VDI VDE 5575 Blatt 1-2009 X-ray optical systems - Terms and definitions.pdf

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1、ICS 01.040.17, 17.180.30 VDI/VDE-RICHTLINIEN November 2009VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Rntgenoptische Systeme Begriffe X-ray optical systems Terms and definitions VDI/VDE 5575Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deu

2、tsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Optische Technologien VDI/VDE-Handbuch O

3、ptische Technologien VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 1: Verfahrenstechnisches Messen VDI/VDE-Handbuch Mikro- und Feinwerktechnik Frhere Ausgabe: 12.07, Entwurf, deutsch Former edition: 12/07, Draft,inGermanonly Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet

4、 / Reproduction even for internal use not permittedZu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2009 Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 1 Anwendungsbereich. 2 2 Gren . 2 2.1 Allgemeine Gren 2

5、 2.2 Gren fr abbildende Rntgenoptiken . 7 3 Rntgenoptische Systeme (Rntgenoptik).8 4 Rntgenoptische Elemente 8 Schrifttum 11 Preliminary note. 2 1 Scope. 2 2 Quantities 2 2.1 General quantities 2 2.2 Quantities for imaging X-ray optics 7 3 X-ray optical systems (X-ray optics). 8 4 X-ray optical elem

6、ents 8 Bibliography 11 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 5575 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unterBeachtung der Vorgaben und Empfehlungen der R

7、ichtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung derLizenzbedingungen (w

8、ww.vdi-richtlinien.de), diein den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/5575. Preliminary note Th

9、e content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of

10、 the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all avai

11、lable parts of this guideline series can be accessed on the internet at www.vdi.de/5575. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie definiert Begriffe und Gren zurKennzeichnung von optischen Systemen fr denSpektralbereich unterhalb von 100 nm. 1 Scope This guideline defines terms and quantities rele-vant

12、for the description of optical systems for the spectral range below 100 nm. 2 Gren 2.1 Allgemeine Gren 2 Quantities 2.1 General quantities Ausgangsarbeitsabstand (r2) Einheit: m Abstand zwischen der Ausgangsebene eines fokus-sierenden rntgenoptischen Systems (vgl. fokus-sierende Rntgenoptik in Absch

13、nitt 3) und dem Ortmit den kleinsten Strahlabmessungen auf der Aus-gangsseite des rntgenoptischen Systems. Anmerkung: Wenn die kleinsten Strahlabmessungen in zweiorthogonalen Vorzugsrichtungen an unterschiedlichen Orten liegen, ergeben sich unterschiedliche Ausgangsarbeitsabstnde r2,x und r2,y. Exit

14、 working distance (back working distance, r2) Unit: m Distance between the exit plane of an X-ray optical system (see focussing X-ray optics in Section 3) and the location of smallest beam widths on the beam exit side of the X-ray optical system. Note: If the smallest beam widths with respect to two

15、 pre-ferred orthogonal directions are at different locations two different back working distances r2,xand r2,ywill result. Ausgangsdivergenz (A,u) Einheit: rad Divergenzwinkel der ausfallenden Strahlung, frden die Strahlungsleistung mindestens u % des Werts fr den zentralen Strahl betrgt. Anmerkung:

16、 blicherweise wird die Halbwertsbreite mitu = 50 angegeben. Exit divergence angle (A,u) Unit: rad Divergence angle of outgoing radiation, for which the radiant power is at least u % of the value for the central ray. Note: Usually the half width with u = 50 is specified. Ausgangsebene Ebene senkrecht

17、 zur Achse des ausfallendenStrahls, die zuletzt einen Schnittpunkt mit demrntgenoptischen System bildet. Exit plane Last plane perpendicular to the axis of the outgoing beam which has an intersection point with the X-ray optical system. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 20

18、12-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 VDI 5575 Blatt 1 / Part 1 3 Ausgangsflche (AA) Einheit: m2Flche in der Ausgangsebene des rntgenopti-schen Systems, in der die rumliche Strahlungs-leistungsdichte den Bruchteil der maximalenrumlichen Strahlungsleistungsdichte i

19、n dieserEbene berschreitet. Exit area (AA) Unit: m2Area in the exit plane of the X-ray optical sys-tem, in which the value of the spatial radiant power density exceeds a fraction of its maximum value. Ausgangsseitige numerische Apertur (NAA) Einheit: 1 Sinus der halben Ausgangsdivergenz. Exit numeri

20、cal aperture (NAA) Unit: 1 Sine of half exit divergence angle. Brechzahl (n) Einheit: 1 Verhltnis der Geschwindigkeit der elektromagne-tischen Strahlung im Vakuum zur Phasenge-schwindigkeit der monochromatischen Strahlungim Material. (DIN 5036-1, 4.1) Anmerkung: Im Rntgenbereich ist die Brechzahl kl

