Methoden und Möglichkeiten der hochpräzisen Röntgenpolarimetrie

Schulze, Kai Sven GND

Die Polarimetrie ist im sichtbaren Spektralbereich aus einer Vielzahl von Anwendungen in der Physik, Chemie und in den Lebenswissenschaften nicht mehr wegzudenken. Aber auch im Röntgenbereich hat sich die Messung von Polarisationsänderungen in einer Reihe von Anwendungsfeldern etabliert. Diese Arbeit stellt zwei Methoden vor, mit denen solche Änderungen im Röntgenspektralbereich hochpräzise analysiert werden können. Dabei wird die Erzeugung und Messung von hochreinen linear polarisierten Zuständen zum einen mit Hilfe von Channel-Cut-Kristallen und zum anderen auf der Basis des Borrmann-Effektes theoretisch und experimentell untersucht. Diese Methoden ermöglichen durch ihre sehr hohe Polarisationsreinheit von bis zu zehn Größenordnungen eine genaue Analyse von Doppelbrechung, Dichroismus und optischer Aktivität, was in der Arbeit durch verschiedene Messungen gezeigt wird. So konnten Polarisationsdrehungen von unter einer Bogensekunde beim Durchgang von Röntgenstrahlung durch eine Zuckerlösung nachgewiesen werden. Verschiedene Eigenschaften der Polarisatoren werden mit Hilfe von Berechnungen, die auf der dynamischen Theorie der Röntgenbeugung beruhen, erläutert. Zudem zeigen diese Simulationen, dass vor allem bei hohen Photonenenergien die Reinheit der Polarisationszustände durch Umweganregungen begrenzt wird. Die hohe Polarisationsreinheit des Röntgenpolarimeters kann nicht nur genutzt werden, um Polarisationsänderungen präzise zu messen, es erlaubt auch eine Selektion von Photonen, die durch resonante Kernstreuung eine Änderung der Polarisation erfahren, während der nicht-resonant gestreute Untergrund um zahlreiche Größenordnungen unterdrückt wird. Durch diese Methode können Kernspektren nahezu unverfälscht gemessen werden, was zum Nachweis verschiedener quantenoptischer Phänomene im Röntgenspektralbereich führte.

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Schulze, Kai Sven: Methoden und Möglichkeiten der hochpräzisen Röntgenpolarimetrie. 2016.

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