Bent crystal X-ray optics for the diagnosis and applications of laser-produced plasmas

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Röntgenoptiken auf der Basis gebogener Kristalle. Solche Kristalle finden Verwendung in der monochromatischen Abbildung und der hochauflösenden Röntgenspektroskopie laserproduzierter Plasmen. Zum einen werden die Reflexionseigenschaften perfekter, elastisch gebogener Kristalle untersucht. Es wird gezeigt, dass der elastische Zustand solcher Kristalle nicht, wie bisher angenommen, nur von der Tiefe im Kristall abhängt, sondern auch von den lateralen Koordinaten. Neben diesen grundlegenden Untersuchungen wird in dieser Arbeit eine Anzahl von Röntgenoptiken präsentiert, die das Anwendungspotenzial dieser Optiken demonstrieren. Dazu gehören zwei Optiken, die im Bereich der Anwendung von Laserproduzierten Plasmen als hochrepetierende Röntgenquellen benutzt werden. Des Weiteren wird eine neuartige Anwendung torisch gebogener Kristalle vorgestellt: eine Methode, mit der Rockingkurven mit großer Winkel- und Ortsauflösung gemessen werden können. Diese Technik erlaubt es, laterale Variationen von Verspannungen in Kristallen, die kleiner als 10-5 sind, zu messen. Dabei kann eine räumliche Auflösung von besser als 20 µm erreicht werden. Im letzten Teil der Arbeit wird ein Experiment aus dem Bereich der Spektroskopie von lasererzeugten Plasmen vorgestellt. Röntgen-Emissionslinien von Ionen in hohen elektrischen wurde analysiert. Ein Spektrometer wird vorgestellt, dass dazu eingesetzt wird, in einem Laserplasma Experiment bei hohen Intensitäten von bis zu 1020 W/cm entstehende Röntgenstrahlung mit hoher Dynamik zu spektroskopieren. Damit ist es möglich, Veränderung im Spektrum zu detektieren, die von den großen elektrischen Feldstärken in der Größenordnung von TV/m hervorgerufen werden, die in solchen Laserplasma Experimenten auftreten. Diese einzigartige Technik erlaubt es, die nur auf sehr kurzen Zeitskalen existierenden, atomaren Zustände von Ionen in diesen hohen elektrischen Feldern zu analysieren