Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSUnterdrückung höherer Reflexionsordnungen
Entsprechend der BRAGGschen Gleichung nB l = 2dPsinQ (nB ... Reflexionsordnung, l ... Wellenlänge der Strahlung, dP ... Periodendicke, Q ... Glanzwinkel) werden bei einem festen Reflexionswinkel nicht nur die erste Ordnung mit n = 1 sondern auch höhere Ordnungen mit n = 2 oder 3 reflektiert. Für Anwendungen, bei denen Multischichten als Monochromatoren eingesetzt werden, kann dies nachteilig sein.
Im Unterschied zur Netzebenenreflexion an Kristallen, wo die Auslöschungsregeln für verbotene Reflexe fest vorgegeben sind, kann bei Multischichten durch Variation des Stapelaufbaus gezielt die Unterdrückung einer bestimmten Reflexionsordnung erreicht werden.
Aus der Forderung nach höchstmöglicher Reflexion der Multischichten ergibt sich ein optimales Verhältnis G der Dicken der Absorberschichten dAbsorber zur Gesamtperiodendicke dP. Wird nun dieser für höchste Reflexion ausgelegte G-Wert verändert, ist eine gezielte Unterdrückung höherer Reflexionsordnungen möglich. So kann jedes ganzzahlige Vielfache der m-ten Reflexionsordnung ausgelöscht werden, wenn G = 1/m gewählt wird.
Zu berücksichtigen ist, dass sich durch die Fixierung des Schichtdickenverhältnisses G auf einen festen Wert eine zusätzliche Randbedingung für die Materialauswahl hinsichtlich höchstmöglicher Reflexion vorgegeben wird. Diese Randbedingung kann dazu führen, dass Multischichten für die Unterdrückung höherer Ordnungen aus einer anderen Materialkombination aufgebaut sein können als Multischichten, die bei der gleichen Wellenlänge ausschließlich für eine höchstmögliche Reflexion ausgelegt sind.
In den nebenstehenden Bildern 2 und 3 ist die Möglichkeit der Ordnungsunterdrückung durch Auswahl eines geeigneten Multischichtaufbaus veranschaulicht. Die Reflexionsmessungen bei BESSY II zeigen, dass für Standardmonochromatoren, die ausschließlich auf höchste Reflexion optimiert sind, eine deutliche Überlagerung der Reflexionen der Na-Emissionslinie (E = 1041 eV) in zweiter Ordnung und der Sauerstoff-Emissionslinie (E = 525 eV) in erster Ordnung vorliegt. Falls die zu untersuchenden Substanzen sowohl Natrium als auch Sauerstoff enthalten können, ist bei Verwendung dieser Monochromatoren keine eindeutige Detektion möglich. Durch Unterdrückung der zweiten Reflexionsordnung der Multischicht tritt im Röntgenspektrum schließlich nur noch die erste Ordnung des Sauerstoffsignals auf (Bild 3), was eine eindeutige Analyse zulässt.