Monochromatisierung einer Röntgen-Spektrallinie

Abstract

An der Netzebene 2354 eines besonders guten Quarz-Einkristalles können mittels geeignet aufgestellter Blenden Teilbereiche mit einer spektralen Breite von 0,02 XE des RöNTGEN-Spektrums ausgesiebt werden. Es gelingt somit die weitere Monochromatisierung der Cu KarLinie auf 1/30 ihrer »natürlichen' Linien-Halbwertbreite **.In einem zweiten Teil der Untersuchung werden verschiedene neuartige experimentelle Anordnungen zur stigmatischen Abbildung von realen und idealen Einkristall-Oberflächen mit RöNTGEN-Strahlen beschrieben. Diese den ganzen Kristall erfassenden BRAGG-Reflexe bieten die Möglichkeit, die Realstruktur von Kristallen quantitativ zu untersuchen. Läl3t man RöNTGEN-Strahlen auf einen Einkristall auffallen, so beobachtet man bekanntlich nach der Entdeckung von v. Laue, Friedrich und Knipping 1 Interferenzeffekte, aus deren quantitativem Studium man bei Kenntnis der Kristallstruktur die spektrale Verteilung der RÖNTGEN-Strahlung berechnen kann oder umgekehrt bei bekannter Strahlung Einblicke in die atomistische Struktur des Einkristalles erhält. Die Spektralanalyse ist in den letzten Jahrzehnten vor allem mit Hilfe der Doppelkristall-Methode weit entwickelt worden. Ehrenberg, Mark und Susich 2~4 haben mit einem Doppelkristall-Spektrometer die Linienbreite einiger röntgen-Spektrallinien untersucht und dabei gefunden, daß die Halbwertbreite (5 bis 10)-10~4 X ist. (1) Die relative Linienbreite dX/l ist etwa 100-mal grö-ßer als bei optischen Linien. Untersuchungen von Williams und Allison 5 , Valasek 6 und Bearden 7 haben eine Feinstruktur der RöNTGEN-Spektrallinien nicht erkennen lassen. Dieser Doppelkristall-Methode haften jedoch manche Mängel an. Vor allem setzt sie das Vorhandensein zweier gleich gut ausgebildeter Flächen eines "sehr guten" Einkristalles voraus. Es ist deshalb interessant zu erfahren, ob man nicht schon mit einem einzigen Einkristall vieles erreichen kann. Im ersten Teil dieser Untersuchung werden zunächst die Beugungserscheinungen an einem Einkristall besprochen und wesentliche Zusammenhänge zwischen Struktureigenschaften und spektralem Auflösungsvermögen zusammengestellt. Sodann werden die Ergebnisse an der 2354-Netzebene eines nach langem Suchen mehr oder weniger durch Glück gefundenen außerordentlich guten Quarz-Einkristalles beschrieben, die in der Tat beweisen, daß audi der BRAGG-Reflex an einem einzelnen Kristall mit relativ geringem experimentellem Aufwand Resultate liefert, wie sie bisher nicht erwartet wurden, v. Laue 8 erwähnte schon, daß man die spektrale Verteilung einer RöNTGEN-Linie selbstverständlich noch in Teilbereiche zerlegen kann, aber bisher noch kein Gebrauch davon gemacht worden ist. Tatsächlich gelingt es, eine Spektrallinie in viele Teilbereiche zu zerlegen. Schon dieses beweist, daß die natürliche Linienbreite bei RöNTGEN-Strahlen nicht von der Strahlungsdämpfung abhängen kann, sondern daß hier eine echte Energieverteilung innerhalb eines Atomschalenniveaus vorliegt. Darüber hinaus eröffnet die Möglichkeit, mit hochmonochromatisierter RÖNTGEN-Strahlung zu arbeiten...