Geschäftsbericht 2010 - Laser-Laboratorium Göttingen e.V.

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Optik / Kurze Wellenlängen
Optics / Short Wavelengths
Charakterisierung von XUV-Optiken
Fresnel’sche Zonenplatten werden sowohl
zur Fokussierung von weicher Röntgenstrahlung
wie auch als Abbildungsoptiken
für die Röntgenmikroskopie eingesetzt. Das
Auflösungsvermögen dieser diffraktiven
Elemente bestimmt sich durch die Breite
der äußersten Zone, welche mit üblichen
Herstellungsmethoden (z.B. Elektronenstrahllithographie)
bisher auf ca. 12 nm
begrenzt ist. Einen alternativen Ansatz
bietet hier die so genannte ´Multilayer-
Laue-Linse´ (MLL), bei der prinzipiell noch
deutlich kleinere Strukturgrößen erzielt
werden können.
Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs
755 ´Nanoscale Photonic Imaging´ wurde
nun in Kooperation mit dem Inst. f. Materialphysik
der Universität. Göttingen eine
solche Optik hergestellt. Das mittels Pulsed
Laser Deposition (PLD) und Focussed Ion
Beam (FIB) gefertigte Element wurde am
LLG charakterisiert, und zwar unter
Verwendung einer monochromatischen
XUV-Strahlungsquelle (Stickstoff-Target,
λ = 2,88 nm). Aus dem Divergenzwinkel der
Strahlung und der mittels ´moving knifeedge´-Messung
bestimmten Strahltaille
konnten die Fokussierungseigenschaften
der MLL ermittelt werden. Bei einer
Brennweite von 220 µm wurde für die
Strahltaille eine obere Grenze von ca. 370
nm (FWHM) nachgewiesen.
XUV Optics Characterization
For high-resolution x-ray microanalysis
and microscopy at the nanometer scale
nanometer-sized x-ray beams are highly
desirable. For this reason, the
methodology to produce 1D multilayer
Laue lenses (MLL) or 2D multilayer zone
plates (MZP) was developed now within
the SFB 755 ´Nanoscale Photonic
Imaging´ in cooperation with the Inst. f.
Materialphysik / Universität. Göttingen,
using Pulsed Laser Deposition (PLD) und
Focussed Ion Beam (FIB) techniques.
The performance and focusing properties
of an MLL was tested using
monochromatized radiation from a
nitrogen plasma of the table-top XUV
source (λ = 2.88 nm). The element was
mounted at a distance of 77.5 cm from the
laser plasma, ensuring nearly plane wave
illumination. From measurements of the
propagating diffraction orders at various
distances the position of the line focus
could be extrapolated with Gaussian
optics relations yielding a focal length of
205 µm, which is close to the designed
value of 220 µm. A measurement of the
generated focal line was performed by
recording the beam caustic in a moving
knife-edge experiment. Beam widths at
different positions around the waist
indicate a waist diameter of roughly
370 nm
Links: Schematische Darstellung des experimentellen Aufbaus mit einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme der
eingesetzten Multilayer-Laue-Linse (MLL), gefertigt im Rahmen des SFB755 ‚Nanoscale Photonic Imaging‘; rechts:
Knife-edge Messung in der Nähe des Fokus und angepasste Kurven (Fehlerfunktion + zugehöriges Gauß-Profil)
Left: schematic drawing of the experimental setup for XUV optics testing and SEM image of ´Multilayer Laue lens´(MLL)
fabricated within SFB755 ´Nanoscale Photonic Imaging´; right: near-focus knife-edge measurement – data values are
fitted by error function; the corresponding Gaussian (derivative of error function) is also shown