Halterung für Synchrotronspiegel

 

Die Grundidee dieser Erfindung ist eine UHV-taugliche Spiegelhalterung für lange Synchrotronstrahlungsspiegel. Diese werden üblicherweise in den Besselschen Punkten der Biegelinie unterstützt. Sie zeigen Schwerkraftdeformationen für 1m lange Spiegel in der Größe von ± 0.06μm. Solche Schwerkraftdeformationen sind beim heutigen Stand der optischen Fertigungstechnik größer als die erreichbare Fertigungsgenauigkeit der Optik. Diese Ungenauigkeiten beeinträchtigen auch die Endpräzision von biegbaren Planspiegeln mit ihren Längsradien von 2 bis 20km. Die Fehler durch Schwerkraftdeformation sorgen für eine Vergrößerung der Strahldivergenz und eine Verschlechterung der Quellabbildung.

Die Halterung eines Synchrotronstrahlungsspiegels mit der neuen Spiegelfassung

 

Funktionsbeschreibung

Für die vertikale Ablenkung des Röntgenanteils der Synchrotronstrahlung in Synchrotronstrahlführungssystemen werden, bedingt durch den geringen Glanzwinkel von 0,1 bis 0,5 Grad mindestens 1m lange Spiegel benötigt. Die Standardaufhängung oder Unterstützung der Spiegel in ihren „Besselschen“-Punkten führt auf Grund der Schwerkrafteinwirkung zu einer Durchbiegung des Spiegels.
Diese Durchbiegung vergrößert den Tangentenfehler des Spiegels (Winkelabweichung der Spiegeloberfläche von der Idealform) und verschlechtert die Abbildungseigenschaften. Dieses ist besonders kritisch bei modernen Synchrotronstrahlungsquellen der dritten Generation wie z. B. PETRA III mit ihren bis zu 150m langen Strahlführungssystemen. Die entwickelte Spiegelaufhängung ersetzt die Linienauflage in den Besselschen Punkten durch eine optimierte winkel-flexible Achtpunktauflage. Die Abbildung zeigt die Halterung eines Synchrotronstrahlungsspiegels mit der neuen Spiegelaufhängung.

Anwendungsgebiete

  • Vertikal ablenkende Synchrotronstrahlungspiegel für Röntgenstrahlung
  • Biegbare Planspiegel mit großen (~20km) Längsradien
  • Röntgenoptik – Ultrahochvakuumtechnik

Vorteile

  • Die doppelte Linienauflage im Bereich der Besselschen Punkte wird durch 8 Unterstützungspunkte ersetzt, die flexibel durch Festkörpergelenke miteinander verbunden sind.
  • Die mit dieser Halterung unterstützten Spiegel zeigen Schwerkraftdeformationen, die nicht größer als die Fertigungsgenauigkeit sind (s. a. anliegende Messungen)