EP0588863B1 - Einrichtung zum erzeugen kurzwelliger elektromagnetischer strahlung - Google Patents

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EP0588863B1
EP0588863B1 EP92911737A EP92911737A EP0588863B1 EP 0588863 B1 EP0588863 B1 EP 0588863B1 EP 92911737 A EP92911737 A EP 92911737A EP 92911737 A EP92911737 A EP 92911737A EP 0588863 B1 EP0588863 B1 EP 0588863B1
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lattice
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma

Definitions

  • the present invention is based on a device for generating short-wave electromagnetic radiation, in particular in the X-ray and gamma radiation range, by interaction between accelerated charge carriers, in particular electrons or positrons, and a crystal lattice, with a charge carrier source for generating a bundle of high-energy charge carriers and with a crystal arrangement, which is arranged in the way of the charge carrier beam such that the charge carriers pass through the crystal lattice of the crystal arrangement parallel to a predetermined lattice direction ("channelization condition").
  • Energetically charged particles which meet a suitable single crystal at a sufficiently small angle to a crystal plane or crystal axis, oscillate along the relevant grating direction along the crystal plane or crystal axis (so-called channeling or channeling) and thereby emit electromagnetic radiation in the forward direction, the energy of which corresponding mass and energy of the incident charged particles is in the X-ray or gamma radiation range (so-called channeling or channeling radiation).
  • channeling or channeling radiation the energy of which corresponding mass and energy of the incident charged particles is in the X-ray or gamma radiation range
  • electrons with an energy between 20 and 100 MeV generate X-rays with energies between approximately 20 and 200 keV in monocrystalline silicon.
  • a charge carrier beam with the smallest possible divergence is used, which strikes a plane single crystal parallel to a selected crystal plane or crystal axis (Appl. Phys. Lett. 57 (27), December 31, 1990, 2956-2958 ).
  • the object of the present invention is to develop a device of the type specified above in such a way that it can be used to generate a non-parallel, that is to say convergent or divergent, bundle of short-wave electromagnetic radiation, in particular in the X-ray and gamma radiation range.
  • a device for generating short-wave electromagnetic radiation in particular in the X-ray and gamma radiation range, by interaction between accelerated charge carriers, in particular electrons or positrons, and a crystal lattice, with a charge carrier source for generating a bundle of high-energy charge carriers and with a crystal arrangement which is so im
  • the charge carrier beam is arranged such that the charge carriers pass through the crystal lattice of the crystal arrangement parallel to a predetermined lattice direction (lattice plane, lattice axis) ("channelization condition”), which is characterized in that the crystal arrangement of the charge carriers in at least one through the Axis of the plane of the charge carrier beam is traversed with directions which essentially converge at a predetermined point, and so that the crystal arrangement is in an arc around the predetermined point it is ordered that the channeling condition is essentially fulfilled for all charge carrier beam paths.
  • the device according to the invention makes it possible to produce a non-parallel bundle of short-wave electromagnetic radiation, in particular in the X-ray and gamma radiation range, with predetermined convergence or divergence properties, since the convergence or divergence of the short-wave electromagnetic radiation by the convergence or divergence of the crystal arrangement falling charge carrier beam is determined, which can be with particle-optical means, in particular electron lenses and.
  • the like can be influenced easily, and curved single-crystal arrangements can also be produced without major difficulties. Further developments of the present device enable modulation of the intensity or the convergence or divergence of the electromagnetic radiation beam.
  • a crystal arrangement that is curved in two planes such as a spherical cap, which can be used in combination with a rotationally symmetrical convergent or divergent charge beam bundle, can also be implemented relatively easily.
  • the intensity or convergence / divergence of the short-wave radiation beam generated can be modulated in time and / or space and, if necessary, synchronized with external measurement conditions and / or corresponding changes in convergence or divergence of the charge carrier beam.
  • a parallel electron beam 512 generated by an accelerator 520 can be made convergent in the plane of the drawing by an electron-optical cylindrical lens 513.
  • the electron optical lens is an electromagnetic lens, which is powered by a power supply device 515 via a modulator 517.
  • the modulator 517 allows the current intensity and thus the angle of convergence of the electron beam 512 to be controlled.
  • the individual crystal segments 514a, 514b, ... are held on corresponding adjusting devices 519, so that the radius of curvature of the crystal arrangement 514 can be changed.
  • the adjusting devices can each contain a control curve 519a, along which the relevant crystal segment 514c is displaced and pivoted.
