EP1318524B1 - Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Quelle - Google Patents

Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Quelle Download PDF

Info

Publication number
EP1318524B1
EP1318524B1 EP02026625A EP02026625A EP1318524B1 EP 1318524 B1 EP1318524 B1 EP 1318524B1 EP 02026625 A EP02026625 A EP 02026625A EP 02026625 A EP02026625 A EP 02026625A EP 1318524 B1 EP1318524 B1 EP 1318524B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ray
mirrors
mirror
source
tilt angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02026625A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1318524A3 (de
EP1318524A2 (de
Inventor
Joachim Lange
Detlef Bahr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bruker AXS GmbH
Original Assignee
Bruker AXS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bruker AXS GmbH filed Critical Bruker AXS GmbH
Publication of EP1318524A2 publication Critical patent/EP1318524A2/de
Publication of EP1318524A3 publication Critical patent/EP1318524A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1318524B1 publication Critical patent/EP1318524B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators

Definitions

  • the invention relates to an X-ray optical system with two X-ray mirrors for imaging an X-ray source on a target area, wherein the X-ray mirror for focusing X-rays are arranged in two different coordinate directions with a Verkippungsachse perpendicular to the two different coordinate directions.
  • the two concave X-ray mirrors can have cylindrical, elliptical or parabolic curvature surfaces.
  • parabolic mirrors When parabolic mirrors are used, parallelling of the incident X-radiation is also possible in particular.
  • a disadvantage of this well-known Kirkpatrick-Baez arrangement is the considerably limited acceptance range of the two mirrors. Due to the need to satisfy the Bragg condition for both mirrors, only a much smaller area (about 1/100) is mapped relative to the visible, radiating total area of the x-ray source.
  • US 6,282,259 B1 describes an X-ray mirror system with a monolithic mirror element, which has two mutually orthogonal mirror surfaces, the monolithic mirror element can be bent by the action of force such that a variable adjustment of the focal length is made possible.
  • US 5,615,245 A also discloses a monolithic mirror element with two mirror surfaces.
  • WO 95/31815 A and US 6,049,588 A Describe on the one hand one-dimensional arrangements, that is, arrangements in which different mirrors effect focusing in a single coordinate direction, and on the other hand in each case a two-dimensional array of mirrors, which are tilted by 90 ° from each other.
  • the acceptance angle of typical multilayer mirrors in the range of 1 mrad and the usual focal length in the range of a few centimeters.
  • the electron focus of the X-ray source varies in a linear range of 10 ⁇ m to several millimeters.
  • the acceptance range of a mirror has a smallest linear dimension in the range of a few 10 ⁇ m and is typically strip-shaped.
  • the usual X-ray samples on the other hand have linear dimensions in the range of 100 microns to several millimeters, typically several tenths of a millimeter.
  • a major problem with the generic X-ray optical systems is therefore the relatively low intensity of the focused X-radiation reflected by the mirror arrangement due to the Bragg conditions in relation to the theoretically possible yield due to the size of the radiating surface of the X-ray source and on the other hand, the "need" of X-radiation due to the size of the sample to be examined.
  • the object of the invention is in contrast to present an X-ray optical system with the features mentioned above, which allows with the lowest possible and simple technical modifications easily increase the intensity of the focused X-ray radiation on the sample at constant emission power of the X-ray source.
  • this object is achieved in a surprisingly simple and effective manner in that the X-ray mirror deviating from 90 ° with a deviation of the tilt angle of 90 ° amount by at least 20 ° and at most 85 °, preferably between 30 ° and 85 °
  • the combined acceptance range of the two mirrors can be adapted to the geometric shape of the electron focus and / or the sample, so that the yield of usable X-ray radiation on the sample is significantly increased becomes. This is particularly advantageous when the two areas are of the same order of magnitude.
  • the tilting of the X-ray mirrors according to the invention results in a considerable increase in intensity, because the combined acceptance range compared to that known from the prior art Significantly enlarge the case of the 90 ° arrangement (as is clear from the drawing below). It must, however, be noted that the acceptance range does not migrate out of the electron focus of the source or the target focus of the sample.
