Röntgenoptik

Rọ̈ntgen|optik,

 

Teilgebiet der Physik, das sich mit der Erzeugung von Abbildungen durch Röntgenstrahlen sowie der Konstruktion von Geräten für die Röntgenmikroskopie, Röntgenastronomie und Röntgenlithographie (Lithographie) befasst.

 

Eine Möglichkeit für die Fokussierung von Röntgenlicht sind Zonenlinsen (Zonenplatte), deren Muster aus konzentrischen Goldringen, die für Röntgenstrahlen undurchlässig sind, auf einer dünnen, für Röntgenlicht transparenten Trägerfolie besteht. Die Ringstärke und der Ringabstand werden umso kleiner, je größer der Radius ist. Bei den besten bisher durch Elektronenstrahlätzen gefertigten Zonenplatten beträgt der Abstand der äußersten Ringe, durch den das erzielbare Auflösungsvermögen festgelegt wird, etwa 30 nm; von Nachteil ist v. a. der starke chromatische Fehler der Zonenlinse, da die Brennweite umgekehrt proportional zur Wellenlänge der Röntgenstrahlung ist. Leistungsfähige abbildende Geräte können daher mit Zonenlinsen nur dann realisiert werden, wenn intensive monochromatische Röntgenquellen, z. B. Röntgenlaser, zur Verfügung stehen. Eine Alternative zur Strahlführung bietet sich in der Ausnutzung der selektiven Reflexion von Röntgenstrahlen an Kristallgitterebenen. Nach diesem Prinzip lassen sich zur Abbildung geeignete Röntgenlinsen durch ringförmige Rotationskörper mit konvexen oder konkaven Reflexionsflächen, die mit einer monomolekularen Kristallschicht überzogen sind, oder durch sphärisch deformierte Einkristalle, wie Glimmer, für monochromatische Röntgenstrahlung herstellen.

 

Für senkrecht einfallendes Röntgenlicht ist der Reflexionsgrad ρ von Spiegeln wegen der großen Eindringtiefe (geringe Absorption) extrem niedrig (kleiner als 0,001 %). Für langwelliges Röntgenlicht (5 bis 20 nm) lässt sich ρ auf Werte von bis zu 30 % steigern, wenn mehrere reflektierende Schichten so überlagert werden, dass jede Schicht mit einer Knotenfläche des aus einfallender und reflektierter Welle gebildeten stehenden Interferenzfeldes zusammenfällt. Hohes Reflexionsvermögen liefert die Ausnutzung der Totalreflexion der Röntgenstrahlen bei außerordentlich kleinen Winkeln in dünnen Metallschichten, die auf sphärisch oder asphärisch gekrümmten Glasflächen aufgebracht sind.

 

Sammellinsen im üblichen Sinn für Röntgenstrahlen müssen konkav sein, da die Brechzahl für alle Stoffe im Röntgengebiet kleiner als 1 ist. Erste derartige Linsen wurden in Form von Aluminiumplatten mit vielen in Strahlrichtung hintereinander liegenden Bohrungen realisiert.