21、einer als, aber sehr nahe an 1. Refractive index (n) Unit: 1 Ratio of the speed of electromagnetic radiation in vacuum to the phase velocity of monochromatic radiation in the material. (according to DIN 5036-1,4.1) Note: For X-rays the refractive index is less than 1, whereas only slightly. Divergen

22、zwinkel (u, x,u, y,u) Einheit: rad Vollwinkel, der durch das Geradenpaar gebildet wird, das asymptotisch die Einhllende der zu-nehmenden Strahlabmessung darstellt und u % der Strahlungsleistung enthlt. (nach DIN EN ISO 11145, 3.18.1) Anmerkung: u muss durch eine konkrete Zahl ersetzt werden,z. B. 90

23、fr u = 90. Divergence angle (u, x,u, y,u) Unit: rad Full angle formed by the pair of straight lines and which represents the envelope of increasing beam dimensions containing u % of the radiant power. (according to DIN EN ISO 11145, 3.18.1) Note: u has to be replaced by an actual number, e.g. 90for

24、u = 90 Effektive Bestrahlungsflche (A) Einheit: m2Bestrahlte Flche in einer Ebene senkrecht zurStrahlachse, in der die rumliche Strahlungsleis-tungsdichte den Bruchteil der maximalen rumli-chen Strahlungsleistungsdichte in dieser Ebeneberschreitet. (nach DIN EN ISO 13694, 3.2.7) Effective irradiated

25、 area (A) Unit: m2Area exposed to radiation in a plane perpendicular to the beam axis, in which the spatial radiant power density exceeds a fraction of the maximum spa-tial radiant power density in this plane. (according to DIN EN ISO 13694, 3.2.7) Eingangsarbeitsabstand (r1) Einheit: m Abstand zwis

26、chen dem Ort einer Rntgenquelle (auch virtuellen Quelle) oder eines Objekts auf derEingangsseite eines rntgenoptischen Systems undder Eingangsebene des rntgenoptischen Systems.Entrance working distance (front working distance, r1) Unit: m Distance between the location of an X-ray source (also virtua

27、l source) or of an object on the entrance side of an X-ray optical system and the entrance plane of the X-ray optical system. Eingangsebene Ebene senkrecht zur Achse des einfallendenStrahls, die zuerst einen Schnittpunkt mit demrntgenoptischen System bildet. Entrance plane First plane perpendicular

28、to the axis of the incom-ing beam, which has an intersection point with the X-ray optical system. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 5575 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 Eingangsflche (AE) Einheit: m2Fl

29、che in der Eingangsebene, bei der das rnt-genoptische System fr die die Ebene durchdrin-gende Strahlung eine den Bruchteil berschrei-tende Transmission aufweist. Entrance area (AE) Unit: m2Area in the entrance plane for which the trans-mission of the X-ray optical system for the incident radiation e

30、xceeds a fraction . Eingangsseitige Numerische Apertur (NAE) Einheit: 1 Sinus der halben Eingangswinkelakzeptanz. Entrance numerical aperture (NAE) Unit: 1 Sine of half front acceptance angle. Eingangswinkelakzeptanz (E,u) Einheit: rad Grter mglicher Divergenzwinkel der einfal-lenden Strahlung bei h

31、omogener Ausleuchtung, frden der spektrale Transmissionsgrad bzw. Refle-xionsgrad eines rntgenoptischen Systems mindes-tens u % des Werts fr den zentralen Strahl betrgt.Anmerkung: blicherweise wird die Halbwertsbreite mit u = 50 angegeben. Entrance acceptance angle (E,u) Unit: rad Maximum possible d

32、ivergence angle of incident radiation with uniform illumination for which the spectral transmittance or reflectance of an X-ray optical system is at least u % of its value for the central ray. Note: Usually the half width is specified with u = 50. Grenzwinkel der Totalreflexion (G) Einheit: rad Wink

33、el zur Grenzflche beim bergang vom op-tisch dichteren Material (Brechzahl n1) zum op-tisch dnneren Material (Brechzahl n2 n1) bis zu dem es innerhalb des weniger dichten Materialsnicht zur Ausbreitung der Strahlung (Wellenaus-breitung) kommt. Anmerkung: Da die Brechzahl n im Rntgenbereich fr alleMat

34、erialien kleiner als die der Luft oder des Vakuums ist, wirdRntgenstrahlung in Luft oder Vakuum an jeder Materialober-flche total reflektiert, wenn der Winkel zur Oberflche klei-ner als Gist. Critical angle of total internal reflection (G) Unit: rad Angle of incidence to boundary between medium of h