  • the invention not only has its advantages in the field of X-ray optics, but is also applicable in the field of neutron optics and with synchrotron radiation as a source.
  • the mirrors used may be flat, cylindrical, spherical shell-shaped, elliptical, parabolic or hyperbolic.
  • Graded mirrors may be used in which the slice spacing varies laterally and / or in depth.
  • single crystals or other X-ray or neutron optical elements can also be used as mirrors.
  • X-ray optical system in which at least one X-ray mirror has a multilayer structure. This makes it possible to achieve a particularly high intensity of the reflected radiation.
  • the tilt angle of the two x-ray mirrors is fixed. This allows you to "freeze” a pre-set optical adjustment to a specific geometry.
  • the tilt angle can also be variable. This allows you to set several different geometries of the overall arrangement.
  • the X-ray mirror when tilted against each other in different positions can be latched. On In this way, a selection of fixed problem adjustments can be made in advance, whereby no great adjustment effort has to be made in the individual setting due to the screening.
  • the x-ray mirrors can also be designed to be continuously tiltable relative to one another. This allows a completely free on-line optimization tailored to the specific needs of very different investigation arrangements realize.
  • the deviation of the tilt angle of 90 ° in terms of magnitude is particularly preferably between 30 ° and 85 °.
  • the X-ray mirrors form a tilted Kirkpatrick-Baez arrangement, as it has been uncontended for many decades.
  • the X-ray mirrors can form a side-by-side arrangement tilted against one another, as they are not tilted in the above-cited US-A 6,041,099 is described.
  • the x-ray mirrors may form a mutually tilted multiple-corner arrangement.
  • An untilted multiple-corner arrangement is for example from the US-A 6,014,423 known in itself.
  • the condition for the deviation of the tilt angle of 90 ° according to the further aspect of the invention discussed above then applies in each case to pairs of adjacent X-ray mirrors.
  • the scope of the present invention also includes an X-ray spectrometer or an X-ray diffractometer or an X-ray microscope, each with an X-ray optical system of the type according to the invention described above.
  • a method for imaging a radiation source for X-ray or neutron radiation on a target area wherein the radiation emitted by the source is reflected at a first X-ray or neutron mirror and then at a second mirror , which is characterized in that the angle between the plane of the first reflection and the plane of the second reflection is set differently tilted by 90 ° such that the combined acceptance range of the first and second reflections to the shape of the radiation source and / or Target range is adjusted, wherein the tilting axis of the two mirrors perpendicular to the two different coordinate directions.
  • Fig. 1 schematically shows a cross section through an X-ray mirror A, the radiation from an acceptance range .DELTA.x in the focus of the mirror A meets, which originates from a Röngten source, which is usually also arranged in this focus.
  • Fig. 2a is very schematically illustrated an embodiment of an arrangement according to the invention, in which two x-ray mirrors A, B are tilted by an angle deviating from 90 ° to each other.
  • the two illustrated X-ray mirrors A, B should each have a parabolic or elliptical surface whose radius of curvature follows the long or short dashed line a (for mirror A) and b (for mirror B), respectively.
  • the focus of the first X-ray mirror A is x
  • the focus of the second X-ray mirror B is y.
  • Fig. 2b shows an enlarged section Fig. 2a , where .DELTA.x the acceptance range of the x-ray source of the x-ray mirror A seen from and .DELTA.y denote the acceptance range of the x-ray source of the x-ray mirror B from.
  • the area F is the intersection of both acceptance ranges ⁇ x and ⁇ y.
  • the dashed, white ellipse S should represent a commonly occurring form of an X-ray source in the example shown.
  • Fig. 3 shows schematically the division of the effective area F as an intersection of the two acceptance ranges .DELTA.x and .DELTA.y of the two X-ray mirrors A, B at the location of the X-ray source.
  • the resulting Parallelogram has a side length b, a long diagonal d 1 and a short diagonal d 2 .
  • the deviation angle ⁇ relative to a tilting of the two X-ray mirrors A, B can be seen by 90 °.
