Dissertation

4. Talbotinterferometrie für die Partikelanalyse 57
Apertur
x
ebene Welle
Wellenlänge l
Objekt
Objekt
z
y
z T
Gitter G1
Gitter G2
Bild 4.10.: Anordnung eines Talbotinterferometers.
findet sich in einer solchen Selbstabbildungsebene ein Amplitudengitter gleicher
Periode und Ausrichtung, das im Vergleich zur Selbstabbildung lateral um eine
halbe Periode verschoben ist, so erhält man ein Dunkelfeldbild. Die hellen Streifen
der Selbstabbildung werden durch die undurchsichtigen Streifen des zweiten
Gitters verdeckt und es gelangt kein Licht in die Detektionsebene. Wird nun das
einfallende Licht gestört, so werden die Beugungsordnungen des ersten Gitter beeinflusst
und es kommt zu einer Störung der Selbstabbildung. Die Streifen deformieren
sich und es erfolgt eine Auswertung unter Ausnutzung des Moiré-Effektes.
Das erste Gitter spielt dabei die Rolle eines Strahlteilers während das zweite
Gitter die Information vergrößert, die im Fresnelbeugungsbild kodiert ist [51].
Das Prinzip der Talbotinterferometrie wurde Anfang der 1970er Jahre entwickelt
[15–17]. Eine ähnliche Technik wurde neun Jahre später unter dem Namen
Moiré-Deflektometrie vorgestellt [52]. Einen Überblick über die Talbotinterferometrie
geben die Arbeiten von Patorski [51] sowie Jahns und Lohmann [53].
Bild 4.10 zeigt schematisch den Aufbau eines Talbotinterferometers, bei dem
sich das die Störung verursachende Objekt entweder vor oder hinter dem ersten
Gitter befinden kann. Bei kleiner Variation der Phasenverteilung des Objektes
bezogen auf x und y kann man zeigen [46], dass die Streifen der Selbstabbildung
nicht mehr geradlinig verlaufen. Die Deformation ist proportional zur ersten Ableitung
der zu untersuchenden Phasenfunktion. Die Ableitungsinformation ist
gemittelt über die Distanz ∆ = νλz, die auch als lateraler Shear bezeichnet wird.
Da das Interferometer nur aus zwei Beugungsgittern besteht, ist es sehr einfach
zu justieren. Ursprünglich war es dafür gedacht, Phasenobjekte und optische Elemente
zu untersuchen.
Das Talbotinterferometer kann verschiedenen Interferometertypen zugeordnet
werden: