Röntgen-optisches System mit Blende im Fokus eines Röntgen-Spiegels

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Röntgen-optisches System mit einer Röntgen-Quelle und einem ersten Gradienten-Multischicht-Spiegel (graded multilayer mirror), wobei die Ausdehnung Q_x der Röntgen-Quelle in einer x-Richtung senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Röntgen-Quelle und erstem Gradienten-Multischicht-Spiegel in z-Richtung größer ist als der Akzeptanzbereich des Spiegels in einem Fokus des Spiegels in der x-Richtung.

[0002] Ein solches System ist beispielsweise bekannt aus "X-Ray Microscopy", V.E.Cosslett et al., Cambridge at the University Press, 1960. Die prinzipielle Funktionsweise einer gattungsgemäßen Anordnung ist darin beschrieben.

[0003] Der konkave, fokussierende Röntgenspiegel kann eine zylindrische, elliptische oder parabolische Krümmungsfläche aufweisen. Bei Verwendung von Parabolspiegeln ist insbesondere auch eine Parallelisierung der einfallenden Röntgenstrahlung möglich.

[0004] 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.

[0005] 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 Brennweiten 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.

[0006] Ein Hauptproblem bei den gattungsgemäßen Röntgen-optischen Systemen liegt darin, dass bei ausgedehnten Röntgen-Quellen lediglich von Röntgen-Strahlung aus einem relativ kleinen Flächenbereich des Elektronen-Fokus die Bragg-Bedingung für Beugung am Gradienten-Multischicht-Spiegel (= Göbel-Spiegel) erfüllt wird. Daher wird nur ein kleiner Teil der emittierten Nutz-Strahlung aus der Röntgen-Quelle vom Röntgen-Spiegel in eine vorgegebene Zielrichtung gelenkt. Die gesamte Fläche der Röntgen-Quelle sendet aber auch Störstrahlung (mit einer "falschen" Wellenlänge, insbesondere K_β) aus, welche über den Röntgen-Spiegel in die gesamte Apparatur und letztendlich in den Röntgen-Detektor gelangen kann.

[0007] Die DE-A-44 07 278 und die DE-A-198 33 524 beschrieben jeweils ein Röntgenanalysegerät, bei denen die Röntgenstrahlung von einem Elektronenfokus einer Röntgenröhre mittels eines gekrümmten Vielschichtspiegels auf eine Probe gelenkt wird. Der Elektronenfokus der Röntgenröhre befindet sich dabei im Fokus des gekrümmten Vielschichtspiegels. Zwischen Röntgenröhre und gekrümmten Vielschichtspiegel ist eine Blende angeordnet.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Röntgen-optisches System mit den eingangs genannten Merkmalen vorzustellen, das mit möglichst geringen und technisch einfachen Modifikationen problemlos eine Reduzierung der Stör-Strahlung auf der Probe bei gleichbleibender Leistung der genutzten Röntgen-Strahlung aus der Quelle ermöglicht.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, dass in einem Fokus des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels zwischen Röntgen-Quelle und Spiegel eine erste Blende angeordnet ist, deren Öffnung in x-Richtung dem Akzeptanzbereich des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels entspricht, und dass für den Abstand q_zA zwischen erster Blende und Röntgen-Quelle gilt

wobei α_x den Winkel bezeichnet, unter dem der erste Gradienten-Multischicht-Spiegel von der ersten Blende aus gesehen in x-Richtung erscheint.

[0010] Dadurch wird derjenige Teil der aus der Röntgen-Quelle in Richtung auf den Röntgen-Spiegel emittierten Röntgen-Strahlung, welcher ohnehin nicht die Bragg-Bedingung erfüllen würde und daher an sich uninteressant ist, aber dennoch einen hohen Anteil an Störstrahlung enthält, vom übrigen Strahlengang ausgeblendet.

[0011] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Ausdehnung der Röntgen-Quelle in z-Richtung effektiv eliminiert wird, weil mit dem Röntgen-Spiegel lediglich die Blende abgebildet wird, welche praktisch keine Tiefe in z-Richtung aufweist. Die Schärfentiefe der Abbildung wird im wesentlichen nur durch die Dicke der Blende begrenzt.