  • Fig. 4 finally, the in Fig. 3 shown surface area F as a function of the increasing angular deviation ⁇ from the angle 90 °. It is assumed that the two acceptance ranges .DELTA.x and .DELTA.y are normalized to one another and normalized to 1.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Röntgen-optisches System mit zwei Röntgen-Spiegeln zum Abbilden einer Röntgen-Quelle auf einen Zielbereich, wobei die Röntgenspiegel zur Fokussierung von Röntgenstrahlen in zwei verschiedene Koordinatenrichtungen angeordnet sind mit einer Verkippungsachse senkrecht zu den zwei verschiedenen Koordinatenrichtungen.
  • Ein solches System bzw. Verfahren ist bekannt aus Paul Kirkpatrick and A.V.Baez, J. Opt. Soc. Am. 38, 9 (1948).
  • Die prinzipielle Funktionsweise einer gattungsgemäßen Anordnung ist darin ausführlich beschrieben. Sie umfasst zwei hintereinander angeordnete konkave Röntgenspiegel, die so aufgestellt sind, dass die Reflexionsebene des ersten Spiegels senkrecht zur Reflexionsebene des zweiten Spiegels steht. Die in sehr flachem Winkel auf den ersten Spiegel einfallende Röntgenstrahlung wird in einer Koordinatenrichtung fokussiert und fällt dann ebenfalls unter einen flachen Winkel auf den zweiten Spiegel, wo sie in der zweiten, dazu senkrechten Koordinatenrichtung fokussiert wird. Auf diese Weise erhält man einen in zwei Koordinatenrichtungen fokussierten Röntgen-Strahl, so dass Strahldivergenzen zumindest teilweise rückgängig gemacht werden können.
  • Die beiden konkaven Röntgenspiegel können zylindrische, elliptische oder parabolische Krümmungsflächen aufweisen. Bei Verwendung von Parabolspiegeln ist insbesondere auch eine Parallelisierung der einfallenden Röntgenstrahlung möglich.
  • Nachteilig bei dieser altbekannten Kirkpatrick-Baez-Anordnung ist der erheblich begrenzte Akzeptanzbereich der beiden Spiegel. Aufgrund der Notwendigkeit der Erfüllung der Bragg-Bedingung für beide Spiegel wird nur eine wesentlich kleinere Fläche (ca. 1/100) im Verhältnis zur sichtbaren, strahlenden Gesamtfläche der Röntgen-Quelle abgebildet.
  • Als Verbesserung zur Kirkpatrick-Baez-Anordnung ist in der US-A 6,041,099 ein einstückiger Spiegel mit zwei unter 90° gegeneinander angeordneten reflektierenden Oberflächen vorgeschlagen, der als "Side-by-Side"-Anordnung bezeichnet wird. Hierdurch soll die reflektierte Intensität der einfallenden Röntgen-Strahlung ungefähr verdoppelt werden, wobei die Anordnung kompakter ist als die klassische Kirkpatrick-Baez-Anordnung mit zwei hintereinander geschalteten Spiegeln.
  • US 6,282,259 B1 beschreibt ein Röntgenspiegelsystem mit einem monolithischen Spiegelelement, welches zwei zueinander orthogonale Spiegelflächen aufweist, Das monolithische Spiegelelement kann durch Krafteinwirkung derart verbogen werden, dass eine variable Einstellung der Brennweite ermöglicht wird. US 5,615,245 A offenbart ebenfalls ein monolithisches Spiegelelement mit zwei Spiegelflächen.
  • WO 95/31815 A und US 6,049,588 A beschreiben einerseits eindimensionale Anordnungen, das heißt Anordnungen bei denen verschiedene Spiegel eine Fokussierung in eine einzige Koordinatenrichtung bewirken, und andererseits jeweils eine zweidimensionale Anordnung mit Spiegeln, die um 90° gegeneinander verkippt sind.
  • Sauneuf et al. "large field high resolution x-ray microscope for studying laser plasmas" Review of Scientific Instruments, Bd.68 Nr. 9 1997 beschreibt ein Röntgenmikroskop mit zwei "Bi-Mirrors", die in der Kirckpatrick-Baez-Anordnung angeordnet sind.
  • Die Verwendung von Multilayer-Spiegeln im Zusammenhang mit einer Kirkpatrick-Baez-Anordnung ist in einem Aufsatz von J. Underwood in der Zeitschrift Applied Optics, Vol. 25, No. 11 (1986) beschrieben.
  • Um einen Eindruck der Größenordnungen bei den problembehafteten Größen zu vermitteln, sei erwähnt, dass der Akzeptanzwinkel von typischen Multilayer-Spiegeln im Bereich von 1 mrad und die üblichen Brennweite im Bereich einiger Zentimeter liegen. Der Elektronenfokus der Röntgen-Quelle variiert in einem linearen Bereich von 10 µm bis einige Millimeter. Der Akzeptanzbereich eines Spiegels hat eine kleinste Lineardimension in einem Bereich um einige 10 µm und ist typischerweise streifenförmig. Die üblichen Röntgen-Proben andererseits haben lineare Ausdehnungen im Bereich von 100 µm bis einige Millimeter, typischerweise mehrere zehntel Millimeter.
