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Das aus einem Silicium-Einkristall gefertigte Herzstück des
Röntgeninterferometers stellt den Gitterparameter von Silicium als
extrem genau bekannte Längenskale zur Verfügung.
Abbildung: PTB
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Einer weiteren Verbreitung dieser Methode
standen aber bisher geringe Translationsgeschwindigkeiten von nur 1
nm/s bis 10 nm/s entgegen. Sie sind Folge der begrenzten Intensität
typischer Labor-Röntgenquellen: Die notwendige Filterung des
periodischen Interferenzsignals führt zu einer Kontrastverminderung,
die bei einer klassischen Messung ein langsames Verfahren des
Interferometers erforderlich macht.
Quantenmechanisch kommt es aber auch in einem stark "verdünnten" Strom
von Röntgenphotonen zur Interferenz: Als Wellenpaket betrachtet,
folgen selbst einzelne Photonen in ihrem zeitlichen Auftreffen auf den
Detektor der gleichen Wahrscheinlichkeit, die im Fall ausreichend
intensiven Röntgenlichts zu dem kontinuierlichen Signal führt, dessen
Periode man bestimmen möchte. Dieser wohlbekannte quantenmechanische
Sachverhalt wird nun gezielt ausgenutzt: Protokolliert man die Zeiten,
zu denen die einzelnen Photonen auftreffen, kann man durch eine
anschließende Fouriertransformation dieser Zeitreihe sehr genau die
Frequenz bestimmen, mit der die Gitterperioden durchfahren wurden. Bei
konstanter Geschwindigkeit lässt sich damit die Weginformation
rekonstruieren und man erhält die gleiche Information wie bei der
klassischen Messung, aber in sehr viel kürzerer Zeit.
So konnten Translationsgeschwindigkeiten bis zu 1000 nm/s realisiert
werden. Die Methode wird in Zukunft nicht nur in weiter verbesserten
Messplätzen zur Bestimmung des Gitterparameters von Silicium, sondern
darüber hinaus auch für andere Längenmessungen in der Nanotechnologie
eingesetzt werden.
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