Röntgenspiegel sind Präzisionsbauelemente, die aus mehr als einhundert hauchdünnen Schichten bestehen. Damit lassen sich Röntgenstrahlen reflektieren und bündeln, obwohl sie sich normalerweise nur geradlinig ausbreiten und die meisten Materialien durchdringen. Mit diesen neuartigen Röntgenspiegeln, die Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden entwickelten, erschließen sich vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Röntgendiffraktometrie oder -mikroskopie.

"Solche Spiegel lassen sich mit der Puls-Laser-Abscheidung in Ultrahochvakuumanlagen auf wenige Hundertstel Nanometer genau fertigen", erklärt Dr. Hermann Mai aus dem IWS. Er und sein Team haben die Puls-Laser-Technik weiterentwickelt, patentiert und bis zur industriellen Reife geführt. Ein Neodym-YAG-Laser liefert die notwendigen Lichtpulse. Der Laserstrahl trifft auf ein Target aus Kohlenstoff, Nickel oder Wolfram. Dieses Material verdampft, die entstehende Plasmawolke scheidet auf dem Substrat den späteren Röntgenspiegel ab. Diese Technologie zur Herstellung von glatten Schichten ist allgemein bekannt.

Im fast atomaren Bereich waren jedoch spezielle Tricks nötig: So wird der Laserstrahl computergesteuert über die gekrümmte Oberfläche des Targets geführt. Dadurch schwenkt der Plasmastrahl definiert hin und her und die abgeschiedenen Schichten erreichen die erforderliche äußerst hohe Genauigkeit. Für ihre innovative Lösung erhalten die Dresdner Forscher den Fraunhofer-Preis 1998.

Mittlerweile wurden mit der weiterentwickelten Technologie mehr als einhundert Präzisions-Röntgenspiegel hergestellt – maßgeschneidert für die Bedürfnisse der Kunden. Für die Firma Bruker Analytical X-Ray Systems GmbH Karlsruhe stellen die Dresdner beispielsweise Nickel-Kohlenstoff-Parallelstrahloptiken her, die in der Fachwelt auch als Göbel-Spiegel bezeichnet werden. Göbel-Spiegel werden in Röntgendiffraktometer eingebaut und dienen zur Struktur-, Phasen- und Gefügeanalyse fester Substanzen vor allem im Bereich der Werkstoffcharakterisierung. Durch die Reflexion, Bündelung oder geeignete Formung der Röntgenstrahlen ist es möglich, ihre Intensität zu steigern und so die Meßzeiten erheblich zu verkürzen. So lassen sich auch kleinste Mengen neuer chemischer Substanzen schnell analysieren.