  • Ein Hauptproblem bei den gattungsgemäßen Röntgen-optischen Systemen liegt daher in der relativ niedrigen von der Spiegel-Anordnung aufgrund der Bragg-Bedingungen reflektierten Intensität der fokussierten Röntgen-Strahlung im Verhältnis einerseits zur theoretisch möglichen Ausbeute aufgrund der Größe der strahlenden Fläche der Röntgen-Quelle und andererseits des "Bedarfs" an Röntgenstrahlung aufgrund der flächenmäßigen Größe der zu untersuchenden Probe.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Röntgen-optisches System mit den eingangs genannten Merkmalen vorzustellen, das mit möglichst geringen und technischen einfachen Modifikationen problemlos eine Erhöhung der Intensität der fokussierten Röntgen-Strahlung auf der Probe bei gleichbleibender Emissionsleistung der Röntgen-Quelle ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, dass die Röntgen-Spiegel abweichend von 90° mit einer Abweichung des Verkippungswinkels von 90° betragsmäßig um mindestens 20° und höchstens 85°, vorzugsweise zwischen 30° und 85° gegeneinander verkippt angeordnet sind, und dass der Verkippungswinkel variierbar ist, Hierdurch kann der kombinierte Akzeptanzbereich der beiden Spiegel an die geometrische Form des Elektronen-Fokus und/oder der Probe angepasst werden, so dass die Ausbeute an nutzbarer Röntgen-Strahlung auf de Probe deutlich erhöht wird. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn die beiden Bereiche in der gleichen Größenordnung liegen.
  • Auch für den Fall, daß der kombinierte Akzeptanzbereich der Röntgen-Spiegel erheblich kleiner ist als der Elektronenfokus und/oder die Probe, ergibt die erfindungsgemäße Verkippung der Röntgen-Spiegel einen erheblichen Intensitätsgewinn, weil sich der kombinierte Akzeptanzbereich gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Fall der 90°-Anordnung erheblich Vergrößern läßt (wie aus der unten gezeigten Zeichnung deutlich wird). Es muss allerdings dabei beachtet werden, dass der Akzeptanzbereich nicht aus dem Elektronenfokus der Quelle oder dem Zielfokus der Probe herauswandert.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Erfindung ihre Vorteile nicht nur auf dem Gebiet der Röntgen-Optik entfaltet, sondern auch im Bereich der Neutronenoptik und mit Synchrotronstrahlung als Quelle anwendbar ist.
  • Die verwendeten Spiegel können eben, zylindrisch, kugelschalenförmig, elliptisch, parabolisch oder hyperbolisch ausgestaltet sein. Es können Gradientenspiegel (graded mirrors) verwendet werden, bei denen der Schichtabstand lateral und/oder in der Tiefe variiert. Ebenso können aber auch Einkristalle oder andere Röntgen- oder Neutronen-optische Elemente als Spiegel eingesetzt werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgen-optischen Systems, bei der mindestens ein Röntgen-Spiegel eine Multilayer-Struktur aufweist. Damit lässt sich eine besonders hohe Intensität der reflektierten Strahlung erreichen.
  • Bei einfachen Ausführungsformen der Erfindung ist der Verkippungswinkel der beiden Röntgen-Spiegel fest gewählt. Damit lässt sich eine vorab eingestellte optische Anpassung an eine ganz bestimmte Geometrie fest "einfrieren".
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann aber auch der Verkippungswinkel variierbar sein. Damit lassen sich dann mehrere verschiedene Geometrien der Gesamtanordnung einstellen.
  • Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Röntgen-Spiegel beim Verkippen gegeneinander in verschiedenen Stellungen einrastbar. Auf diese Weise lässt sich eine Auswahl von fest vorgegebenen Problemanpassungen vorab treffen, wobei bei der jeweiligen individuellen Einstellung aufgrund der Rasterung kein großer Justageaufwand getrieben werden muss.
  • Alternativ können die Röntgen-Spiegel aber auch kontinuierlich gegeneinander verkippbar ausgestaltet sein. Damit lässt sich eine völlig freie On-line-Optimierung zugeschnitten auf die speziellen Bedürfnisse ganz unterschiedlicher Untersuchungsanordnungen verwirklichen.
  • Generell gilt bei der erfindungsgemäßen Anordnung, dass die abgebildete Quellenfläche umso größer ist, je größer die Verkippung der beiden Röntgen-Spiegel gegeneinander ist. Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Abweichung des Verkippungswinkels von 90° betragsmäßig besonders bevorzugt zwischen 30° und 85°.
  • Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sind genau zwei Röntgen-Spiegel (bzw. Neutronen-Spiegel) vorgesehen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Röntgen-Spiegel eine gegeneinander verkippte Kirkpatrick-Baez Anordnung, wie sie unverkippt seit vielen Jahrzehnten üblich ist.
  • In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform können die Röntgen-Spiegel eine gegeneinander verkippte side-by-side Anordnung bilden, wie sie unverkippt in der oben zitierten US-A 6,041,099 beschrieben ist.
  • Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung können die Röntgen-Spiegel eine gegeneinander verkippte Multiple-corner Anordnung bilden. Eine unverkippte Multiple-corner Anordnung ist beispielsweise aus der US-A 6,014,423 an sich bekannt. Die Bedingung für die Abweichung des Verkippungswinkels von 90° gemäß dem oben diskutierten weiteren Aspekt der Erfindung gilt dann jeweils für Paare benachbarter Röntgen-Spiegel.
