DE969366C - Spiegelsystem mit asphaerischen Flaechen - Google Patents

Description

• Spiegelsystem mit asphärischen Flächen Man hat sich verschiedentlich bemüht, auf optischem Wege mittels Röntgenstrahlen Bilder zu erzeugen, die infolge der besonders kurzen Wellenlänge einmal eine hohe Auflösung, zum andern neue Aufschlüsse über den Aufbau der Materie erwarten lassen. Diese Bemühungen haben bisher noch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt, denn man erhielt weder eine genügende Auflösung der Bilder, noch eine ausreichende optische Fehlerfreiheit. Unter anderem benutzte man für die Bildgebung die Totalreflexion der Röntgenstrahlen an kreiszylindrischen Oberflächen, insbesondere von Metallen oder Glas. Auch die Verwendung von Braggschen Reflexionen führte nicht zum Ziele.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Spiegelsystem zur Herstellung von Abbildungen mittels totalreflektierter Röntgenstrahlen, gekennzeichnet durch ausschließlich asphärische Spiegel und eine Blende, die symmetrisch in bezug auf eine gemeinsame Achse derart angeordnet sind, daß die Blende den Teil eines mit seinem Zentralstrahl in dieser Achse liegenden Röntgenstrahlenbündels, der an den Spiegeln nicht reflektiert würde, ausschneidet, so daß ausschließlich die an den Spiegeln reflektierten Röntgenstrahlen das System durchlaufen und daß die asphärischen Spiegel so ausgebildet sind, daß sie streng aplanatische Abbildung erzeugen.
• Mit diesem Spiegelsystem lassen sich bei endlicher Gegenstands- und Bildentfernung optisch fehlerfrei sowohl bildmäßige Vergrößerungen mit guter Auflösung als auch Verkleinerungen erzielen.
• Es sind an sich aus der Optik sichtbaren Lichts Spiegelsysteme bekannt, die aus zwei rotationssymmetrisch angeordneten asphärischen Spiegeln zusammengesetzt sind und aplanatische Abbildungen zu bewirken vermögen. Man war jedoch der Auffassung, daß man bei hinreichend kleinen numerischen Aperturen dieser Systeme (kleiner als o,65) einen dieser asphärischen Spiegel durch einen sphärischen ersetzen kann. Da das erfindungsgemäße Spiegelsystem infolge der kleinen, gegen die Oberfläche bezogenen Reflexionswinkel totalreflektierter Röntgenstrahlen eine sehr kleine numerische Apertur aufweist (kleiner als o,o9) sollte man meinen, daß diese für die Optik sichtbaren Lichts berechtigte Auffassung insbesondere für die Röntgenoptik zutrifft und man daher beispielsweise bei einem Zweispiegelsystem mit einem asphärischen Spiegel auskäme. Das ist jedoch nicht der Fall. Vielmehr werden bei der Röntgenoptik für ein Spiegelsystem der beanspruchten Art notwendig mindestens zwei asphärische Spiegel benötigt. Die Ursache für diesen qualitativen Unterschied zwischen der technischen Optik für sichtbares Licht und für Röntgenstrahlen ist im wesentlichen dadurch gegeben, daß im Fall des sichtbaren Lichts bei der Abbildung verhältnismäßig große, gegen - die Oberfläche bezogene Reflexionswinkel die entscheidende Rolle spielen, während es im Fall der Röntgenstrahlen sehr kleine Reflexionswinkel sind. Die Anwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems ist daher überall dort notwendig, wo man auf kleine Reflexionswinkel angewiesen ist, um eine Abbildung herzustellen.
• Ein Beispiel für ein solches neues Spiegelobjektiv ist in der Fig. i dargestellt. S und S' stellen den Schnitt der Spiegelflächen mit der Zeichenebene dar. Die reflektierenden Flächen werden gewonnen entweder als Rotationsflächen durch Rotation der Kurvenstücke S und S' um die Achse Fi-F2 oder als Zylinderflächen, für die die Kurvenstücke S und S' die Leitlinien darstellen, an denen die z. B. senkrecht zur Zeichenebene stehenden Erzeugenden parallel zu sich selbst verschoben werden. Dabei lassen sich mehrere so gewonnene Zylinderflächen zentrisch um die Achse Fi-F2 in Polygonform anordnen, wobei man sich durch Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Zylinderflächen dem Rotationskörper beliebig nähern und die optischen Eigenschaften des Systems verbessern kann. Die Schnittkurven sind gegeben durch maximale Erfüllung der Sinusbedingung und der Konstanz der Summe der Lichtteilwege. Die Zentralstrahlen sind abgeblendet durch die Blende B. Man entnimmt aus der Zeichnung, daß die Blende so ausgebildet ist, daß sie den inneren Teil des mit seinem Zentralstrahl in der Achse liegenden Röntgenstrahlenbündels der an den Spiegeln S, S' nicht reflektiert würde, ausscheidet, so daß ausschließlich die an den Spiegeln reflektierten Röntgenstrahlen das System durchlaufen.
