Phasenrückgewinnung und Fokusrekonstruktion an Röntgenspiegeln im Soft X-Ray Bereich
Achsensymmetrische Spiegelschalen sind als effiziente Kollektoren in optischen Aufbauten für weiche Röntgenstrahlung sowohl in der Bildgebung als auch in der Spektroskopie interessant. Eine präzise Kenntnis der Figur und ein geringer Ausrichtungsfehler sind für die Auflösung von entscheidender Bedeutung [1].
Die geschlossene Form und die – im Labormaßstab – geringe Größe verhindern jedoch die Messung der Spiegeloberfläche mit konventionellen Techniken. Für solche Optiken [2] liefert unser kürzlich entwickelter, einfacher und robuster Wellenfrontsensor zuverlässige Ergebnisse, selbst bei starken Wellenfrontverzerrungen. Da das vollständige Signal aus zwei CCD-Bildern des defokussierten Strahls (Abb. 1) zur Rekonstruktion der fokalen Intensitätsverteilung und der Spiegeloberflächenverformung verwendet wird, funktioniert der Algorithmus auch mit einer einfachen, „schwachen“ Mikrofluoreszenzquelle mit begrenzter Kohärenz gut. Das Prinzip wird im Labor an einem ellipsoiden Spiegel unter Verwendung der C Kα-Emission (277 eV) einer 2-µm-Quelle demonstriert [3,4].
Abbildung 1: Zwei CCD-Bilder unter Defokussierung von ± 230 mm. Die ringförmige Form des Strahls wird in radialer Richtung (weiße Pfeile) für Winkel von 0° ≤ φ ≤ 180° abgetastet. Die entsprechenden 1-D-Intensitätshistogramme (schwarz, unten), die die lokale Strahldichte darstellen, werden vom Algorithmus miteinander verglichen, um die radiale Wellenfrontstörung zu ermitteln. Die Abbildung stammt aus [4].
References
[1] J. Probst, C. Braig, E. Langlotz, I. Rahneberg, M. Kühnel, T. Zeschke, F. Siewert, T. Krist, and A. Erko, “Conception of diffractive wavefront correction for XUV and soft x-ray spectroscopy,” Appl. Opt. 59, 2580 – 2590 (2020).
[2] J. Probst, H. Löchel, T. Krist, C. Braig, and C. Seifert, “Soft X-ray spectroscopy in the lab with an ellipsoidal mirror and a wavefront corrected reflection zone plate,” Proc. SPIE 12576, 125760C (2023).
[3] C. Braig, J. Probst, H. Löchel, L. Pína, T. Krist, and C. Seifert, “Wavefront sensing at an ellipsoidal mirror shell with a micron-sized soft X-ray source,” Poster, PhotonMEADOW 2023, Trieste, Italy (2023).
[4] C. Braig, J. Probst, H. Löchel, L. Pina, T. Krist, and C. Seifert, “Soft X-ray wavefront sensing at an ellipsoidal mirror shell,” J. Synchrotron Rad. 31, 1 – 8 (2024).