  • In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Röntgen-Spektrometer oder ein Röntgen-Diffraktometer oder ein Röntgen-Mikroskop, jeweils mit einem Röntgen-optischen System der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art.
  • Weiterhin fällt in den Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Abbilden einer Strahlungsquelle für Röntgen- oder Neutronen-Strahlung auf einen Zielbereich, wobei die von der Quelle emittierte Strahlung an einem ersten Röntgen- bzw. Neutronen-Spiegel und anschließend an einem zweiten Spiegel reflektiert wird, welches sich dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Ebene der ersten Reflexion und der Ebene der zweiten Reflexion derart abweichend von 90° verkippt eingestellt wird, dass der kombinierte Akzeptanzbereich der ersten und zweiten Reflexion an die Form der Strahlungs-Quelle und/oder des Zielbereichs angepasst ist, wobei die Verkippungsachse der zwei Spiegel senkrecht zu den zwei verschiedenen Koordinatenrichtungen verläuft.
  • Damit wird ebenfalls die oben genannte Erfindungsaufgabe gelöst.
  • Besonders bevorzugt ist eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der Verkippungswinkel zwischen der Ebene der ersten Reflexion und der Ebene der zweiten Reflexion während einer Datenaufnahmefolge (=Scan) erneut mindestens ein weiteres Mal angepasst wird. Dadurch wird beispielsweise bei einem Scan mit Beleuchtung der Probe unter verschiedenen Winkeln eine optimale Anpassung an die Gegebenheiten bei jeder einzelnen Aufnahme des Scans durch entsprechendes Nachfahren der Winkeleinstellung ermöglicht.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Im Einzelnen zeigen die Abbildungen Folgendes:
    • Fig. 1
    ein Prinzipschema für den Akzeptanzbereich von Nutzstrahlung aus einer Röntgenquelle im Fokus eines Röntgen-Spiegels;
    Fig. 2a
    den schematischen Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgen-optischen Systems;
    Fig. 2b
    einen vergrößerten Ausschnitt der Strahlungsverhältnisse im Fokus von Fig. 2a;
    Fig. 3
    die wirksame Fläche als Schnittmenge der Akzeptanzbereiche der beiden Spiegel gemäß Fig. 2b; und
    Fig. 4
    die wirksame Fläche F als Funktion des von 90° abweichenden Verkippungswinkels β.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Röntgen-Spiegel A dargestellt, auf den Strahlung aus einem Akzeptanzbereich Δx im Fokus des Spiegels A trifft, die von einer Röngten-Quelle stammt, welche üblicherweise ebenfalls in diesem Fokus angeordnet ist. Der Akzeptanzwinkel für die Nutzstrahlung, die unter Beachtung der Bragg-Bedingung vom Röntgen-Spiegel A reflektiert wird, ist in der Zeichnung mit α bezeichnet.
  • In Fig. 2a ist sehr schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, bei der zwei Röntgen-Spiegel A, B um einen von 90° abweichenden Winkel gegeneinander verkippt angeordnet sind. Die beiden dargestellten Röntgen-Spiegel A, B sollen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine parabolische oder elliptische Oberfläche aufweisen, deren Krümmungsradius jeweils der lang bzw. kurz gestrichelten Linie a (für Spiegel A) bzw. b (für Spiegel B) folgt. Der Fokus des ersten Röntgen-Spiegels A ist mit x, der Fokus des zweiten Röntgen-Spiegels B ist mit y bezeichnet.
  • Fig. 2b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2a, wobei Δx den Akzeptanzbereich der Röntgen-Quelle vom Röntgen-Spiegel A aus gesehen und Δy den Akzeptanzbereich der Röntgen-Quelle vom Röntgen-Spiegel B aus gesehen bezeichnen. Die Fläche F ist die Schnittmenge beider Akzeptanzbereiche Δx und Δy. Die gestrichelte, weiße Ellipse S soll im gezeigten Beispiel eine üblicherweise auftretende Form einer Röntgen-Quelle darstellen.
  • Fig. 3 zeigt schematisch die Aufteilung der wirksamen Fläche F als Schnittmenge der beiden Akzeptanzbereiche Δx und Δy der beiden Röntgen-Spiegel A, B am Ort der Röntgen-Quelle. Das sich ergebende Parallelogramm weist eine Seitenlänge b, eine lange Diagonale d1 sowie eine kurze Diagonale d2 auf. Außerdem ist in der Zeichnung der Abweichungswinkel β gegenüber einer Verkippung der beiden Röntgen-Spiegel A, B um 90° zu erkennen.
  • Zwischen den in Fig. 3 gezeigten Größen gelten folgende geometrische Beziehungen:
    • Δx = Δy = a (bei identisch gewählten Röntgen-Spiegeln A,B)
    • b = Δx / cos β = a / cos β
    • F = Δx b = a2 / cos β
    • d1 = a ((1 + sin β)2 / cos2 β +1 )1/2
    • c = a tan β
  • Fig. 4 schließlich stellt die in Fig. 3 gezeigte Fläche F als Funktion der zunehmenden Winkelabweichung β vom Winkel 90° dar. Dabei wird vorausgesetzt, dass die beiden Akzeptanzbereiche Δx und Δy untereinander gleich und auf 1 normiert sind.

