Schnellere Röntgeninterferometer durch Einzelphotoneninterferenz

Rontgeninterferometer konnen Langen im mm-Bereich mit Sub-nm-Auflosung messen, wobei das nahezu perfekte Kristallgitter von hochreinem Silicium als Langenskale genutzt wird. Die Dimensionen beliebiger sub-µm-strukturierter Proben werden dabei mit dem Gitterparameter von Silicium (alpha0~ 0,543… nm) verglichen, der im Projekt zur Neubestimmung der Avogadrokonstanten extrem präzise bestimmt wurde. Für messtechnische Anwendungen im Zusammenhang mit Rastersondenmikroskopen sind solche Messungen von großer Bedeutung.

Einer weiteren Verbreitung dieser Methode standen aber bisher geringe Translationsgeschwindigkeiten von nur 1 nm/s bis 10 nm/s entgegen. Sie sind Folge der begrenzten Intensität typischer Labor-Röntgenquellen: Die notwendige Filterung des periodischen Interferenzsignals führt zu einer Kontrastverminderung, die bei einer klassischen Messung ein langsames Verfahren des Interferometers erforderlich macht.

Quantenmechanisch kommt es aber auch in einem stark „verdünnten“ Strom von Röntgenphotonen zur Interferenz: Als Wellenpaket betrachtet, folgen selbst einzelne Photonen in ihrem zeitlichen Auftreffen auf den Detektor der gleichen Wahrscheinlichkeit, die im Fall ausreichend intensiven Röntgenlichts zu dem kontinuierlichen Signal führt, dessen Periode man bestimmen möchte. Dieser wohlbekannte quantenmechanische Sachverhalt wird nun gezielt ausgenutzt: Protokolliert man die Zeiten, zu denen die einzelnen Photonen auftreffen, kann man durch eine anschließende Fouriertransformation dieser Zeitreihe sehr genau die Frequenz bestimmen, mit der die Gitterperioden durchfahren wurden. Bei konstanter Geschwindigkeit lässt sich damit die Weginformation rekonstruieren und man erhält die gleiche Information wie bei der klassischen Messung, aber in sehr viel kürzerer Zeit.

So konnten Translationsgeschwindigkeiten bis zu 1000 nm/s realisiert werden. Die Methode wird in Zukunft nicht nur in weiter verbesserten Messplätzen zur Bestimmung des Gitterparameters von Silicium, sondern darüber hinaus auch für andere Längenmessungen in der Nanotechnologie eingesetzt werden.

Weitergehende Informationen von
U. Kuetgens,
Tel.: (0531) 592-4330,
E-Mail: ulrich.kuetgens@ptb.de

Media Contact

Erika Schow idw

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Genetisches Material in Taschen verpacken

Internationales Forscherteam entdeckt, wie der Zellkern aktive und inaktive DNA strukturiert. Alles Leben beginnt mit einer Zelle. Während der Entwicklung eines Organismus teilen sich die Zellen und spezialisieren sich, doch…

Schnüffeln für die Wissenschaft

Artenspürhunde liefern wichtige Daten für Forschung und Naturschutz Die Listen der bedrohten Tiere und Pflanzen der Erde werden immer länger. Doch um diesen Trend stoppen zu können, fehlt es immer…

Ausgestorbenes Atom lüftet Geheimnisse des Sonnensystems

Anhand des ausgestorbenen Atoms Niob-92 konnten ETH-Forscherinnen Ereignisse im frühen Sonnensystem genauer datieren als zuvor. Die Studie kommt auch zum Schluss, dass in der Geburtsumgebung unserer Sonne Supernova-Explosionen stattgefunden haben…

Partner & Förderer