Polarisierende Strahlteiler für Röntgenstrahlen?

Ich bin mir nicht sicher, wie die Situation bei härteren Röntgenstrahlen ist, aber im weichen Röntgen- und extremen UV-Bereich ist dies sehr schwierig, und soweit ich weiß, gibt es keine polarisierenden Strahlteiler in diesem Bereich. Tatsächlich ist es, beginnend mit VUV bei etwa 150 nm, normalerweise ziemlich schwierig, das Licht dazu zu bringen, etwas anderes zu tun, als sich in einer geraden (ähnlichen) Linie durch ein Vakuum auszubreiten.

Ich kenne ein Experiment, bei dem die Polarisation von Strahlung erfolgreich geändert wurde, nachdem sie in diesem Bereich (insbesondere ~ 20 nm) erzeugt wurde, indem ein Array von Spiegeln als Wellenplatte verwendet wurde, um die lineare in die zirkulare Polarisation zu ändern. Es gibt leichte polarisationsabhängige Phasenverschiebungen bei der Reflexion in jedem Spiegel, die sich zum Effekt einer Verzögerungsplatte addieren:

Weitere Informationen finden Sie im Papier:

Polarisationssteuerung von Harmonischen hoher Ordnung im EUV-Photonenenergiebereich. B. Vodungboet al. Option. Express 19 Nr. 5, 4346–4356 (2011) ; HAL E-Print .

Zu beachten ist, dass der größte Teil des Experiments in einer kollinearen Konfiguration durchgeführt wird. Das Spektrometer ist ein Beugungsgitter mit streifendem Einfall, und das EUV wird darauf unter Verwendung eines toroidalen Spiegels fokussiert, der sich ebenfalls unter streifendem Einfall befindet. Dies ist normalerweise der richtige Weg, es sei denn, Sie benötigen etwas ziemlich Spezifisches, da Spiegel für nahezu senkrechten Einfall ein ziemlich geringes Reflexionsvermögen haben können:

^{Eingeladener Übersichtsartikel: Technologie für die Attosekundenwissenschaft. F. Frank et al. Rev. Sci. Instrument. 83 nr. 7, 071101 (2012) ; Researchgate (Paywalled?) pdf .}

Das Design von Polarisationsspiegeln, wie sie von Vodungbo et al. ist seit über zwanzig Jahren ein wichtiger Bestandteil des experimentellen Designs der XUV- und Synchrotron-Gemeinschaften. Ein Standard sind mehrschichtige Spiegel, von denen Sie sich ein allgemeines Bild machen können

Reflexions-Zirkularpolarisatoren für xuv-Licht: eine theoretische Studie. Ein Derossi et al. Reine Appl. Option 3 Nr. 3, 269-278 (1994)

Versuchen Sie es für eine modernere Studie bei Wellenlängen knapp über 100 nm

Mehrschichtige reflektierende Polarisatoren für das ferne Ultraviolett. JI Larruquert et al. Bei Schäden an VUV-, EUV- und Röntgenoptik IV; und EUV und Röntgenoptik: Synergie zwischen Labor und Weltraum III , Juha et al. (Hrsg.), Proc. von SPIE 8777 , 87771D (2013) .

Dies sind Spiegel aus mehreren Schichten Quarzglas und verschiedenen Metallsalzen. In diesem nicht zu extremen UV-Bereich können Sie immer noch Polarisationen (das Verhältnis des differentiellen Reflexionsvermögens zum Gesamtreflexionsvermögen) von bis zu 99 % erzielen.

Wenn Sie jedoch in kürzere Wellenlängen absteigen, fangen Sie an, einen Schlag in die Polarisationsempfindlichkeit zu erleiden. Das letzte Experiment, das mir bekannt ist, arbeitete bei einer Wellenlänge von etwa 40 nm, und sie verwendeten eine Kombination aus drei Rohlingen aus Quarzglas, um eine Gesamtpolarisation von über 90 % zu erzielen:

Spin-Drehimpuls und abstimmbare Polarisation bei der Erzeugung hoher Harmonischer. A.Fleischer et al. . Natur-Photon. 8 nr. 7, 543–549 (2014) ; arXiv:1310.1206 .

(Shameless Plug/Full Disclosure: Ich habe einen News & Views-Artikel zu diesem Artikel mitgeschrieben, High-harmonic generation: Taking control of polarization, Nature Photon. 8 , 501 (2014) , was nett ist.)

