Rolf Früke

• Im Rahmen dieser Arbeit wird der Aufbau eines kompakten, mobilen Labor-Rastermikroskopes beschrieben. Das Mikroskop ist konzipiert für den Einsatz mit Strahlung aus dem extrem ultravioletten Spektrum und konnte bei 13 und 17 nm Wellenlänge erfolgreich getestet werden. Der Anwendungsbereich läßt sich ohne Probleme auf weiche Röntgenstrahlung ausdehnen, um zum Beispiel den für biologische Untersuchungen interessanten Bereich des Wasserfensters zwischen 2,3 und 4,4 nm Wellenlänge zu erschließen. Als Laborquelle für Strahlung des extremIm Rahmen dieser Arbeit wird der Aufbau eines kompakten, mobilen Labor-Rastermikroskopes beschrieben. Das Mikroskop ist konzipiert für den Einsatz mit Strahlung aus dem extrem ultravioletten Spektrum und konnte bei 13 und 17 nm Wellenlänge erfolgreich getestet werden. Der Anwendungsbereich läßt sich ohne Probleme auf weiche Röntgenstrahlung ausdehnen, um zum Beispiel den für biologische Untersuchungen interessanten Bereich des Wasserfensters zwischen 2,3 und 4,4 nm Wellenlänge zu erschließen. Als Laborquelle für Strahlung des extrem ultravioletten Spektralbereiches kommen beispielsweise laserinduzierte Plasmen in Frage. Diese sind heute gut verstanden und stellen Quellen für kontinuierliche und diskrete Strahlung bis in den Röntgenbereich dar. Ihre zeitliche Stabilität und die Konversionseffizienz ist ausreichend, so daß laserinduzierte Plasmen gute Voraussetzungen für abbildende Anwendungen wie die Mikroskopie bieten. Auf Grund ihres Erzeugungsprozesses mit kurzen Laserpulsen ist auch die Pulslänge der erzeugten Hohe-Harmonische Strahlung sehr kurz und liegt im Bereich einiger Femtosekunden bis mehrere Hundert Attosekunden. Zusätzlich wird die erzeugte Hohe-Harmonische Strahlung in einem kleinen Öffnungswinkel abgestrahlt, so daß sie nahezu vollständig für ein Experiment genutzt werden kann. Mit dieser neuen Technik steht eine weitere Laborquelle für extrem ultraviolette Strahlung zur Verfügung. Zusätzlich lassen sich dynamische Prozesse auf kurzen Zeitskalen detektieren und analysieren. Damit bilden Quellen für Hohe-Harmonische Strahlung eine gute Ergänzung zu laserinduzierten Plasmen. Beide Quelltypen bieten die Möglichkeit, rastermikroskopische Experimente von Großeinrichtungen wie Elektronenspeicherringen in das Labor zu verlagern. Untersuchungsverfahren wie Spektromikroskopie, Photoelektronen- oder Röntgenfluoreszenzspektroskopie können übertragen und um die Zeitauflösung ergänzt werden. Das im Rahmen dieser Arbeit aufgebaute Rastermikroskop wurde an beiden Laborquellen erfolgreich getestet und betrieben. Hierfür war es zunächst notwendig, die verschiedenen Quellen zu charakterisieren und die optimalen Bedingungen für eine hohe, stabile Photonenrate zu bestimmen. Mit optimierten Quelleigenschaften wurden mit dem Rastermikroskop verschiedene Testobjekte vergrößert abgebildet. Dabei wurde mit einer Gitterstruktur eine Auflösung von 500 nm nachgewiesen.…
• In this work the development of a compact, mobile laboratory scanning microscope is described. The spectral range for which the microscope is designed and was tested successfully is in the extremely ultraviolet. Without problems the range of application can be extended into the soft X-ray region, for example into the area interesting for biological examinations of the water window between 2.3 and 4.4 nm wavelength. As a laboratory source for extremely ultraviolet radiation, for example, laser-induced plasmas are suited. Today these sources areIn this work the development of a compact, mobile laboratory scanning microscope is described. The spectral range for which the microscope is designed and was tested successfully is in the extremely ultraviolet. Without problems the range of application can be extended into the soft X-ray region, for example into the area interesting for biological examinations of the water window between 2.3 and 4.4 nm wavelength. As a laboratory source for extremely ultraviolet radiation, for example, laser-induced plasmas are suited. Today these sources are understood well and represent sources for X-ray radiation. Their temporal stability and the conversion efficiency is sufficient, so that laser-induced plasmas offer good presuppositions for imaging applications like microscopy. Due to the production process with short laser pulse lengths the length of the produced high harmonic pulse is also short. The length is in the timescale of some femtoseconds down to several hundred attoseconds. In addition, high harmonic radiation is emitted in a narrowed cone. Therefore the most of the radiation is available for the experiments. With this new technology another laboratory source for extrem ultraviolet radiation is available. Dynamic processes on short time scales can be detected and analyzed. Therefore high harmonic radiation is a good supplement to radiation from laser-induced plasmas. Both source types provide the opportunity to shift scanning microscopy experiments from large facilities like electron storage rings into the laboratory. Examination procedures like spectro-microscopy, photoelectron or X-ray fluorescence spectroscopy can be transferred and supplemented by time resolved measurements. The scanning microscope constructed within the framework of this dissertation was tested and used at both laboratory sources successfully. Therefore it was first necessary to characterize the different sources and to determine the optimal conditions for a high and stable photon rate. With optimized source conditions different test objects were imaged with the scanning microscope. Using a grating structure a resolution of 500 nm is demonstrated.…