnet und in einer beliebigen
Richtung konkav gekrümmt werden, solange seine Achse im wesentlichen senkrecht zur
Achse 32 verläuft. Der Spiegel 9 kann ebenfalls in beliebiger Richtung konkav gekrümmt
werden, jedoch muß seine Achse praktisch senkrecht zur Achse des Spiegels 8 und
zur Achse 32 verlaufen. Wenn die Lage und die Krümmungsrichtung der Spiegel 8 und
9 festgelegt sind, sind auch die Orte und die Krümmungsrichtungen der Spiegel io
und ii festgelegt, d. h. daß die Reihenfolge in der Lage der Spiegel io und i i
die umgekehrte sein muß wie die der Spiegel 8 und 9 und die Krümmungsrichtungen
ebenfalls umgekehrt gewählt werden müssen.
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Die verschiedenen, oben beschriebenen Einstellungen die in Fig.3 dargestellt
sind, stellen eine \.orteilhafte und anpassungsfähige Einrichtung zur Erzielung
eines scharfen Röntgenbildes dar. Die Mikrometereiiistellungen 21, 3q., 62 und 71
erlauben die Krümmungen der Spiegel 8 bis i i jeweils in gewünschter Weise einzustellen,
so daß ihre Brennweite nach Gleichung (i) gewählt werden kann. Da die verschiedenen
Spiegelhalter mittels der Wellenstümpfe 12, 40, 43 und 73 drehbar angeordnet sind,
können sie entsprechend eingestellt werden, um den Einfallswinkel an den Spiegeln
8 bis i i zu regulierest, Außerdem ist, da jeder der Wellenstümpfe transv ersal
gegenüber der Grundplatte i verschiebbar ist, jeder einzelne biegsame Spiegel relativ
zu den anderen und zum Röntgenstrahl 32 verstellbar. Wie man aus Fig. 3 sieht, sind
die Spiegelhalter alle ungefähr um d5° gegenüber der Vertikalrichtung und Horizontalrichtung
verdreht.
Diese Winkellage ist deshalb vorteilhaft, weil sie eine leichte Zugänglichkeit der
verschiedenen Einstellmittel gewährleistet.
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Die biegsamen Spiegel, welche gemäß der Erfindung verwendet werden
können, müssen verschiedene wichtige Eigenschaften aufweisen. Sie müssen aus einem
Material angefertigt sein, welches optisch auf Hochglanz poliert werden kann und
diese Oberflächenbeschaffenheit beibehält. Die reflektierenden Oberflächen müssen
eine hohe Elektronendichte besitzen, wie sich aus Gleichung (g) ergibt, und müssen
chemisch stabil sein. Da die Spiegel in-Spiegelhaltern gebogen werden müssen, um
die gewünschte Abbildung zu erzielen, muß ihre Krümmung -unter gleichbleibendem
Druck konstant bleiben und muß sich, wenn der Druck vermindert wird, unverzüglich
entsprechend vermindern. Außerdem muß, da- die Spiegel vorzugsweise dünn sind -
(ungefähr 0,177 cm), darauf geachtet werden, daß kein Springen nach dem Polieren
eintritt. Ein Stoff, der diese Eigenschaften ausreichend erfüllt, -ist Wolframkarbid.
Andere geeignete Stoffe sind Wolfram und Platin, die im Vakuum in bekannter Weise
auf eine hochgradig polierte Fläche von kristallinem Quarz oder gutem Werkzeugstahl
aufgedampft sind.
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Wenn biegsame Spiegel, wie an Hand der Fig. 3 erläutert, gebogen worden
sind, haben die konkaven Flächen die Form von parabolischen Zylindern, wenn der
Querschnitt des biegsamen Spiegels praktisch rechteckig ist. Diese parabolische
Form ist deshalb vorteilhaft, weil die sphärische Aberration dann beseitigt wird.
Im Rahmender Erfindung kann das verzerrungsfreie Endbild aber auch durch totale
äußere Reflektion an anderen als konkav gekrümmten Flächen erzielt werden. Beispielsweise
können Kreiszylinder oder elliptische Zylinder oder willkürliche zylindrische konkave
Flächen hergestellt und in die Einrichtung nach Fig.3 eingebaut werden, und zwar
dadurch, daß die biegsamen Spiegel mit geeignet gewähltem ungleichförmigem Querschnittsverlauf
versehen werden. Außerdem können die verzerrungsfreien Endbilder dadurch hergestellt
werden, daß man optische Spiegel von geeigneter fester Krümmung benutzt. Dann können
die reflektierenden Flächen kreisförmig, elliptisch oder, zylindrisch sein, solange
die oben beschriebenen Prinzipien zur Ausschaltung der Bildverzerrung beobachtet
werden.
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Wie oben dargelegt, müssen die Achsen der Spiegel innerhalb jedes
Spiegelhalterpaares sowohl senkrecht zueinander als auch senkrecht zur auffallenden
Strahlung verlaufen. Man sieht j edoch, daß, da ein bestimmter Glanzwinkel des Einfalls
eingehalten werden muß, um die gewünschte Wirkungsweise sicherzustellen, die Spiegel-
innerhalb jedes Spiegelpaares nicht genau senkrecht zueinander verlaufen können
und daß auch ein Spiegel nicht genau in einer parallel zu der Spiegelebene des entsprechendenSpiegels
im anderen Spiegelpaar parallel verlaufenden Ebene liegen kann. Jedoch ist, da dieser
Glanzwinkel sehr klein ist,.nämlich von der Größenordnung eines halben Winkelgrades,
in der vorstehenden Beschreibung die relgtive Lage der Spiegel als- parallel, im
wesentlichen parallel, senkrecht, im wesentlichen senkrecht oder als senkrecht zueinander
bezeichnet worden, da diese Ausdrücke die kleinen Abweichungen von der genau senkrechten
oder parallelen Lage genügend mit erfassen.
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Die Vergrößerung des Endbildes kann, wie dem optischen Fachmann- bekannt,
-durch Änderung der Entfernung zwischen Objekt und 'Bild verstellt werden. Eine
stärkere Vergrößerung läßt sich dadurch erzielen, daß man den Abstand zwischen den
Spiegelhalterpaaren-2 und 3 vergrößert und wenn dann die Absorption zu stören beginnt,
den Raum zwischen den Paaren 2 und 3 oder den ganzen Röntgenstrahlenweg innerhalb
eines evakuierten oder mit einem Gas geringer Dichte, z. B. mit Wasserstoff oder
Helium, gefüllten- Raum unterbringt. Auch wenn Röntgenstrahlen größerer Wellenlänge
verwendet werden, kann dieser Kunstgriff empfehlens-@ver t sein.
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Wenn auch in der vorliegenden Beschreibung speziell auf Röntgenstrahlen
zur Erzielung optischer Bilder Bezug genommen ist, so liegt es doch innerhalb des
Erfindergedankens, auch Neutronen und andere Strahlen öder Partikel zu verwenden,
welche eine totale äußere Reflexion ergeben.