Polarisationsuntersuchungen elastisch gestreuter harter Röntgenstrahlung

Die elastische Streuung von Photonen an Atomen beschreibt den Streuprozess, bei welchem die Energie des einfallenden und des gestreuten Photons gleich sind. Im Bereich der harten Röntgenstrahlung bis zu einer Photonenenergie von mehreren 100 keV wird dieser Prozess von der so genannten Rayleigh-Streuung dominiert, der Streuung an den gebundenen Elektronen des Atomtargets. Dieser Streuprozess kann im Rahmen quantenelektrodynamischer Rechnungen beschrieben werden, wobei sich ein starker Einfluss auf die Polarisationseigenschaften der gestreuten Strahlung zeigt [1]. Die Bestimmung des Polarisationstransfers bei der Rayleighstreuung kann also dazu dienen, die zu Grunde liegende Theorie zu überprüfen.

In vorangegangenen Messungen wurde die elastische Streuung stark linear polarisierter harter Röntgenstrahlung bereits für den Fall untersucht, dass die zwischen einfallender und gestreuter Strahlung aufgespannte Streuebene mit der Polarisationsebene der einfallenden Strahlung zusammenfällt [2]. Hier konnte gezeigt werden, dass die gestreute Strahlung weiterhin in der Streuebene polarisiert ist, allerdings eine stark vom Streuwinkel abhängige Depolarisation aufweist.

In unserer aktuellen Messung haben wir die Polarisationsebene der einfallenden Strahlung verlassen. Hier ist neben einer Depolarisation des gestreuten Strahls zusätzlich eine Verkippung des Polarisationsvektors in Bezug zur Streuebene zu erwarten [3].

Hierzu wurde während einer Strahlzeit an der Synchrotronanlage PETRA IIIExterner Link in Hamburg die Rayleighstreuung von eingangs stark linear polarisierter harter Röntgenstrahlung (175 keV) an einer dünnen Goldfolie (≈ 1 μm) untersucht. Die Untersuchung der Polarisationseigenschaften der gestreuten Strahlung erfolgte mit Hilfe eines als Compton-Polarimeter dienenden segmentierten Halbleiterdetektors.