[0012] Es werden Gradientenspiegel (graded mirrors) verwendet, bei denen der Schichtabstand lateral und/oder in der Tiefe variiert. Damit lässt sich eine besonders hohe Intensität der reflektierten Strahlung erreichen. Die verwendeten Spiegel können zylindrisch, kugelschalenförmig, elliptisch, parabolisch oder hyperbolisch ausgestaltet sein.

[0013] 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.
Für diesen Fall können Neutronen-optische Elemente als Spiegel eingesetzt werden.

[0014] Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgen-optischen Systems, die sich dadurch auszeichnet, dass ein zweiter Gradienten-Multischicht-Spiegel vorgesehen ist, wobei die Ausdehnung Q_y der Röntgen-Quelle in einer y-Richtung senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Röntgen-Quelle und zweitem Gradienten-Multischicht-Spiegel in z-Richtung größer ist als der Akzeptanzbereich des Spiegels in einem Fokus des Spiegels in der y-Richtung, dass in einem Fokus des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels zwischen Röntgen-Quelle und Spiegel eine zweite Blende angeordnet ist, deren Öffnung in y-Richtung dem Akzeptanzbereich des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels entspricht, und dass für den Abstand q_zB zwischen zweiter Blende und Röntgen-Quelle gilt

wobei α_y den Winkel bezeichnet, unter dem der zweite Gradienten-Multischicht-Spiegel von der zweiten Blende aus gesehen in y-Richtung erscheint. Damit wird eine Fokussierung in zwei Dimensionen ermöglicht.

[0015] Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die x-Richtung und die y-Richtung orthogonal. Bei einem solchen orthogonalen x- und y-System sind die Strahlungsrichtungen voneinander linear unabhängig, so dass die Wirkungen der beiden Gradienten-Multischicht-Spiegel entkoppelt sind. Dies erlaubt eine besonders einfache Fertigung des erfindungsgemäßen Systems sowie dessen leichte Justierbarkeit. Bei einer anderen Weiterbildung der obigen Ausführungsform stimmt der Fokus des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels mit dem Fokus des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels überein. Bei dieser Anordnung kommt man mit einer einzigen Blende aus, weil nämlich die beiden Blenden räumlich zusammenfallen.

[0016] Alternativ kann bei anderen Weiterbildungen aber auch der Fokus des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels mit dem Fokus des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels nicht übereinstimmen. Die beiden Gradienten-Multischicht-Spiegel sind dann völlig unabhängig voneinander optimierbar, insbesondere, wenn die beiden Spiegel einen unterschiedlichen Abstand von der Röntgen-Quelle haben.

[0017] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Blenden einstellbar, so dass eine Feinoptimierung der Anordnung ermöglicht wird. Insbesondere können die Blenden als Kreuzblenden, Schlitzblenden, Lochblenden oder Irisblenden ausgeführt werden.

[0018] Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausdehnung Q_x der Röntgen-Quelle in x-Richtung zwischen 2 und 50mal, vorzugsweise zwischen 5 und 20mal, insbesondere 10mal größer ist als der Akzeptanzbereich des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels in x-Richtung, und dass gegebenenfalls die Ausdehnung Q_y der Röntgen-Quelle in y-Richtung zwischen 2 und 50mal, vorzugsweise zwischen 5 und 20mal, insbesondere 10mal größer ist als der Akzeptanzbereich des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels in y-Richtung. Damit lässt sich bei Verwendung von üblichen Röntgen-Quellen in Verbindung mit gängigen Röntgen-Spiegeln die unerwünschte Störstrahlung besonders gut unterdrücken.

[0019] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt der Akzeptanzbereich des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels in x-Richtung und gegebenenfalls der Akzeptanzbereich des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels in y-Richtung jeweils zwischen 10 und 100µm. In diesem Bereich lassen sich besonders wirksame Göbel-Spiegel herstellen.

[0020] Bei Ausführungsformen der Erfindung kann der erste und gegebenenfalls der zweite Gradienten-Multischicht-Spiegel parabolisch oder elliptisch gekrümmt sein.