35、igher optical density (refractive index n1) and medium of lower optical density (refractive index n2 n1) below which there is no propagation of radiation (wave propagation) in the medium of lower optical density. Note: As the refractive index n for X-rays is smaller for all materials than that of ai

36、r or vacuum, X-rays in air or vacuum are totally reflected at any material surface if the angle to the surface is smaller than the critical angle G. Integrales spektrales Reflexionsvermgen (Rint()Einheit: 1 Integral des spektralen Reflexionsgrads ber demEinfallswinkel bei gegebener Wellenlnge. Integ

37、ral spectral reflectivity (Rint() Unit: 1 Integral of the spectral reflectance over the angle of incidence at given wavelength. Photonenenergie (E) Einheit: eV Im Rntgenbereich wird statt der Wellenlngeoft die Photonenenergie angegeben. (DIN 5030-1, 3.1) Beziehung: E = 1239,842 eVnm Photon energy (E

38、) Unit: eV For X-rays often the photon energy is specified instead of the wavelength. (according to DIN 5030-1, 3.1) Relation: E = 1239,842 eVnm Spektrale Halbwertsbreite (spektrale Bandbreite, H) Einheit: m Maximale Differenz derjenigen Werte der Wel-lenlnge, bei denen die spektrale Strahlungsleis-

39、tung auf die Hlfte ihres Maximalwerts gesunken ist. (nach DIN 5030-3, 6.2.3) Spectral median width (spectral band width, H)Unit: m Maximum difference of the wavelength values where the spectral radiant power has decreased to half its maximum value. (according to DIN 5030-3,6.2.3) B55EB1B3E14C22109E9

40、18E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2009 VDI 5575 Blatt 1 / Part 1 5 Spektrale Intensittserhhung (K) Einheit: 1 Verhltnis der Strahlungsleistungen mit und ohneden Einsatz eines rntgenoptischen Systems durcheine gewhlte Refe

41、renzflche am Ort der kleinsten Strahlabmessungen. Anmerkung: Die Wellenlnge bzw. Photonenenergie sowie Form und Gre der zur Bestimmung verwendetenReferenzflche mssen angegeben werden. Spectral intensity enhancement (K) Unit: 1 Ratio of radiation powers through a chosen refer-ence area at the locatio

42、n of smallest beam di-mensions with and without the X-ray optical sys-tem. Note: The wavelength or photon energy have to be specified as well as the form and size of the chosen reference area. Spektrale komplexe Brechzahl (n*) Einheit: 1 Im Rntgenbereich wird meist die spektrale kom-plexe Brechzahl

43、angegeben. (DIN 5036-1, 4.2) n*() = 1 () i() Anmerkung: Die Gren und sind im Rntgenbereich sehr klein, aber stark von der Wellenlnge abhngig, besonders in der Nhe von Absorptionskanten. Die Gre beschreibt dieBrechung, die Gre die Schwchung der Strahlung. Complex spectral index of refraction (n*) Uni

44、t: 1 For X-rays usually the complex spectral index of re-fraction is specified. (according to DIN 5036-1, 4.2)n*() = 1 () i() Note: The quantities and are very small for X-rays but depend strongly on the wavelength, especially close to absorp-tion edges. The quantity describes the refraction the qua

45、ntity the attenuation of radiation. Spektraler Reflexionsgrad () Einheit: 1 Verhltnis der reflektierten Strahlungsleistung zureinfallenden Strahlungsleistung bei gegebener Wellenlnge und festem Einfallswinkel. (DIN 5036-1, 6.1) Spectral reflectance () Unit: 1 Ratio of reflected radiant power to inci

46、dent radiantpower for given wavelength and fixed incidence angle. (according to DIN 5036-1, 7.1) Spektraler Transmissionsgrad () Einheit: 1 Verhltnis der durchgelassenen Strahlungsleistung zur einfallenden Strahlungsleistung bei gegebener Wellenlnge und festem Einfallswinkel. (DIN 5036-1, 7.1) Spect

47、ral transmittance () Unit: 1 Ratio of transmitted radiant power to incident radi-ant power for given wavelength and fixed inci-dence angle. (according to DIN 5036-1, 7.1) Spektraler Wirkungsgrad () Einheit: 1 Verhltnis der Strahlungsleistung durch eine ge-whlte Referenzflche am Ort der kleinsten Str

48、ahlabmessungen hinter einem rntgenopti-schen System zur durch die Eingangsflche ein-fallenden Strahlungsleistung. Anmerkung: Die Wellenlnge bzw. Photonenenergie sowie Form und Gre der zur Bestimmung verwendetenReferenzflche mssen angegeben werden. Spectral efficiency () Unit: 1 Ratio of radiant power through a chosen reference area at the location of smallest beam dimensions behind an X-ray optical system to the radiation power incident on the entrance area. Note: Wavelength or photon energy have to be specified as well as the form and size