  • the angle of convergence or divergence of the charge carrier beam will generally be greater than 0.1 mrad, for example greater than 0.3 mrad.
  • a monocrystalline crystal material such. B. silicon or diamond can be used. Electrons are preferred as charge carriers, the energies of which will generally be above 1 MeV, preferably above 10 MeV. Suitable crystal directions are, for example, the [111] axis and the [100] plane for Si, and the [110] axis for diamond. The thickness of the crystal arrangement can be between approximately 1 »m and 1 mm.
  • the specified materials and values are non-limiting examples.
  • the crystal arrangement can be arranged in a suitable cryostat 224, as is shown schematically in FIG. 1.
  • FIG. 5 shows a channeling or channeling device of conventional design in a top view.
  • the charge carriers for example electrons, move through the crystal along a predetermined lattice direction, that is to say parallel to a predetermined lattice plane or lattice axis, and generate an essentially parallel bundle 26 of short-wave electromagnetic radiation there by interaction with the crystal lattice. eg in the gamma radiation range. Radiation is generally linearly polarized in planar channeling.
  • both the charge carrier bundle 12 and the gamma radiation bundle 16 are essentially parallel in a horizontal and a vertical plane.
  • the charge carrier source supplies a charge carrier, in particular electron beam 212, convergent in the plane of the drawing and essentially parallel in the plane perpendicular thereto.
  • the electron beam source can contain, for example, a cylinder electron lens.
  • a platelet-shaped single crystal 214 Arranged in the path of the electron beam 212 is a platelet-shaped single crystal 214, which is bent cylindrically around an axis running perpendicular to the plane of the drawing (the curvature of the crystal is shown in an exaggerated manner in FIG. 1 and in FIGS. 3 and 4 for the sake of clarity).
  • the directions of the electron beam paths in the crystal thus converge at a predetermined point 220 and the crystal is bent so cylindrically that the channeling or channeling condition for all charge carrier beam paths in the curved crystal 214 is essentially fulfilled.
  • the X-ray or gamma radiation emitted from the crystal in the forward direction of the electron beams thus also converges in the plane of the drawing and in planes parallel to it, whereby A line focus arises on the axis of curvature.
  • the cylindrically symmetrical converging electron beam is deflected by a deflection magnet 218 and falls into a catcher 222.
  • the axis of curvature of the crystal 214 therefore passes through the point 220 in the plane of the drawing.
  • the charge beam bundle 312 generated by the charge carrier source is convergent in two mutually perpendicular planes (i.e. in the plane of the drawing and the plane perpendicular to this) and generates in combination with the crystal 314, which is cylindrically curved with respect to an axis 319 lying in the plane of the drawing, a point focus at point 320, since the channeling condition in all planes of the cylindrically curved crystal which pass through the axis 319 (including the drawing plane) is essentially fulfilled .
  • the deflecting magnet and the catcher which are normally provided in a device of the present type, are not shown in FIG. 2 and the following figures.
  • the charge carrier source supplies a divergent charge beam 412.
  • the crystal 414 is accordingly cylindrically or rotationally symmetrically concavely curved toward the charge beam source such that the crystal directions (crystal planes, crystal axes) along which the channeling takes place, in each case parallel to the individual carrier beam paths run.
  • the point of convergence 420 of the charge carrier beam directions in the crystal and the selected crystal directions therefore lies in FIG. 3 on the side of the crystal facing the charge carrier source and not on the side of the crystal facing away from the charge carrier source as in FIGS. 1 and 2.
  • the incident charge carrier beam bundle 512 is again convergent in one or two planes or rotationally symmetrical.
  • a single, appropriately curved single crystal is not used as the crystal arrangement, but rather a plurality of curved or possibly even single crystal plates or segments 514a, 514b, ... which are arranged on an arc or a spherical surface around the convergence point 520. If the segments 514a, ... are sufficiently small, they can consist of flat single crystal pieces. It is of course also easier to bend smaller crystal plates than a large single crystal plate.

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Abstract

Einrichtung zum Erzeugen kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Röntgen- und Gammastrahlungsbereich, durch Wechselwirkung zwischen beschleunigten Ladungsträgern, insbesondere Elektronen oder Positronen, und einem Kristallgitter, mit einer Ladungsträgerquelle zum Erzeugen eines Bündels energiereicher Ladungsträger und mit einer Kristallanordnung, die derart im Wege des Ladungsträgerstrahlbündels angeordnet ist, daß die Ladungsträger das Kristallgitter der Kristallanordnung parallel zu einer vorgegebenen Gitterrichtung durchlaufen ('Kanalisierungs-Bedingung'). Um ein elektromagnetisches Strahlungsbündel mit vorgegebener Konvergenz oder Divergenz zu erzeugen, werden ein entsprechend konvergentes oder divergentes Ladungsträgerstrahlbündel (212) sowie eine so gekrümmte Kristallanordnung (214) verwendet, daß die Kanalisierungsbedingung für alle Ladungsträgerwege im Kristall wenigstens annähernd erfüllt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Erzeugen kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Röntgen- und Gammastrahlungsbereich, durch Wechselwirkung zwischen beschleunigten Ladungsträgern, insbesondere Elektronen oder Positronen, und einem Kristallgitter, mit einer Ladungsträgerquelle zum Erzeugen eines Bündels energiereicher Ladungsträger und mit einer Kristallanordnung, die derart im Wege des Ladungsträgerstrahlbündels angeordnet ist, daß die Ladungsträger das Kristallgitter der Kristallanordnung parallel zu einer vorgegebenen Gitterrichtung durchlaufen ("Kanalisierungs-Bedingung").
  • Energetische geladene Teilchen, die unter hinreichend kleinem Winkel zu einer Kristallebene oder Kristallachse auf einen geeigneten Einkristall treffen, bewegen sich oszillatorisch längs der betreffenden Gitterrichtung entlang der Kristallebene bzw. Kristallachse (sogenanntes Channeling oder Kanalisieren) und emittieren dabei in Vorwärtsrichtung elektromagnetische Strahlung, deren Energie bei entsprechender Masse und Energie der einfallenden geladenen Teilchen im Röntgen- oder Gammastrahlungsbereich liegt (sogenannte Channeling- oder Kanalisierungsstrahlung). Beispielsweise erzeugen Elektronen mit einer Energie zwischen 20 und 100 MeV in monokristallinem Silizium Röntgenstrahlen mit Energien zwischen etwa 20 und 200 keV.
  • Bei den üblichen Einrichtungen zur Erzeugung von Kanalisierungsstrahlung wird ein Ladungsträgerstrahl möglichst kleiner Divergenz verwendet, der parallel zu einer ausgewählten Kristallebene bzw. Kristallachse auf einen ebenen Einkristall trifft (Appl. Phys. Lett. 57 (27), 31. Dezember 1990, 2956-2958).
  • Bei den bekannten Einrichtungen der obengenannten Art wird also möglichst parallele Ladungsträgerstrahlung verwendet und es entsteht ein weitgehend paralleles Bündel elektromagnetischer Strahlung. Für manche Anwendungen werden jedoch deutlich konvergente oder divergente Bündel kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung benötigt. Dies bereitet Probleme, da für kurzwellige elektromagnetische Strahlung keine fokussierenden optischen Elemente, wie Linsen, zur Verfügung stehen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der oben angegebenen Art derart weiterzubilden, daß mit ihr ein nicht-paralleles, also konvergentes oder divergentes Bündel kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Röntgen- und Gammastrahlungsbereich, erzeugt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Erzeugen kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Röntgen- und Gammastrahlungsbereich, durch Wechselwirkung zwischen beschleunigten Ladungsträgern, insbesondere Elektronen oder Positronen, und einem Kristallgitter, mit einer Ladungsträgerquelle zum Erzeugen eines Bündels energiereicher Ladungsträger und mit einer Kristallanordnung die derart im Wege des Ladungsträgerstrahlbündels angeordnet ist, daß die Ladungsträger das Kristallgitter der Kristallanordnung parallel zu einer vorgegebenen Gitterrichtung (Gitterebene, Gitterachse) durchlaufen ("Kanalisierungs-Bedingung"), gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kristallanordnung von den Ladungsträgern in mindestens einer durch die Achse des Ladungsträgerstrahlbündels gehenden Ebene mit Richtungen durchlaufen wird, die im wesentlichen in einem vorgegebenen Punkt konvergieren, und daß die Kristallanordnung auf einem Bogen um den vorgegebenen Punkt so angeordnet ist, daß die Kanalisierungsbedingung für alle Ladungsträgerstrahlwege im wesentlichen erfüllt ist.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung gestattet es, ein nichtparalleles Bündel kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Röntgen- und Gammastrahlungsbereich, mit vorgegebenen Konvergenz- oder Divergenzeigenschaften herzustellen, da die Konvergenz bzw. Divergenz der kurzwelligen elektromagnetischen Strahlung durch die Konvergenz bzw. Divergenz des auf die Kristallanordnung fallenden Ladungsträgerstrahlbündels bestimmt wird, die sich mit teilchenoptischen Mitteln, insbesondere Elektronenlinsen u. dgl. leicht beeinflussen läßt, und sich auch gebogene Einkristallanordnungen ohne größere Schwierigkeiten herstellen lassen. Weiterbildungen der vorliegenden Einrichtung ermöglichen eine Modulation der Intensität bzw. der Konvergenz oder Divergenz des elektromagnetischen Strahlungsbündels.
  • Mit der Anordnung gemäß Fig. 4 lässt sich auch eine Kristallanordnung, die in zwei Ebenen gekrümmt ist, wie eine Kugelkalotte, die in Kombination mit einem rotationssymmetrisch konvergenten oder divergenten Ladungsträgerstrahlbündel verwendet werden kann, relativ einfach realieren.
  • Durch gepulstes oder oszillatorisches Biegen des Kristalls bzw. der Kristalle oder der Kristallanordnung oder durch gepulstes oder Oszilllatorisches Drehen der ebenen Segmente der Kristallanordnung gem. Fig. 4 kann die Intensität bzw. Konvergenz/Divergenz des erzeugten kurzwelligen Strahlungsbündels zeitlich und/oder räumlich moduliert und gegebenenfalls mit äußeren Meßbedingungen und/oder entsprechenden Änderungen Konvergenz bzw. Divergenz des Ladungsträgerstrahlbündels synchronisiert werden. Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, kann ein von einem Beschleuniger 520 erzeugtes, paralleles Elektronenstrahlbündel 512 durch eine elektronenoptische Zylinderlinse 513 in der Zeichenebene konvergent gemacht werden. Die elektronenoptische Linse ist eine elektromagnetische Linse, die durch ein Stromversorgungsgerät 515 über einen Modulator 517 mit Strom versorgt wird. Der Modulator 517 gestattet es, die Stromstärke und damit den Konvergenzwinkel des Elektronenstrahlbündels 512 zu steuern.
  • Die einzelnen Kristallsegmente 514a, 514b, ... sind an entsprechenden Stellvorrichtungen 519 gehaltert, so daß der Krümmungsradius der Kristallanordnung 514 verändert werden kann. Wie Fig. 4a zeigt, können die Stellvorrichtungen jeweils eine Steuerkurve 519a enthalten, längs derer das betreffende Kristallsegment 514c verschoben und geschwenkt wird.
  • Anstelle eines zylindrisch gebogenen Kristalles kann man bei hinreichend kleiner Kristallgröße und -dicke auch einen sphärisch gebogenen Kristall verwenden. In Kombination mit einem rotationssymmetrischen, konvergenten oder divergenten Ladungsträgerstrahlbündel läßt sich dann die Kanalisierungsbedingung rotationssymmetrisch für eine spezielle Kristallachse erfüllen. Entsprechendes gilt selbstverständlich ganz allgemein für Kristalle, die in zwei Richtungen gebogen sind, z. B. ellipsoidförmig.