[0021] Alternativ oder ergänzend kann der erste und gegebenenfalls der zweite Gradienten-Multischicht-Spiegel eben sein.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0025] Im Einzelnen zeigen die Abbildungen:

Fig. 1

die schematische räumliche Anordnung einer Röntgenoptik mit zwei Röntgenspiegeln vor einer Röntgenquelle;

Fig. 2

die schematische Darstellung der charakteristischen Größen eines Röntgenspiegels;

Fig. 3a/b

die schematische Darstellung der Strahlengeometrien der Röntgenoptik von Fig. 1 in zwei Ebenen;

Fig. 4a

die schematische Darstellung der Strahlengeometrie einer Strichfokusquelle im Fokus eines Röntgenspiegels;

Fig. 4b

die schematische Darstellung der Strahlengeometrie einer mittels einer Blende abgebildeten Strichfokusquelle;

Fig. 5a

die schematische Darstellung der Strahlengeometrie einer projizierten Strichfokusquelle im Fokus eines Röntgenspiegels unter Berücksichtigung der Position entlang des Röntgenspiegels gemäß dem bekannten Stand der Technik;

Fig. 5b

die schematische Darstellung der Strahlengeometrie einer erfindungsgemäß mittels einer Blende abgebildeten Strichfokusquelle unter Berücksichtigung der Position entlang des Röntgenspiegels;

Fig. 6

ein Diagramm der berechneten Bandbreite eines Röntgenspiegels bei einer projizierten Größe der Röntgenquelle entsprechend der Fokusgröße des Röntgenspiegels;

Fig. 7

ein Diagramm der berechneten Bandbreite eines Röntgenspiegels bei einer projizierten Größe der Röntgenquelle entsprechend dem Blendendurchmesser;

Fig. 8

das Spektrum einer Cu-Röhre unter Berücksichtigung der Bandbreiten verschiedener Anordnungen der Röntgenoptik.

[0026] Fig. 1 zeigt die schematische räumliche Anordnung einer Röntgenoptik. Bezüglich des orthogonalen Koordinatensystems x-y-z ist ein Röntgenspiegel A in der y-z-Ebene angeordnet. Bei Abbildung einer in x-Richtung ausgedehnten Quelle Q_x überschneiden sich Randstrahlen im Fokus O_a des Spiegels A. In der x-z-Ebene ist ein weiterer Röntgenspiegel B angeordnet. Bei Abbildung einer in y-Richtung ausgedehnten Quelle Q_y überschneiden sich Randstrahlen im Fokus O_b des Spiegels B. An den Orten O_a und O_b werden erfindungsgemäß Blenden positioniert.

[0027] Fig. 2 zeigt in einer schematische Darstellung die charakteristischen Größen eines Röntgenspiegels A. Strahlung wird nur aus dem Bereich des Akzeptanzwinkels δ des Röntgenspiegels A reflektiert. Im Fokus O_a des Röntgenspiegels A wird somit der Akzeptanzbereich F abgebildet.

[0028] In Fig. 3a ist die Strahlengeometrie der Röntgenoptik von Fig. 1 in der x-z-Ebene schematisch dargestellt. Die Quelle Q_x wird über eine Blende mit Öffnungsweite F_x im Fokus O_a des Röntgenspiegels A abgebildet. Der wirksame Divergenzwinkelbereich α_x des Röntgenspiegels A ergibt sich dabei aus der Projektion der Quellabmessung S_x und'dem Abstand zwischen Fokus O_a und Röntgenspiegel A. Der Abstand q_zA der Quelle Q_x und der Position der Blende beträgt q_zA = Q_x / tan α_x.

[0029] In Fig. 3b ist die Strahlengeometrie der Röntgenoptik von Fig. 1 in der y-z-Ebene schematisch dargestellt. Die Quelle Q_y wird über eine Blende mit Öffnungsweite F_y im Fokus O_b des Röntgenspiegels B abgebildet. Der wirksame Divergenzwinkelbereich α_y des Röntgenspiegels B ergibt sich dabei aus der Projektion der Quellabmessung S_y und dem Abstand zwischen Fokus O_b und Röntgenspiegel B. Der Abstand q_zB der Quelle Q_y und der Position der Blende ergibt sich dabei zu q_zB = Q_y / tan α_y.

[0030] Fig. 4a zeigt die schematische Darstellung der Strahlengeometrie einer Strichfokusquelle Q im Fokus O_a eines Röntgenspiegels A, desses Krümmung durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Da die Abmessungen der Quelle Q größer sind als die wirksame Fokusgröße (= der Akzeptanzbereich) F des Röntgenspiegels A kommt es zu Abbildungsfehlern aufgrund nichtverschwindender Schärfentiefe.