Claims (10)

  1. Röntgen-optisches System mit zwei Röntgen-Spiegeln (A, B) zum Abbilden einer Röntgen-Quelle (S) auf einen Zielbereich, wobei die Röntgen-Spiegel (A, B) zur Fokussierung von Röntgenstrahlen in zwei verschiedene Koordinatenrichtungen (x, y) angeordnet sind mit einer Verkippungsachse senkrecht zu den zwei verschiedenen Koordinatenrichtungen (x, y),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Röntgen-Spiegel (A, B) abweichend von 90° mit einer Abweichung β des Verkippungswinkels von 90° betragsmäßig um mindestens 20° und höchstens 85° gegeneinander verkippt angeordnet sind, und
    dass der Verkippungswinkel variierbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung β des Verkippungswinkels von 90° betragsmäßig größer als 30° ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Röntgen-Spiegel (A, B) eine Multilayer-Struktur aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung β des Verkippungswinkels von 90° betragsmäßig besonders bevorzugt zwischen 30° und 85° beträgt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgen-Spiegel (A, B) eine gegeneinander verkippte Kirkpatrick-Baez Anordnung bilden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgen-Spiegel (A, B) eine gegeneinander verkippte side-by-side Anordnung bilden.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgen-Spiegel (A, B) eine gegeneinander verkippte Multiple-corner Anordnung bilden.
  8. Röntgen-Diffraktometer mit einem Röntgen-optischen System nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Verfahren zum Abbilden einer Strahlungsquelle (S) für Röntgen- oder Neutronen-Strahlung auf einen Zielbereich, wobei die von der Quelle (S) emittierte Strahlung an einem ersten Röntgen- bzw. Neutronen-Spiegel (A) und anschließend an einem zweiten Spiegel (B) reflektiert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Winkel zwischen der Ebene der ersten Reflexion und der Ebene der zweiten Reflexion derart abweichend von 90° verkippt eingestellt wird, dass der kombinierte Akzeptanzbereich (F) der ersten (Δx) und zweiten (Δy) Reflexion an die Form der Strahlungs-Quelle (S) und/oder des Zielbereichs angepasst ist, wobei die Verkippungsachse der zwei Spiegel (A, B) senkrecht zu den zwei verschiedenen Koordinatenrichtungen (x, y) verläuft.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkippungswinkel zwischen der Ebene der ersten Reflexion und der Ebene der zweiten Reflexion während einer Datenaufnahmefolge (=Scan) erneut mindestens ein weiteres Mal angepasst wird.
EP02026625A 2001-12-08 2002-11-29 Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Quelle Expired - Lifetime EP1318524B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10160472A DE10160472B4 (de) 2001-12-08 2001-12-08 Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Strahlungsquelle
DE10160472 2001-12-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1318524A2 EP1318524A2 (de) 2003-06-11
EP1318524A3 EP1318524A3 (de) 2007-07-04
EP1318524B1 true EP1318524B1 (de) 2009-03-18

