Lab-XCT_Nanometer-skalige Optische Kohärenztomografie mit Laser-getriebenen weichen Röntgenquellen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard G. Paulus
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 381425468

Optische Kohärenztomografie (OCT) ist eine etablierte, interferometrische Methode, mit der hochauflösende dreidimensionale Querschnitte aufgenommen werden können (Tomogramme). Die axiale Auflösung ist dabei auf etwa 1µm begrenzt, wenn infrarote oder optische Wellenlängen benutzt werden. Ein naheliegender Weg zur Verbesserung der Auflösung von OCT ist die Verwendung kürzerer Wellenlängen. Aus diesem Grund haben wir OCT mit kurzwelliger Strahlung vor Kurzem vorgeschlagen und demonstiert. Diese Variante der OCT wird als XCT bezeichnet und erlaubt eine axiale Auflösung von wenigen Nanometern. Unter Verwendung von Synchrotron-Strahlungsquellen konnten erste Experimente eine tomografische Abbildung mit einer axialen Auflösung von weniger als 8 nm realisieren.Das Ziel dieses Projekts ist die Demonstration von XCT mit kompakten Laborquellen auf der Grundlage von Laserplasmen und der Erzeugung hoher Harmonischer (HHG). Laser-Plasmaquellen werden dabei vom polnischen Partner entwickelt, die ein Gas-Target verwenden, das mit hochintensiven Nanosekunden-Laserpulsen bestrahlt wird. Die Targets werden dabei durch gepulste Injektion des Arbeitsgases in einen zusätzlichen ringförmigen Gasstrom erzeugt. Dieser Ansatz ermöglicht eine effiziente Erzeugung breitbandiger extremer ultravioletter Strahlung und Röntgenstrahlung ohne Rückstände. Die vom deutschen Partner entwickelten lasergetriebenen HHG-Quellen basieren dagegen auf Hoher-Harmonischer Erzeugung (HHG) aus Gasen und Festkörperoberflächen. Sowohl in Warschau als auch in Jena wird die Erzeugung breitbandiger Strahlung im extremen ultravioletten Bereich (Wellenlängen von etwa 10 nm bis etwa 40 nm) und im Wasserfenster (Wellenlängen von 2,3 nm bis 4,4 nm) untersucht. Der erste Meilenstein dieses Projekts ist die erstmalige Demonstration von XCT mit optimierten Laser-getriebenen Lichtquellen. Des Weiteren schlagen wir vor, mehrere Proben mit Labor-XCT zu untersuchen, z. B. Halbleiter auf der Basis von Silizium, funktionelle Materialien und biologische Proben. Zu diesem Zweck wird die XCT-Technik außerdem weiter verbessert um Messartefakte zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Partnerorganisation: Narodowe Centrum Nauki (NCN)
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Christian Rödel; Dr. Slawomir Skruszewicz
• Kooperationspartner: Dr. Andrzej Bartnik; Professor Dr. Henryk Fiedorowicz; Dr. Karol Adam Janulewicz; Dr. Przemyslaw Wojciech Wachulak, Ph.D.