Nun, das sind alles Reflexionspolarisatoren , und sie lassen kein Licht durch. Mir sind keine Strahlteilergeräte bekannt, die sowohl Licht übertragen als auch reflektieren, aber ich sehe es so: Ein polarisierender Strahlteiler würde diese Geräte überflüssig machen, indem er einfach einen Port blockiert; Daher ist die intensive Aktivität bei der Herstellung dieser Geräte ein guter Beweis dafür, dass in diesem Bereich keine PBSs verfügbar sind.

Wenn Sie Ihre Röntgenstrahlen in zwei Teile teilen möchten, verwenden Sie am Ende eine Technik namens "Split and Delay", bei der im Wesentlichen ein Spiegel verwendet wird, der nur die Hälfte des Strahls blockiert:

Design einer Röntgenteiler- und Verzögerungseinheit für den European XFEL. S. Rolling et al. in X-Ray Free-Electron Lasers: Beam Diagnostics, Beamline Instrumentation, and Applications , Hrsg. SP Möller et al. Proz. von SPIE 8504 , 850407 (2012) .

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Wenn Sie schließlich an quantenoptischen Experimenten im harten UV- bis Röntgenbereich interessiert sind, sollten Sie wirklich lesen

Röntgenquantenoptik. B. W. Adams et al. J.Mod. Option. 60 nr. 1, 2-21 (2013) .

Dies könnte dem, was Sie interessiert, näher kommen. Die Artikel, die ich oben zitiere, stammen größtenteils aus meinem Fachgebiet, der ultraschnellen Wissenschaft. Wir brauchen die kurzen Wellenlängen einfach, um die von uns verwendeten kurzen Pulse zu unterstützen, aber es gibt viele Gründe, eine so harte Strahlung zu wollen, und viele Felder, die dies tun. Am Ende führt man aber nicht einfach ein „Interferometrie-Experiment“ durch; Stattdessen haben Sie ein bestimmtes Ziel vor Augen. Welche Technologie Sie benötigen, hängt daher davon ab, was Sie tun möchten. Wenn Sie jedoch einen harten Röntgen-PBS benötigen, würde ich vorschlagen, dass Sie sich nach Alternativen umsehen.

Ich weiß nichts über polarisierende Röntgenstrahlteiler, und ich vermute, dass es sie nicht gibt, aber ich bin immer sehr daran interessiert, falsch gezeigt zu werden.

Aus einer oberflächlichen Suche geht hervor , dass funktionierende Röntgeninterferometer gebaut wurden und konzeptionell Neutroneninterferometern ähnlicher sind als optischen Interferometern . Für Neutronen gibt es polarisierende Superspiegel , aber der andere Polarisationszustand wird absorbiert, nicht übertragen. Im Gegensatz zu Neutronen können Röntgenstrahlen polarisiert erzeugt werden , daher vermute ich, dass es nicht so viel Forschung zur Polarisation von Röntgenstrahlen gibt.

In der Optik im sichtbaren Wellenlängenbereich besteht eine Symmetrie zwischen dem Erzeugen und Analysieren von Polarisation – Sie können für beide Fälle dasselbe Gerät verwenden. Hier ist ein altes Patent für einen Röntgenpolarisationsanalysator mit rotierendem Spiegel, in dem es heißt: "Herkömmliche Transmissionspolarisatoren und -analysatoren existieren für diesen Wellenlängenbereich [Vakuum-UV- und Röntgenstrahlen] nicht." In einem kürzlich erschienenen Papier oder Konferenzbericht wird ein Mehrfach-Bragg-Beugungsanalysator beschrieben , der möglicherweise über eine ausreichende Transmission verfügt, um das zu tun, woran Sie interessiert sind, aber ich bin nicht bereit, ihn zu bewerten.

Ich weise auch darauf hin, dass die Neutroneninterferometrie ohne Bezugnahme auf die Polarisation durchgeführt wird und einzelne Neutronen umfasst (d. h. die mittlere Anzahl der Teilchen, die zu jedem Zeitpunkt am Interferometer vorhanden sind, ist viel kleiner als eins) und die Tatsache, dass optische Strahlteiler häufig polarisationsbasiert sind ist auch kein wesentliches Merkmal optischer Interferometer. Lassen Sie sich durch das Fehlen eines polarisierenden Röntgenstrahlteilers nicht von Ihren Gedanken über kurzwellige Einzelteilchen-Interferometrie ablenken.