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Charakterisierung von IXO-Optiken mit einem Röntgen-Nadelstrahl bei BESSY II

31.08.2010

Das International X-ray Observatory (IXO), ein gemeinsames Projekt von ESA, NASA und JAXA, soll das größte jemals gebaute Röntgenteleskop werden mit einer effektiven Fläche von mehr als 2,5 m² bei 1,25 keV, einer Fokallänge von 20 m und einer Winkelauflösung unter 5“. Wegen des erforderlichen streifenden Strahlungseinfalls muss die Spiegelfläche etwa 1300 m² groß sein. Eine mögliche Realisierung dieser großen Fläche in einem stabilen und trotzdem leichten Aufbau verwendet kommerziell erhältliche, hoch-polierte Siliziumwafer mit Rippen auf der Unterseite, die zu steifen Blöcken gestapelt werden. Dadurch entstehen Poren mit einem Querschnitt von etwa 1 mm², in denen die Strahlung an der Oberfläche des jeweils unteren Wafers reflektiert wird.  Die Qualität dieser „verborgenen“ Oberflächen im Bezug auf Tangentenfehler und Rauhigkeit kann nicht wie üblich von oben untersucht werden, sondern muss in der vorgesehenen Anwendungsgeometrie mit Röntgenreflexion bei streifenden Strahlungseinfallswinkeln von etwa 1° bestimmt werden. Um die reflektierende Oberfläche einzelner Poren zu untersuchen, wird ein Röntgen-Nadelstrahl benötigt.

An der kürzlich im Rahmen einer Forschungskooperation mit der ESA erweiterten  X-ray pencil beam facility (XPBF) im Synchrotronstrahlungslabor der PTB bei BESSY II steht jetzt ein monochromatischer Nadelstrahl mit einem typischen Durchmesser von 50 µm und einer Divergenz von unter 1“ zur Verfügung für die Charakterisierung von Röntgenoptiken für IXO bei drei verschiedenen Photonenenergien: 1 keV, 2,8 keV und 7,6 keV. Die zu untersuchenden Optiken können mit einem Hexapod im Vakuum mit Reproduzierbarkeiten von 2 µm bzw. unter 1“ verschoben bzw. gedreht werden. Der direkte und der reflektierte Strahl werden mit einem ortsauflösenden CCD-basierten Detektor in einer Entfernung von 5 m oder 20 m von der Optik registriert. Für den letztgenannten Abstand, der der geplanten Fokallänge von IXO entspricht, wurde eine vertikale Bewegung des CCD-Detektors um mehr als 2 m implementiert.

Ansprechpartner:

M.Krumrey, 7.11, E-mail: Michael.Krumrey(at)ptb.de