Entwicklung und Test eines Röntgeninterferometers auf der Basis von Übergangsstrahlung

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden Entwicklung und Test einesneuartigen Interferometers mit zwei örtlich separierten,phasenkorrelierten Röntgenquellen zur Messung des Realteilsdes komplexen Brechungsindex von dünnen, freitragendenFolien beschrieben. Die Röntgenquellen sind zwei Folien, indenen relativistische Elektronen der Energie 855 MeVÜbergangsstrahlung erzeugen. Das am Mainzer Mikrotron MAMIrealisierte Interferometer besteht aus einer Berylliumfolieeiner Dicke von 10 Mikrometer und einer Nickel-Probefolieeiner Dicke von 2.1 Mikrometer. Die räumlichenInterferenzstrukturen werden als Funktion desFolienabstandes in einer ortsauflösenden pn- CCD nach derFourier-Analyse des Strahlungsimpulses mittels einesSilizium-Einkristallspektrometers gemessen. Die Phase derIntensitätsoszillationen enthält Informationen über dieDispersion, die die in der strahlaufwärtigen Folie erzeugteWelle in der strahlabwärtigen Probefolie erfährt. AlsFallstudie wurde die Dispersion von Nickel im Bereich um dieK-Absorptionskane bei 8333 eV, sowie bei Photonenenergien um9930 eV gemessen. Bei beiden Energien wurden deutlicheInterferenzstrukturen nachgewiesen, wobei die Kohärenz wegenWinkelmischungen mit steigendem Folienabstand bzw.Beobachtungswinkel abnimmt. Es wurden Anpassungen vonSimulationsrechnungen an die Messdaten durchgeführt, die diekohärenzvermindernden Effekte berücksichtigen. Aus diesenAnpassungen konnte bei beiden untersuchten Energien dieDispersion der Nickelprobe mit einer relativen Genauigkeitvon kleiner gleich 1.5 % in guter Übereinstimmung mit derLiteratur bestimmt werden.

The present work descibes development and test of a novelinterferometer with two spatially seperated, phasecorrelated x-ray sources for the measurement of the realpart of the complex index of refraction of thin foils. Thex-ray sources are two foils in which transition radiation isemitted by relativistic 855 MeV electrons. Theinterferometer at the Mainz Microtron MAMI consists of a 10micron beryllium foil and a 2.1 micron nickel sample. Thespatial interference structures are measured with a pn-CCDas function of foil distance after Fourier analysation ofthe radiation pulse in a silicon single crystalspectrometer. The phase of the interference oscillationscarries the information about the dispersion of thedownstream sample foil. As test case the dispersion ofnickel was measured around the nickel K-absorption edge at8333 eV as well as around 9930 eV. At both energies distinctinterference structures were recorded, but due to anglemixing the coherence drops with increasing foil distance andobservation angle. Fits with simulation calculations wereperformed which include the coherence spoiling effects. Withthese fits the dispersion of nickel was determined at bothenergies with a relative error smaller equal 1.5 % in goodagreement with literature.