Volltext - Universität Hamburg

8. Experimenteller Aufbau zur Bestimmung der
Wärmelastgrenzen der Bragg-Reflexion
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein experimenteller Aufbau zum Studium der Reflexionseigenschaften
von Bragg-Kristallen unter simulierten XFELO Bedingungen entwickelt, um die voran
diskutierten Ergebnisse (Berechnung der Pulsenergie der XFELO-Pulse und der thermischen Eigenschaften
der Bragg-Kristalle) zu verifizieren. Da derzeit keine Lichtquelle mit der spektralen
Leistungsdichte und Repetitionsrate vorhanden ist, die den erwarteten Leistungsdichten eines
XFELOs entsprechen, wird in diesem Aufbau die absorbierte Energie der XFELO-Pulse mit
einem Laser simuliert, dessen Wellenlänge so abgestimmt ist, dass die Eindringtiefe des Laserlichts
der Eindringtiefe der Bragg-Reflexion von 10 keV - 12 keV Photonen entspricht. Zusätzlich
zum monochromatischen XFELO-Puls kann die Undulatorstrahlung, welche als Untergrund bei
einem XFELO immer vorhanden ist, mit der Undulatorstrahlung eines Elektronenspeicherrings
simuliert werden, dessen Röntgen-Photonen gleichzeitig zur Analyse der Reflexionseigenschaften
der Bragg-Beugung dienen, wenn diese nicht vorher monochromatisiert wird. Die Laserquelle
simuliert die Energiedeponierung der XFELO-Pulse. Dazu sind für Silizium und Diamant zwei
unterschiedliche Wellenlängen nötig. Licht mit einer Wellenlänge von λ Si,Laser ≈ 800 nm hat für
Silizium eine Eindringtiefe von l Abs ≈ 20 µm, welches der Eindringtiefe l Ext für 12 keV Photonen
bei der Bragg-Reflexion des Reflexes Si ( 5 5 5 ) entspricht mit einer Reflektivität von etwa
R Si ≈ 30 % (siehe Abb. 8.1(rechts)) (Philipp et al., 1960; Macfarlane et al., 1959). Die Wellenlänge,
die eine Absorptionslänge in Diamant C ( 4 4 4 ) von l Abs ≈ 20 µm hat, liegt bei etwa
λ C,Laser ≈ 220 nm und wird zu etwa R C ≈ 20 % reflektiert (siehe Abb. 8.1(links)) (Walker
et al., 1964; Clark et al., 1964).
8.1. Strahlfächer C am DORIS
Der experimentelle Aufbau ist derzeit zum Test im Experimentiergebiet des Strahlfächers C aufgestellt.
Die Strahlungsquelle des Strahlfächers C ist ein Ablenkmagnet am Elektronspeicherring
Doppel-Ring-Speicher (DORIS). Dort steht Röntgen-Licht (weiß oder monochromatisch) mit
einem Pulsabstand von ca. 192 ns zu Verfügung. Im Gegensatz zu einer Undulator- oder Wigglerstrahlungsquelle
ist die horizontale Divergenz eines Ablenkmagnets größer. Die horizontale
Divergenz wird durch das nachfolgenden Kollimator (Spaltsystem) definiert. In Tab. 8.1 sind
die Abstände der in der Strahlführung aufgestellten Komponenten aufgelistet.
In der Strahlführung sind zwei Spalten fest installiert. Mit diesen beiden Spalten kann die
Strahlgröße und damit die Divergenz der Strahlung, die die Auflösung des jetzigen Aufbaus
bestimmt, soweit reduziert werden, solange der Intensitätsmonitor (Ionisationskammer) ausreichend
hohes Signal liefert, um die Monochromatorstabilisierung (MoStab) zu betreiben
(Strahlgröße > 1 mm). Für kleinere Strahlgrößen auf dem Kristall ist ein drittes Spaltsystem
(IBC30HV, JJ X-Ray) direkt vor dem Experiment installiert. Der Monochromator, bestehend
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