  • Der Konvergenz- bzw. Divergenzwinkel des Ladungsträgerstrahlbündels wird im allgemeinen größer als 0,1 mrad, z.B. größer als 0,3 mrad sein. Als monokristallines Kristallmaterial kann z. B. Silicium oder Diamant verwendet werden. Als Ladungsträger werden Elektronen bevorzugt, deren Energien im allgemeinen über 1 MeV, vorzugsweise über 10 MeV betragen werden. Geeignete Kristallrichtungen sind z.B. bei Si die [111] Achse und die [100] Ebene, bei Diamant die [110] Achse. Die Dicke der Kristallanordnung kann zwischen etwa 1 »m und 1 mm liegen. Die angegebenen Materialien und Werte sind nicht einschränkende Beispiele.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Kristall bzw. die Kristalle zu kühlen, z.B. durch flüssigen Stickstoff. Hierdurch lassen sich die Linienhöhe der erzeugten elektromagnetischen Strahlung vergrößern und ihre Linienbreite verringern. Die Kristallanordnung kann hierzu in einem geeigneten Kryostaten 224 angeordnet sein, wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Horizontalschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erzeugen eines konvergenten Bündels kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung;
    Figur 2
    einen Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Erzeugen eines konvergenten Bündels kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung;
    Figur 3
    einen Horizontalschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Erzeugen eines divergenten Bündels kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung,
    Figur 4
    einen Horizontalschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Erzeugen eines konvergenten Bündels kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung,
    Figur 5
    eine schematische Darstellung einer bekannten Einrichtung zum Erzeugen kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung durch Kanalisierung;
  • Figur 5 zeigt eine Channeling- oder Kanalisierungs-Einrichtung üblicher Bauart in Draufsicht. Ein von einer nur schematisch dargestellten Ladungsträgerquelle 10, z.B. einem Beschleuniger, erzeugtes weitestgehend paralleles Ladungsträgerstrahlbündel 12 fällt auf einen ebenen Kristall 14. Die Ladungsträger, z.B. Elektronen, bewegen sich längs einer vorgegebenen Gitterrichtung, also parallel zu einer vorgegebenen Gitterebene oder Gitterachse durch den Kristall und erzeugen dort durch Wechselwirkung mit dem Kristallgitter ein im wesentlichen paralleles Bündel 26 kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, z.B. im Gammastrahlungsbereich. Die Strahlung ist beim planaren Channeling im allgemeinen linear polarisiert. Die Ladungsträger, die den Kristall 14 durchlaufen haben, werden durch einen Ablenkmagnet 18 aus dem Strahlengang des Gammastrahlungsbündels 16 abgelenkt und fallen dann auf einen in Figur 5 nicht dargestellten Auffänger. Bei dieser bekannten Einrichtung sind sowohl das Ladungsträgerbündel 12 als auch das Gammastrahlungsbündel 16 in einer horizontalen und einer vertikalen Ebene im wesentlichen parallel.
  • Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung liefert die nicht dargestellte Ladungsträgerquelle ein in der Zeichenebene konvergentes, in der dazu senkrechten Ebene im wesentlichen paralleles Ladungsträger-, insbesondere Elektronenstrahlbündel 212. Die Elektronenstrahlquelle kann z.B. eine Zylinder-Elektronenlinse enthalten. Im Wege des Elektronenstrahlbündels 212 ist ein plättchenförmiger Einkristall 214 angeordnet, der um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse zylindrisch gebogen ist (Die Krümmung des Kristalls ist in Fig. 1 sowie in den Figuren 3 und 4 der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt). In der Zeichenebene konvergieren also die Richtungen der Elektronenstrahlwege im Kristall in einem vorgegebenen Punkt 220 und der Kristall ist so zylindrisch gebogen, daß die Channeling- oder Kanalisierungsbedingung für alle Ladungsträgerstrahlwege im gebogenen Kristall 214 im wesentlichen erfüllt ist. Die vom Kristall aus in Vorwärtsrichtung der Elektronenstrahlen emittierte Röntgen- oder Gammastrahlung konvergiert also ebenfalls in der Zeichnungsebene und in zu dieser parallelen Ebenen, wobei auf der Krümmungsachse ein Strichfocus entsteht. Das zylindersymmetrisch konvergierende Elektronenstrahlbündel wird, nachdem es den Kristall 214 durchlaufen hat, durch einen Ablenkmagnet 218 abgelenkt und fällt in einen Auffänger 222. Die Krümmungsachse des Kristalles 214 geht also in der Zeichenebene durch den Punkt 220.
  • Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform, die in einer zu Fig. 1 senkrechten Schnittebene dargestellt ist, ist das von der Ladungsträgerquelle erzeugte Ladungsträgerstrahlbündel 312 in zwei zueinander senkrechten Ebenen (also in der Zeichenebene und der zu dieser senkrechten Ebene) konvergent und erzeugt in Kombination mit dem Kristall 314, der bezüglich einer in der Zeichenebene liegenden Achse 319 zylindrisch gekrümmt ist, einen Punkfocus im Punkt 320, da die Kanalisierungsbedingung in allen Ebenen des zylindrisch gekrümmten Kristalles, die durch die Achse 319 gehen (einschließlich der Zeichenebene) im wesentlichen erfüllt ist. Der Ablenkmagnet und der Auffänger, die normalerweise bei einer Einrichtung der vorliegenden Art vorgesehen sind, sind in Fig. 2 und den folgenden Figuren nicht dargestellt.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 liefert die nicht dargestellte Ladungsträgerquelle ein divergentes Ladungsträgerstrahlbündel 412. Der Kristall 414 ist dementsprechend zur Ladungsträgerstrahlquelle hin zylindrisch oder rotationssymmetrisch konkav so gekrümmt, daß die Kristallrichtungen (Kristallebenen, Kristallachsen), längs derer die Kanalisierung stattfindet, jeweils parallel zu den einzelnen Ladungsträgerstrahlwegen verlaufen. Der Konvergenzpunkt 420 der Ladungsträgerstrahlrichtungen im Kristall und der gewählten Kristallrichtungen liegt also bei Figur 3 auf der der Ladungsträgerquelle zugewandten Seite des Kristalles und nicht auf der der Ladungsträgerquelle abgewandten Seite des Kristalles wie bei Figur 1 und 2.
  • Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist das einfallende Ladungsträgerstrahlbündel 512 wieder in einer oder zwei Ebenen oder rotationssymmetrisch konvergent. Als Kristallanordnung wird hier nicht ein einzelner, entsprechend gebogener Einkristall verwendet sondern eine Mehrzahl von gebogenen oder gegebenenfalls sogar ebenen Einkristallplättchen oder -segmenten 514a, 514b, ... die auf einem Bogen oder einer Kugelfläche um den Konvergenzpunkt 520 angeordnet sind. Wenn die Segmente 514a, ... genügend klein sind, können sie aus ebenen Einkristallstücken bestehen. Es ist außerdem selbstverständlich einfacher, kleinere Kristallplättchen zu biegen als eine große Einkristallplatte.

Claims (14)

  1. Einrichtung zum Erzeugen kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Röntgen- und Gammastrahlungsbereich, durch Wechselwirkung zwischen beschleunigten Ladungsträgern, insbesondere Elektronen oder Positronen, und einem Kristallgitter, mit einer Ladungsträgerquelle zum Erzeugen eines Bündels (212, 312, 412, 512) energiereicher Ladungsträger und mit einer Kristallanordnung (214, 314, 414, 514), die derart im Wege des Ladungsträgerstrahlbündels angeordnet ist, daß die Ladungsträger das Kristallgitter der Kristallanordnung parallel zu einer vorgegebenen Gitterrichtung, d.h. der Gitterebene oder der Gitterachse durchlaufen, d.h. die Kanalisierungs-Bedingung, erfüllen dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallanordnung (214, 314, 414, 514) von den Ladungsträgern in mindestens einer durch die Achse des Ladungsträgerstrahlbündels (212, 312, 412, 512) gehenden Ebene mit Richtungen durchlaufen wird, die im wesentlichen in einem vorgegebenen Punkt (220, 320, 520) konvergieren, und daß die Kristallanordnung auf einem Bogen um den vorgegebenen Punkt so angeordnet ist, daß die Kanalisierungsbedingung für alle Ladungsträgerstrahlwege im wesentlichen erfüllt ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß das auf die Kristallanordnung (214, 314, 514) fallende Ladungsträgerstrahlbündel konvergent ist und daß der vorgegebene Punkt (220, 320, 520) auf der der Ladungsträgerquelle abgewandten Seite der Kristallanordnung liegt.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Kristallanordnung (214, 314, 514) fallende Ladungsträgerstrahlbündel in zwei zueinander senkrechten Ebenen konvergent ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß das auf die Kristallanordnung (414) fallende Ladungsträgerstrahlbündel divergent ist und daß der vorgegebene Punkt (220, 320, 520) auf der der Ladungsträgerquelle zugewandten Seite der Kristallanordnung liegt.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallanordnung aus einem gebogenen Einkristall besteht.
  6. Einrichtung nach einem der Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkristall zylindrisch gebogen ist.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallanordnung aus mehreren Segmenten (514a, 514b, ..) besteht.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente aus gebogenen Einkristallplättchen bestehen.
  9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente aus ebenen Einkristallplättchen bestehen.
  10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Ändern der Krümmung der Kristallanordnung.
  11. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Schwenken der Segmente der Kristallanordnung.
  12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Ändern der Divergenz oder Konvergenz des Ladungsträgerstrahlbündels.
  13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Synchronisierung der Divergenz- oder Konvergenzänderungsvorrichtung mit der Krümmungsänderungsvorrichtung oder der Schwenkvorrichtung.
  14. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Kühlen der Kristallanordnung.
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