[0031] Durch Einsetzen einer Blende bl an den Ort des Fokus O_a des Röntgenspiegels A, schematisch dargestellt in Fig. 4b, können diese Abbildungsfehler reduziert werden. Nicht die Abmessung der Strichfokusquelle Q in z-Richtung, sondern die (effektiv verschwindende) Tiefe der Blende bl in z-Richtung ist für den Abbildungsfehler nunmehr verantwortlich. Die Blendenweite F_x muss dabei der wirksamen Fokusgröße F angepasst werden.

[0032] Fig. 5a zeigt die schematische Darstellung der Strahlengeometrie einer projizierten Strichfokusquelle b₁ im Fokus O_a des näherungsweise ebenen Röntgenspiegels A der Länge L. Der Winkelbereich Δϑ, unter dem die projizierte Strichfokusquelle b₁ erscheint, ist abhängig vom Ort l auf dem Röntgenspiegel A. Dabei liegt l =0 am linken Rand des Spiegels A, l =L/2 in der Spiegelmitte und l =L am rechten Rand des Spiegels A. Der Abstand zwischen der Mitte der Quelle Q und der Mitte des Spiegels A entlang der z-Achse beträgt dabei f.

[0033] Fig. 5b zeigt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Strahlengeometrie der mittels einer Blende bl der Öffnungsweite F_x abgebildeten Strichfokusquelle Q. Die Öffnungsweite F_x entspricht hierbei der projizierten Strichfokusquelle, die im Folgenden auch mit b₂ bezeichnet wird. Der Mittelpunkt der Blende bl befindet sich dabei im Fokus O_a des näherungsweise ebenen Röntgenspiegels A der Länge L. Der Winkelbereich Δϑ, unter dem die Blendenöffnung b₂ erscheint, ist wiederum abhängig vom Ort 1 auf dem Röntgenspiegel A. Die Ortskoordinate l entlang des Spiegels A ist definiert wie in Fig. 5a. Der Abstand zwischen der Blende bl und der Mitte des Spiegels A entlang der z-Achse beträgt f.

[0034] Die Strahlengeometrien, die in den Figuren 5a und 5b dargestellt sind, sollen als Grundlage für die nachfolgende Berechnung der Bandbreiten Δλ (das sind die Breiten der Wellenlängenbereiche, die reflektiert bzw. abgebildet werden) der vom Röntgenspiegel A abgebildeten Strahlung dienen.

[0035] Gemäß der Bragg'schen Gleichung gilt

mit λ: Wellenlänge der reflektierten Strahlung; d: Ebenenabstand im reflektierenden Kristall; und ϑ: Glanzwinkel zwischen der Oberfläche des reflektierenden Kristalls und der Richtung der einfallenden bzw. ausfallenden Strahlung.

[0036] Durch Differenzieren der Bragg'schen Gleichung erhält man

mit Δλ: Bandbreite der reflektierten Strahlung; und Δϑ: Winkelbereich, unter dem Strahlung der Röntgenquelle Q auf dem reflektierenden Kristall auftrifft.

[0037] Im Falle des hier zu betrachtenden Gradienten-Multischicht-Spiegels A als reflektierendem Kristall ist d abhängig vom Ort auf dem Spiegel A gemäß

mit d_m: d-Wert des Multilayers in der Spiegelmitte; und g: d-Gradient entlang des Spiegels A. Die Größen ϑ und Δϑ sind jeweils abhängig von l und können aus geometrischen Überlegungen bestimmt werden zu

und

mit b: projizierte Größe der Röntgenquelle. In der Strahlengeometrie von Fig. 5a entspricht die Größe der projizierten Röntgenquelle b der wirksamen Fokusgröße F des Spiegels A, was hier mit b₁ bezeichnet werden soll. Im Falle der erfindungsgemäßen Strahlengeometrie von Fig. 5b entspricht b der Blendenweite F_x bzw. b₂.

[0038] Nach einigem Umformen ergibt sich

[0039] Die Bandbreite Δλ ist also linear von der projizierten Größe der Röntgenquelle b abhängig, die durch erfindungsgemäßes Einbringen einer Blende bl erheblich verringert werden kann.

