Markus Peter Benk

Pinchplasma für die Mikroskopie mit weicher Röntgenstrahlung

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Die Mikroskopie mit weicher Röntgenstrahlung ist ein Verfahren zur hochauflösenden Abbildung biologischer Proben, insbesondere ganzer Zellen.

Der breiten Anwendung der Röntgenmikroskopie steht die Bindung an das Synchrotron als Strahlungsquelle entgegen. Kompakte Strahlungsquellen ermöglichen den Betrieb von Mikroskopen abseits von Elektronenspeicherringen.

In dieser Arbeit wird das zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung bei 13,5 nm entwickelte Quellenkonzept des hohlkathodengetriggerten Pinchplasmas zur Erzeugung von Linienstrahlung bei 2,88 nm Wellenlänge skaliert. Die Strahlung wird in einer gepulsten Hochstromgasentladung mit dem Arbeitsgas Stickstoff erzeugt.

Durch Modellierung der Kompressionsdynamik und des Entladungsstroms und durch experimentelle Untersuchung werden die zur effizienten Kompression des Plasmas erforderlichen elektrischen Betriebsparameter bestimmt.

Der Einfluss des Emissionsspektrums der Quelle auf die Abbildungsleistung eines Röntgenmikroskops wird modelliert und mit experimentellen Daten verglichen.

Ein Ellipsoidkondensor im streifenden Einfall zur Beleuchtung der Probe wird ausgelegt. Quelle und Kondensor werden zu einem kompakten Modul für die Labor- Röntgenmikroskopie integriert. In der Probenebene wird eine Bestrahlungsstärke von (2,7±0,4) ·10 6 Photonen /( µm2 s) erreicht.

Die Eigenschaften des Moduls werden im Betrieb eines vom Institut für X-Optik der FH Koblenz realisierten Mikroskopdemonstrators untersucht. Für getrocknete biologische Proben werden Belichtungszeiten von 60 s erreicht.