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PhD Thesis

• Wave optical simulations of x-ray nano-focusing optics

  Curved x-ray multilayer mirrors focus synchrotron beams down to tens of nano metres. A wave-optical theory describing propagation of two waves in an elliptically curved focusing multilayer mirror is developed in this thesis. Using numerical integration, the layer shapes can be optimised for reflectivity and aberrations. Within this framework, performance of both existing and currently upgraded synchrotron beamlines is simulated. Using a more theoretical model case, limits of the theory are studied. A significant part of this work is dedicated to partial spatial coherence, modelled using the method of stochastic superpositions. Coherence propagation and filtering by x-ray waveguides is shown analytically and numerically. This comprehensive model is put forward that shall help in development and testing of new algorithms for a variety of imaging techniques using coherent x-ray beams. Advanced simulations accounting for real structure effects are compared to experimental data obtained at the GINIX instrument at the coherence beamline P10 at PETRA III, DESY. This thesis presents results of a collaboration between the Georg-August-Universität Göttingen and the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) Grenoble.

  Published by: Universitätsverlag Göttingen
  Date published: 2012
  ISBN: 978-3-86395-054-5
  
  Available as Ebook and as Paperback

Diploma Thesis

• Numerische Modellierungen von Röntgenwellenleitern unter Berücksichtigung von Realstruktureffekten

  Das Ziel dieser Arbeit war es, Realstruktureffekte in Röntgen-Wellenleitern numerisch zu modellieren und ihre Auswirkungen zu beschrieben. Mit dem Programm numerov wurde dabei ein Algorithmus entwickelt, welcher zu einem gegebenen Elektronendichteprofil die Feldverteilung in Wellenleitern berechnet; mit einer anschließenden Fourier-Transformation lässt sich dann das Fernfeld gewinnen.

  Die numerischen Methoden bestätigen die analytischen Voraussagen für das Nah- und Fernfeld; in diesem Zusammenhang haben wir die Ungenauigkeiten der numerischen Methodik abgeschätzt und bei der weiteren Analyse das Datenintervall entsprechend eingeschränkt. Die Auswirkungen durch Realstruktureffekte haben wir mit Fehlerfunktionen und weiteren funktionalen Verläufen wie Gauß, Cosinus, Lorentz und Parabel modelliert, welche die scharfen Grenzflächen ausschmieren. Dabei haben wir folgende Einflüsse festgestellt:

  Die ausgeschmierten und stetigen Elektronendichteprofile bewirken eine Verbreiterung der Intensität im Nahfeld und eine Verjüngung im Fernfeld, welches schneller als q⁻⁶ (scharfes Profil) abfällt; die Oszillationen im Fernfeld verschwinden für größere Ausschmierparameter; auf die Absorption hat die Ausschmierung einen geringen Einfluss.

  Date published: 2008
  
  Available as Ebook.