[0040] Dies verdeutlicht die konkrete Berechnung von Δλ unter Verwendung folgender Zahlengrößen, die für eine typische Röntgenoptik gelten können:









und

bzw.

[0041] Die Ergebnisse der Berechnungen sind in den Figuren 6 und 7 aufgetragen.

[0042] Fig. 6 zeigt ein Diagramm der berechneten Bandbreite Δλ (in Å) eines Röntgenspiegels A in Abhängigkeit von der Ortskoordinate l (in m) entlang des Röntgenspiegels A bei einer projizierten Größe der Röntgenquelle b₁ entsprechend der wirksamen Fokusgröße F des Röntgenspiegels A (vgl. Fig. 5a). Die Bandbreite Δλ liegt für alle Werte von l oberhalb von 0,5Å; bei 1 =0 beträgt sie etwa 0,71Å.

[0043] Fig. 7 zeigt ein Diagramm der berechneten Bandbreite (in Å) eines Röntgenspiegels A in Abhängigkeit von der Ortskoordinate l (in m) entlang des Röntgenspiegels A bei einer projizierten Größe der Röntgenquelle b₂ entsprechend der Blendenweite F_x (vgl. Fig. 5b). Die Bandbreite Δλ liegt für alle Werte von l unterhalb von 0,036Å, bei l =0 beträgt sie etwa 0,035Å.

[0044] Aus dem Emissionsspektrum einer Cu-Röhre als Röntgenquelle Q, das in Fig. 8 dargestellt ist, können durch die erfindungsgemäße Röntgenoptik die K_α-Linien selektiert werden. Das Diagramm zeigt die relative Intensität der von der Quelle Q emittierten Röntgenstrahlung als Funktion der Wellenlänge λ. Der größte Teil der Strahlung ist Bremsstrahlung mit kontinuierlicher Wellenlängenverteilung und einem Maximum um 0,7Å. Dem überlagert sind charakteristische Emissionslinien des Kupfers; davon sind im Diagramm die Mittelwerte der K_α- und K_β-Linien eingezeichnet. Die K_α-Linien stellen in der Regel die Nutzstrahlung der Röntgenanordnung dar. Die Bandbreite Δλ der Röntgenoptik des bekannten Stands der Technik gemäß Fig. 5a bei l =0 beträgt etwa Δλ=0,71Å und überstreicht sowohl die K_α-Linien als auch die K_β-Linien sowie nicht unerheblich Bremsstrahlung. Die erfindungsgemäße Röntgenoptik gemäß Fig. 5b hingegen besitzt bei l =0 eine Bandbreite Δλ von etwa 0,035Å, was zur ausschließlichen Selektion der K_α-Linien bei nur geringem Bremsstrahlungsanteil ausreicht.

Ansprüche

1. Röntgen-optisches System mit einer Röntgen-Quelle (Q) und einem ersten Gradienten-Multischicht-Spiegel (graded multilayer mirror) (A), wobei die Ausdehnung Q_x der Röntgen-Quelle (Q) in einer x-Richtung senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Röntgen-Quelle (Q) und erstem Gradienten-Multischicht-Spiegel (A) in z-Richtung größer ist als der Akzeptanzbereich (F) des Spiegels (A) in einem Fokus (O_a) des Spiegels (A) in der x-Richtung,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Fokus (O_a) des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels (A) zwischen Röntgen-Quelle (Q) und Spiegel (A) eine erste Blende (bl) angeordnet ist, deren Öffnung (F_x bzw. b₂) in x-Richtung dem Akzeptanzbereich (F) des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels (A) entspricht, und dass für den Abstand q_zA zwischen erster Blende (bl) und Röntgen-Quelle (Q) gilt


