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Erfolgreiche Validierung des neues Messplatzes zur Kalibribierung von VUV-Strahlungsquellen an der Metrology Light Source

09.01.2015

Abb. 1: Messplatz für Quellenkalibrierung an der MLS. Der Messplatz kann entweder zur MLS oder zu der zu kalibrierenden Quelle hin ausgerichtet werden (wie im Foto gezeigt). Die zu kalibierende Quelle (Deuteriumlampe) ist im Bild unten links zu sehen.

Abb. 2: Spektrale Strahldichte einer Deuteriumlampe gemessen am Quellenmessplatz bei BESSY II (rot) und an der MLS (grün). Unten: Quotient der beiden Kalibrierungen. Die gestrichelte Linie verdeutlicht die kombinierte relative Standardmessunsicherheit. Die roten Punkte sind über Liniengruppen gemittelte Werte.

Ein neu aufgebauter Strahlungskomparator erlaubt die Kalibrierung von Strahlungsquellen rückführbar auf die berechenbare Synchrotronstrahlung der Metrology Light Source (MLS) im Spektralbereich von 7 nm bis 400 nm.

Da weder die Strahlung des primären Strahlernormals MLS noch der zu kalibrierenden Quellen monochromatisch ist, wird ein wellenlängendispersives Transfersystem als Strahlungskomparator verwendet. Dieser kann auf Luftkissen so transferiert werden, dass er entweder die berechenbare Strahlung der MLS sieht oder die Strahlung einer zu kalibrierenden Strahlungsquelle. In der jeweiligen Ausrichtung befindet sich die Strahlungsquelle im selben Abstand von ca. 10 m (Bild 1).

Das Transfersystem besteht im Wesentlichen aus einem ellipsoiden Vorspiegel, der den Quellpunkt der Strahlungsquelle verkleinert im Verhältnis 1:10 in die Ebene des Eintrittsspaltes eines Monochromators abbildet, dem Monochromator selbst und verschiedenen Detektoren. Um den großen Spektralbereich von 7 nm bis 400 nm abzudecken, stehen sechs, unter Vakuum wechselbare, Dispersionsgitter, je drei in senkrechter (NI)- oder streifender (GI)-Geometrie zur Verfügung. Verschiedene optische Konfigurationen für spektrale Teilbereiche, d. h. verschiedene Materialien für Spiegel- und Gitterbeschichtungen sowie optischen Filter, gewährleisten ein Höchstmaß an spektraler Reinheit bei der Monochromatisierung.

In einem ersten Schritt wurde der kommerziell wichtige Spektralbereich von 115 nm bis 400 nm, in dem im Wesentlichen Deuteriumlampen als Transferquellen eingesetzt werden, durch interne Vergleichsmessungen validiert. Dazu wurden verschiedene Deuteriumlampen, die rückführbar zum Elektronenspeicherring BESSY II mit dem dortigen Messplatz kalibriert wurden, an dem neuen Messplatz an der MLS vermessen. Weiterhin wurde eine Wolframbandlampe, die rückführbar zu einem Planckschen Strahler kalibriert wurde, an dem neuen Messplatz charakterisiert. In allen Fällen zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung im Rahmen der kombinierten Messunsicherheit (Bild 2).

Publikation:

Opens external link in new windowR. Thornagel, R. Klein, S. Kroth, W. Paustian, M. Richter, “Validation of a new facility at the Metrology Light Source for the calibration of radiation sources in the wavelength range from116 nm to 400 nm”, Metrologia 51, 528–538 (2014)

Ansprechpartner:

R. Thornagel, 7.14, E-Mail: Opens window for sending emailReiner.Thornagel(at)ptb.de
R. Klein, 7.14, E-Mail: Opens window for sending emailRoman.Klein(at)ptb.de