Entfaltung von Röntgenfluoreszenzbildern mittels Ptychographie

Abstract

Die Röntgenfluoreszenzbildgebung ist eine der sensitivsten Methoden zur Bestimmung der Elementzusammensetzung einer Probe. Die erreichbare räumliche Auflösung der Röntgenfluoreszenzbildgebung ist experimentell meist durch die Größe des Röntgenfokus und die verfügbare Röntgendosis bestimmt. Diese Arbeit stellt eine Methode vor, die den Zusammenhang zwischen Fokusgröße und räumlicher Auflösung aufhebt, indem sie eine Entfaltung von Röntgenfluoreszenzbildern bei Kenntnis der Beleuchtungsfunktion erlaubt. Zur Bestimmung der Beleuchtungsfunktion werden ptychographische Rekonstruktionen verwendet. Die neue Methode wird an Messungen vom Deutsches Elektronen-Synchrotron in Hamburg getestet. Zudem zeigt diese Arbeit, wie die verfügbare Röntgendosis für die Methode durch eine vorfokussierende Optik um bis zu zwei Größenordnungen erhöht werden kann. Dafür wird eine Erweiterung der Ptychographie auf partielle Kohärenz vorgestellt.

X-ray fluorescence imaging is among the most sensitive methods for determining the elemental composition of a sample. The achievable spatial resolution is typically limited by the size of the x-ray focus and the available x-ray dose. This thesis presents an algorithm which effectively removes the influence of the focal size of the x-ray beam on spatial resolution by providing a method to deconvolve x-ray fluorescence images by a known illumination function. The illumination function is determined by ptychographical reconstruction. The method is demonstrated with experimental data from the Deutsche-Elektronen Synchrotron (DESY). Additionally, this thesis shows how the available x-ray dose can be increased by up to two orders of magnitude for this method by using the prefocusing lenses at the beamline. This is achieved by expanding the ptychographical model to handle partial coherence.