• Fig.2 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem der Strahlengang im Gegensatz zu dem der Fig. i, der nach einem eingeknickten Polygon verläuft, diese Einknickung nicht aufweist. In Fig.3 schließlich ist eine Anordnung der Spiegel getroffen, bei der der Strahlengang die Achse kreuzt. Die Herstellung der bei den neuen optischen Systemen verwendeten Spiegelflächen läßt sich auf die verschiedenste Weise ausführen. In Betracht kommt eine mechanische Bearbeitung entweder durch spanlose oder spanabhebende Formgebung. Durch elastische Verformung von Körpern, deren Oberfläche zweckmäßig der erstrebten Form nahekommt oder durch definiertes Aufdampfen oder Sedimentieren von Stoffen auf geeignetes Trägermaterial mit entsprechend geformter Oberfläche, lassen sich Spiegel mit höheren Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit herstellen. Außerdem lassen sich die Spiegelflächen galvanoplastisch herstellen. Ebenso lassen sie sich auch mit der erforderlichen Genauigkeit entweder mittels des piezoelelctrischen Effektes bei Bikristallen oder mittels des magnetostriktiven Effektes unter Verwendung ferromagnetischer Stoffe erzeugen. Schließlich kommt neben den vorerwähnten Effekten auch die thermische Durchbiegung an Bimetallen für die letzte Formgebung der Spiegeloberflächen in Betracht.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Spiegelsystem zur Herstellung von Abbildungen mittels totalreflektierter Röntgenstrahlen, gekennzeichnet durch ausschließlich asphärische Spiegel und eine Blende, die symmetrisch in Bezug auf eine gemeinsame Achse derart angeordnet sind, daß die Blende den Teil eines mit seinem Zentralstrahl in dieser Achse liegenden Röntgenstrahlenbündels, der an den Spiegeln nicht reflektiert würde, ausschneidet, so daß ausschließlich die an den Spiegeln reflektierten Röntgenstrahlen das System durchlaufen, und daß die asphärischen Spiegel so ausgebildet sind, daß sie streng aplanatische Abbildungen erzeugen.
2. 2. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel aus asphärischen Rotationsflächen bestehen.
3. 3. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Spiegel mehrere Zylinderflächen verwandt werden, von denen jede durch Parallelverschiebung der Zylindererzeugenden an den durch Rechnung ermittelten Krümmungskurven der Spiegeloberflächen entsteht. .
4. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Oberflächen durch elastische Verformung eines Körpers, dessen Oberfläche zweckmäßig der erstrebten Form nahekommt, erzeugt werden.
5. 5. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Oberflächen durch gesteuertes Aufdampfen oder Sedimentieren von Stoffen auf einen Tragkörper, dessen Oberfläche zweckmäßig der erstrebten Form nahekommt, erzeugt werden.
6. 6. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel aus Bikristallen hergestellt sind und die letzte Formgebung der spiegelndenFlächen mittels despiezoelektrischen Effektes vorgenommen wird.
7. 7. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel aus ferromagnetischen Stoffen bestehen und die letzte Formgebung der Oberflächen mittels des magnetostriktiven Effektes vorgenommen wird. B. Spiegelsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel aus Bimetall bestehen und die letzte Formgebung der Oberfläche durch entsprechende Wahl der Temperatur und der damit sich ergebenden Durchbiegung vorgenommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 71 710, 217 229, 229 224.; »Zeitschrift für Instrumentenkunde«, Bd. 56, i936, S. 336/337 und 513/5i4; Bd. 61, 194.i, S. i75 bis 184 und 24o bis 246; Bd. 63, 1943, S. 153 bis 166; »Zeitschrift für wissenschaftliche Mikroskopie«, Bd. 26, 1909, S. 398 bis 401; Zeitschrift »British Science News«, 1947, S. 12/i3; »Modern Physical Laboratory Practice«, 1938, S. i8o bis 183.