wobei α_x den Winkel bezeichnet, unter dem der erste Gradienten-Multischicht-Spiegel (A) von der ersten Blende (bl) aus gesehen in x-Richtung erscheint.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Gradienten-Multischicht-Spiegel (B) vorgesehen ist, wobei die Ausdehnung Q_y der Röntgen-Quelle (Q) in einer y-Richtung senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Röntgen-Quelle (Q) und zweitem Gradienten-Multischicht-Spiegel (B) in z-Richtung größer ist als der Akzeptanzbereich des Spiegels (B) in einem Fokus (O_b) des Spiegels (B) in der y-Richtung,
dass in einem Fokus (O_b) des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels (B) zwischen Röntgen-Quelle (Q) und Spiegel (B) eine zweite Blende angeordnet ist, deren Öffnung in y-Richtung dem Akzeptanzbereich des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels (B) entspricht, und dass für den Abstand q_zB zwischen zweiter Blende und Röntgen-Quelle(Q) gilt


wobei α_y den Winkel bezeichnet, unter dem der zweite Gradienten-Multischicht-Spiegel (B) von der zweiten Blende aus gesehen in y-Richtung erscheint.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die x-Richtung und die y-Richtung orthogonal sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus (O_a) des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels (A) mit dem Fokus (O_b) des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels (B) übereinstimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus (O_a) des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels (A) mit dem Fokus (O_b) des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels (B) nicht übereinstimmt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende(n) (bl) einstellbar ist (sind).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung Q_x der Röntgen-Quelle (Q) in x-Richtung zwischen 2 und 50mal, vorzugsweise zwischen 5 und 20mal, insbesondere 10mal größer ist als der Akzeptanzbereich (F) des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels (A) in x-Richtung, und dass gegebenenfalls die Ausdehnung Q_y der Röntgen-Quelle (Q) in y-Richtung zwischen 2 und 50mal, vorzugsweise zwischen 5 und 20mal, insbesondere 10mal größer ist als der Akzeptanzbereich des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels (B) in y-Richtung.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akzeptanzbereich (F) des ersten Gradienten-Multischicht-Spiegels (A) in x-Richtung und gegebenenfalls der Akzeptanzbereich des zweiten Gradienten-Multischicht-Spiegels (B) in y-Richtung jeweils zwischen 10 und 100µm beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und gegebenenfalls der zweite Gradienten-Multischicht-Spiegel (A, B) parabolisch oder elliptisch gekrümmt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und gegebenenfalls der zweite Gradienten-Multischicht-Spiegel (A, B) eben ist.

Claims

1. X-ray optical system with an X-ray source (Q) and a first graded multi-layer mirror (A), wherein the extension Q_x of the X-ray source (Q) in an x direction perpendicular to a connecting line in a z direction between the X-ray source (Q) and the first graded multi-layer mirror (A) is larger than the region of acceptance (F) of the mirror (A) in a focus (O_a) of the mirror (A) in the x direction,
characterized in
that a first aperture (bl) is disposed in a focus (O_a) of the first graded multi-layer mirror (A) between the X-ray source (Q) and the mirror (A), wherein the opening (F_x or b₂) in the x direction corresponds to the region of acceptance (F) of the first graded multi-layer mirror (A), and that the separation q_zA between the first aperture (bl) and the X-ray source (Q) is:


with α_x being the angle at which the first graded multi-layer mirror (A) appears in the x direction, as viewed from the first aperture (bl).

2. Device according to claim 1, characterized in that a second graded multi-layer mirror (B) is provided, wherein the extension Q_y of the X-ray source (Q) in a y direction perpendicular to the connecting line in the z direction between the X-ray source (Q) and the second graded multi-layer mirror (B) is larger than the region of acceptance of the mirror (B) in a focus (O_b) of the mirror (B) in the y direction,
wherein a second aperture is disposed in a focus (O_b) of the second graded multi-layer mirror (B) between the X-ray source (Q) and mirror (B), wherein the opening of the second aperture in the y direction corresponds to the region of acceptance of the second graded multi-layer mirror (B), and that the separation q_zB between second aperture and X-ray source (Q) is:


with α_y being the angle at which the second graded multi-layer mirror (B) appears in the y direction, as viewed from the second aperture.

3. Device according to claim 2, characterized in that the x direction and y direction are orthogonal.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the focus (O_a) of the first graded multi-layer mirror (A) coincides with the focus (O_b) of the second graded multi-layer mirror (B).

5. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the focus (O_a) of the first graded multi-layer mirror (A) does not coincide with the focus (O_b) of the second graded multi-layer mirror (B).

