NanoForm: Neue Konzepte zur Herstellung strahlformender Röntgenoptiken auf der Grundlage hochreflektierender Nanometer-Multischichten mit variabler Geometrie, Teilprojekt TP2: Präzisionsbeschichtung stark gekrümmter Oberflächen

Es zeigte sich, dass der Einsatz der Ionenstrahltechnik für alle technologischen Schritte der Spiegelherstellung geeignet ist. Speziell die Glättung rauer und konturierter Ausgangssubstrate kann sehr effizient und für röntgenoptische Anwendungen ausreichend gut durchgeführt werden. Auch nach stärkerem Abtrag von Substratmaterial von einigen 10 µm, wie er typischerweise für die Konturierung strahlformender Röntgenoptiken notwendig ist, konnten hervorragende Oberflächenqualitäten erzeugt werden. Hervorhebenswert ist, dass auch vergleichsweise raue Quarzglasoberflächen mit ?rms = 0,74 nm (AFM-Scanweite = 20 µm) nach der Ionenstrahlkonturierung nur noch eine Rauheit von ?rms = 0,26 nm aufweisen. In der ursprünglichen Projektplanung sollte die Konturierung der Substratoberflächen vorrangig durch Beschichtung erfolgen. Allerdings ist für die Konturierung durch Beschichtung ein hoher Zeitaufwand erforderlich. Aufgrund der höheren Effizienz und unter Berücksichtigung der sehr guten Erfolge bei der Ionenstrahlformgebung erfolgten die Konturierungsexperimente in der zweiten Projektphase allerdings ausschließlich durch Abtrag. Die Beschichtung der stark gekrümmten und 2-dimensional konturierten Substrate mit Reflexionsschichten wurde mittels Ionenstrahlsputtern (IBSD) erfolgreich vorgenommen. Um höchsten Homogenitätsanforderungen an die Beschichtung genügen zu können, ist es vorteilhaft, in Querrichtung zum Strahl eine kritische Spiegelbreite nicht zu überschreiten. Um dennoch einen möglichst großen Raumwinkelbereich der Röntgenquelle durch den Spiegel einzufangen, hat sich die Kombination mehrerer identisch konturierter und beschichteter Spiegel als erfolgreich erwiesen. Für den Anwender erscheint eine Spiegelkombination als eine Optik, wodurch sich kein erhöhter Justageaufwand beim Anwender ergibt. Für die Erprobung der entwickelten Optiken wurden verschiedene Aufbauten genutzt. Allen gemeinsam ist, dass die Röntgenquellen Quellfleckdurchmesser im Bereich von 40-50 µm aufweisen. Die zu charakterisierenden Spiegel wurden auf die jeweilige Quelle ausgerichtet und justiert. Anschließend wurde der reflektierte Strahl in verschiedenen Abständen von der Optik auf einen Flächendetektor projiziert. Die geometrische Vermessung ergibt einerseits, dass sich die Konturen der Spiegel entsprechend der Vorgaben umsetzen lassen. Andererseits erlaubt die homogene Intensitätsverteilung der Strahlung den Schluss, dass auch die nach der Konturierung erfolgte Reflexionsbeschichtung genau auf die Kontur abgestimmt ist, d. h. sowohl Absolutschichtdicken als auch Schichtdickengradienten erfüllen die notwendigen Anforderungen.