A Dedicated Endstation for Waveguide-based X-Ray Imaging
Ein dediziertes Instrument für Röntgenbildgebung mit Wellenleitern
by Sebastian Kalbfleisch
Date of Examination:2012-04-17
Date of issue:2012-08-30
Advisor:Prof. Dr. Tim Salditt
Referee:Prof. Dr. Tim Salditt
Referee:Prof. Dr. Hans Christian Hofsäss
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Format:PDF
Abstract
English
X-ray microscopy has emerged as a powerful and versatile imaging technique in many fields of science over the last years, offering insights in opaque media at high spatial resolution. A major challenge remains the fabrication of suitable X-ray lenses, e.g., Fresnel zone plates or compound refractive lenses. In an alternative approach of a lensless imaging scheme the sample is illuminated by a coherent X-ray beam. The sample information is then reconstructed from the recorded diffraction signal by numerical iterative algorithms. Within this thesis the basics of lensless holographic imaging with X-Ray waveguides are summarised and extended to the concept of waveguide-based X-ray interferometry. The specific instrumentation required for the conceptual experiments of waveguide-based holographic imaging is explained and illustrated by the obtained results. Based on the results of these conceptual experiments a dedicated synchrotron endstation for waveguide-based holographic imaging was designed and built. The specifications and properties of the Kirkpatrick-Baez focussing mirrors and other mechanical and optical components are described in detail, along with the instrument control system and various available detectors. First commissioning results prove the imaging abilities of the presented endstation.
Keywords: X-ray microscopy; synchrotron radiation; X-ray waveguides
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Röntgenmikroskopie ist in den vergangenen
Jahren zu einer leistungsfähigen und vielseitigen bildgebenden
Methode in vielen Bereiche der Wissenschaft geworden, mit der opake
Medien bei hoher räumlicher Auflösung untersucht werden können. Es
bleibt jedoch eine Herausforderung, geeignete Röntgenlinsen
herzustellen, wie z.B. Frsenlesche Zonenplatten oder refraktive
Linsen. In einem alternativen Ansatz linsenloser Abbildung wird die
Probe mit kohärenter Röntgenstrahlung beleuchtet. Die
Probeninformation wird dann aus dem aufgenommenen Streubild durch
numerische, iterative Algorithmen rekonstruiert. In dieser Arbeit
wird zunächst die Grundlage von linsenloser holographischer
Abbildung mit Röntgenwellenleitern erläutert und zu einem Konzept
der Röntgeninterferometrie mit Wellenleitern erweitert. Die
spezifische Instrumentierung, die erforderlich war für
Demonstrationsexperimente mit Röntgenwellenleitern zur
holographischen Abbildung, wird erklärt und die erzielten
Ergebnisse präsentiert. Basierend auf diesen Ergebnissen der
Demonstrationsexperimente wurde ein Instrument zur holographischen
Abbildung mit Röntgenwellenleitern entwickelt und aufgebaut. Die
Spezifikationen und Eigenschaften des Kirckpatrick-Beaz
Spiegelsystems und anderen mechanischen und optischen Komponenten
werden beschrieben und experimentell charakterisiert, zusammen mit
dem Steuerungssystem und verschiedenen verfügbaren Detektoren.
Erste Ergebnisse belegen die hohe Abbildungsqualität des
vorgestellten Instruments.
Schlagwörter: Röntgenmikroskopie; Synchrotronstrahlung; Röntgenwellenleiter