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the aperture(s) (bl) can be adjusted.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the extension Q_x of the X-ray source (Q) in the x direction is between 2 and 50 times, preferably between 5 and 20 times, in particular 10 times larger than the region of acceptance (F) of the first graded multi-layer mirror (A) in the x direction and, if applicable, the extension Q_y of the X-ray source (Q) in the y direction is between 2 and 50 times, preferably between 5 and 20 times, in particular 10 times larger than the region of acceptance of the second graded multi-layer mirror (B) in the y direction.

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the region of acceptance (F) of the first graded multi-layer mirror (A) in the x direction and, if applicable, the region of acceptance of the second graded multi-layer mirror (B) in the y direction are each between 10 and 100µm.

9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and, if applicable, the second graded multi-layer mirror (A, B) is/are curved in a parabolic or elliptic shape.

10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and, if applicable, the second graded multi-layer mirror (A, B) is/are flat.

Revendications

1. Système optique à rayons X comportant une source de rayons X (Q) et un premier miroir multicouche à gradient (graded multilayer mirror) (A), dans lequel l'extension Q_x de la source de rayons X (Q) dans une direction x perpendiculaire à la ligne de liaison entre la source de rayons X (Q) et le premier miroir multicouche à gradient (A) dans la direction z est plus grande que la plage d'acceptance (F) du miroir (A) à un foyer (O_a) du miroir (A) dans la direction x,
caractérisé en ce
qu'à un foyer (O_a) du premier miroir multicouche à gradient (A) entre source de rayons X (Q) et miroir (A) est disposé un premier diaphragme (bl) dont l'ouverture (F_x, respectivement b₂) dans la direction x correspond à la plage d'acceptance (F) du premier miroir multicouche à gradient (A), et que la distance q_zA entre le premier diaphragme (bl) et la source de rayons X (Q) est donnée par


où α_x désigne l'angle sous lequel le premier miroir multicouche à gradient (A) apparaît en direction x vu du premier diaphragme (bl).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième miroir multicouche à gradient (B) est prévu, dans lequel l'extension Q_y de la source de rayons X (Q) dans une direction y perpendiculaire à la ligne de liaison entre la source de rayons X (Q) et le deuxième miroir multicouche à gradient (B) dans la direction z est plus grande que la plage d'acceptance du miroir (B) à un foyer (O_b) du miroir (B) dans la direction y,
qu'à un foyer (O_b) du deuxième miroir multicouche à gradient (B) entre source de rayons X (Q) et miroir (B) est disposé un deuxième diaphragme dont l'ouverture dans la direction y correspond à la plage d'acceptance du deuxième miroir multicouche à gradient (B), et que la distance q_zB entre le deuxième diaphragme et la source de rayons X (Q) est donnée par


où α_y désigne l'angle sous lequel le deuxième miroir multicouche à gradient (B) apparaît en direction y vu du deuxième diaphragme.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la direction x et la direction y sont orthogonales.

4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le foyer (O_a) du premier miroir multicouche à gradient (A) coïncide avec le foyer (O_b) du deuxième miroir multicouche à gradient (B).

5. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le foyer (O_a) du premier miroir multicouche à gradient (A) ne coïncide pas avec le foyer (O_b) du deuxième miroir multicouche à gradient (B).

6. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le(s) diaphragme(s) (bl) est/sont réglable(s).

7. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extension Q_x de la source de rayons X (Q) dans la direction x est entre 2 et 50 fois, de préférence entre 5 et 20 fois, en particulier 10 fois plus grande que la plage d'acceptance (F) du premier miroir multicouche à gradient (A) dans la direction x, et que, le cas échéant, l'extension Q_y de la source de rayons X (Q) dans la direction y est entre 2 et 50 fois, de préférence entre 5 et 20 fois, en particulier 10 fois plus grande que la plage d'acceptance du deuxième miroir multicouche à gradient (B) dans la direction y.

8. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plage d'acceptance (F) du premier miroir multicouche à gradient (A) dans la direction x et, le cas échéant, la plage d'acceptance du deuxième miroir multicouche à gradient (B) dans la direction y sont chacune comprises entre 10 et 100 µm.

9. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et, le cas échéant, le deuxième miroir multicouche à gradient (A, B) présentent une courbure parabolique ou elliptique.

10. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et, le cas échéant, le deuxième miroir multicouche à gradient (A, B) sont plans.

Zeichnung