Family

ID=7708587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02026625A Expired - Lifetime EP1318524B1 (de) 2001-12-08 2002-11-29 Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Quelle

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6925147B2 (de)
EP (1) EP1318524B1 (de)
DE (1) DE10160472B4 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7280634B2 (en) * 2003-06-13 2007-10-09 Osmic, Inc. Beam conditioning system with sequential optic
DE102005057700A1 (de) 2005-11-25 2007-06-06 Axo Dresden Gmbh Röntgen-Optisches-Element
US7920676B2 (en) * 2007-05-04 2011-04-05 Xradia, Inc. CD-GISAXS system and method
DE102010062472A1 (de) * 2010-12-06 2012-06-06 Bruker Axs Gmbh Punkt-Strich-Konverter
US10153062B2 (en) 2015-06-30 2018-12-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Illumination and imaging device for high-resolution X-ray microscopy with high photon energy

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5259013A (en) * 1991-12-17 1993-11-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Hard x-ray magnification apparatus and method with submicrometer spatial resolution of images in more than one dimension
JPH06294899A (ja) * 1993-04-09 1994-10-21 Mc Sci:Kk 湾曲全反射ミラーカメラ
WO1995031815A1 (en) * 1994-05-11 1995-11-23 The Regents Of The University Of Colorado Spherical mirror grazing incidence x-ray optics
JPH08233997A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Japan Atom Energy Res Inst 放射ｘ線用モノクロメータ
US6167111A (en) * 1997-07-02 2000-12-26 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus for synchrotron radiation lithography
US6049588A (en) * 1997-07-10 2000-04-11 Focused X-Rays X-ray collimator for lithography
US6014423A (en) * 1998-02-19 2000-01-11 Osmic, Inc. Multiple corner Kirkpatrick-Baez beam conditioning optic assembly
US6041099A (en) * 1998-02-19 2000-03-21 Osmic, Inc. Single corner kirkpatrick-baez beam conditioning optic assembly
JP3734366B2 (ja) * 1998-03-20 2006-01-11 株式会社リガク Ｘ線分析装置
DE19833524B4 (de) * 1998-07-25 2004-09-23 Bruker Axs Gmbh Röntgen-Analysegerät mit Gradienten-Vielfachschicht-Spiegel
US6195410B1 (en) * 1999-01-26 2001-02-27 Focused X-Rays, Llc X-ray interferometer
US6327335B1 (en) * 1999-04-13 2001-12-04 Vanderbilt University Apparatus and method for three-dimensional imaging using a stationary monochromatic x-ray beam
US6282259B1 (en) * 1999-09-10 2001-08-28 Rigaku/Msc, Inc. X-ray mirror system providing enhanced signal concentration
US6625250B2 (en) * 1999-12-20 2003-09-23 Agere Systems Inc. Optical structures and methods for x-ray applications

