Multilagenbasierte Transmissionsoptiken für die Röntgenmikroskopie

Abstract

Die Mikroskopie mit kurzwelliger Röntgenstrahlung (0,001 – 10 nm Wellenlänge) hat sich zunehmend als komplementäres Bindeglied zwischen der Licht- und der Elektronenmikroskopie etabliert. Die dazu notwendige Fokussierung von Röntgenstrahlen mittels Transmissionsoptiken wie z. B. Zonenplatten ist zu einer Standardmethode geworden, mit der sich mittlerweile experimentelle Auflösungen von ungefähr 10 nm erreichen lassen. Besonders schwierig ist hierbei jedoch die Realisierung hoher Aspektverhältnisse (niedrige Zonenbreite bei hoher Zonentiefe), um hochauflösende und gleichzeitig beugungseffiziente Optiken herzustellen. Eine vielversprechende Alternative stellt die Fabrikation von ein- oder zweidimensionalen Zonenplattenstrukturen, sog. Multilagen-Laue-Linsen oder Multilagen-Zonenplatten (Linien- oder Punktfokus) auf der Basis aperiodischer Multischichten dar. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung und Optimierung einer neuartigen Herstellungsmethode multilagenbasierter Transmissionsoptiken für den weichen (0,5 – 6 nm) und harten Röntgenwellenlängenbereich (< 0,5 nm), welche die Verwendung zweier komplementärer Methoden umfasst: die gepulste Laserdeposition und die fokussierte Ionenstrahltechnik. Im Vordergrund steht dabei ein elementares physikalisches Verständnis von gezieltem Schichtwachstum und realer Grenzflächeneigenschaften geeigneter Materialsysteme sowie eine defektfreie und unkomplizierte Fabrikation entsprechender Optiken zur effizienten Fokussierung von Röntgenstrahlung mit möglichst hoher Auflösung. Wie im Verlauf der Arbeit deutlich wird, eröffnet dieses innovative Verfahren neue physikalische und technologische Wege zur Nanofokussierung weicher und harter Röntgenstrahlung für die Anwendung hochauflösender Röntgenmikroskopie im Bereich unter 10 nm.