Also Published As

Publication number Publication date
US20030108153A1 (en) 2003-06-12
US6925147B2 (en) 2005-08-02
DE10160472A1 (de) 2003-06-26
EP1318524A3 (de) 2007-07-04
EP1318524A2 (de) 2003-06-11
DE10160472B4 (de) 2004-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69938469T2 (de) Röntgenstrahlenanalysevorrichtung
DE3785763T2 (de) Instrumente zur konditionierung von röntgen- oder neutronenstrahlen.
DE69923182T2 (de) Röntgendiffraktometer mit einstellbarem bildabstand
DE69604699T2 (de) Röntgenstrahl-abtaster
EP1324351B1 (de) Röntgen-optisches System mit Blende im Fokus eines Röntgen-Spiegels
DE102006017705B4 (de) Spektralanalytische Einheit mit einem Beugungsgitter und Laserscanning-Mikroskop
DE10245676A1 (de) Phasenkontrast-Röntgengerät zur Erstellung eines Phasenkontrast-Bildes eines Objekts und Verfahren zum Erstellen des Phasenkontrast-Bildes
EP1516221B1 (de) Einrichtung und verfahren zur laserstrahlablenkung für optische messsysteme
WO1997025722A2 (de) Kondensor-monochromator-anordnung für röntgenstrahlung
EP3860798A1 (de) Laserbearbeitungssystem
DE112007000422B4 (de) Röntgenstrahlkonvergenzelement und Röntgenbestrahlungsvorrichtung
EP1861742B1 (de) Phasenfilter für die sted-mikroskopie
DE19752416A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kombinieren der Strahlungsleistung einer linearen Anordnung von Strahlenquellen
EP1318524B1 (de) Röntgen-optisches System und Verfahren zur Abbildung einer Quelle
DE602004003347T2 (de) Optische röntgenstrahlungsvorrichtung mit verstellbarer konvergenz
EP1617257A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein Lichtrastermikroskop mit Einheit zur Transformation der Beleuchtungsintensitätsverteilung
EP1617272A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein Lichtrastermikroskop mit Einheit zur Transformation der Beleuchtungsintensitätsverteilung
DE3022365A1 (de) Optische abtastvorrichtung
DE102004034966A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein Lichtrastermikroskop mit linienförmiger Abtastung und Verwendung
EP3605026A1 (de) Optische positionsmesseinrichtung
DE10347862B4 (de) Hochauflösendes Spektrometer
DE29924579U1 (de) Röntgenstrahl-Ausrichtungssystem
DE19722561C2 (de) Optische Anordnung zur Abbildung von Objekten oder Strahlquellen und Verwendungen einer solchen optischen Anordnung
DE102017115805B4 (de) Vorrichtung zur Strahlformung von Laserstrahlung
EP1511043B1 (de) Monochromatisierende röntgenoptische Anordnung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20071219

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE FR GB NL

17Q First examination report despatched

Effective date: 20080305

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): FR GB NL

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): FR GB NL

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20091221

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 14

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 15

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20181122

Year of fee payment: 17

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20181219

Year of fee payment: 17

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MM

Effective date: 20191201

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20191129

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191201

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20191129

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20211119

Year of fee payment: 20