EP1103985A2 - Optical focusing device and measuring system - Google Patents

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EP1103985A2
EP1103985A2 EP00125565A EP00125565A EP1103985A2 EP 1103985 A2 EP1103985 A2 EP 1103985A2 EP 00125565 A EP00125565 A EP 00125565A EP 00125565 A EP00125565 A EP 00125565A EP 1103985 A2 EP1103985 A2 EP 1103985A2
Authority
EP
European Patent Office
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optical element
rays
permeable
optical
sample
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00125565A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1103985A3 (en
Inventor
Lutz Dr. Kipp
Ralph Dr. Seemann
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1103985A2 publication Critical patent/EP1103985A2/en
Publication of EP1103985A3 publication Critical patent/EP1103985A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators

Definitions

  • the invention relates to an optical element for focusing electromagnetic rays or rays from elementary particles, in particular of X-rays, comprising a Fresnel zone plate with ring zones that are permeable to the rays and ring zones that are impermeable to the rays, a measuring system, in particular for Measurement of inner areas of three-dimensional samples with high Spatial resolution and an apparatus for changing the physical, chemical and / or biological properties of a range of Sample, in particular an inner area of a sample.
  • Electromagnetic rays in the visible range are usually by, for example Focused on glass lenses. Radiation in a wavelength range of the VUV (Vacuum ultraviolet) or X-rays can already be clearly seen focus more difficult. From "Physikalischet” 55 (1999) No. 5, Page 17 it is known to use X-rays by using a large one Number of lenses, such as 30 to 50 pieces, in a row are arranged to focus.
  • Fresnel zone plates use the wave properties of Light off and especially the connection of the Huygens principle and of the interference principle (Huygens-Fresnel principle) the one 1818 developed tool for the determination and explanation of Diffraction phenomena especially behind circular apertures or Shielding is.
  • a punctiform, monochromatic light source generates a circular wavefront that triggers elementary waves at the ring-shaped zones A 1 , A 2 , A 3 ,... That interfere with one another at a selected point.
  • the point becomes the focus if the distances of zones A 1 , A 2 , A 3 , ... are selected so that they are 1/2 ⁇ , ⁇ , 3/2 ⁇ , 2 ⁇ , ... are further away than the center of the zone plate. is the wavelength of light. It must be taken into account here that the zones are alternately permeable and impermeable.
  • the intensity in focus or on point is obtained by summing the contributions of all elementary waves from the zones.
  • zone plates with high intensity radiation with high power insufficiently usable, especially in the VUV or X-ray area, because for example when using a metal as the zone plate material permeable areas would be given by recessing the metal and due to this narrow webs for a stable structure between the impervious zone areas that would have to be used themselves Interference and interference lead to and that the Heat dissipation would be extremely low, so that with high power consumption the zone plates used would be destroyed.
  • an optical element for focusing of electromagnetic rays or rays from elementary particles, in particular of X-rays comprising a Fresnel zone plate with ring zones that are permeable to the rays and ring zones that are impermeable to the rays, being those to the rays partially permeable ring zones of the Fresnel zone plate, especially in areas for which rays are opaque.
  • This optical element according to the invention takes advantage of the fact that the in the case of a Fresnel zone plate, relatively intensive ones Secondary maxima essentially due to further diffraction phenomena are erasable.
  • the rays to be used are preferably coherent and especially monochromatic.
  • For focusing elementary particles is used their wave nature, so that in the context of this invention the term radiation not only from electromagnetic radiation is to be assumed, but also from rays of elementary particles.
  • the optical element according to the invention is preferably further developed that the areas permeable to the rays such are arranged that a reduction in the intensity of Diffraction secondary maxima is reached.
  • This preferred configuration the invention it becomes possible to make a very high difference between the Intensity of the main maximum to the intensity of the secondary diffraction maxima due to the diffraction at the frenn lens. If preferred the invention is developed such that essentially the Intensity of the secondary diffraction maxima can be suppressed, the optical Element in very many technical applications where appropriate Differences in intensity are necessary.
  • the optical element according to the invention is preferably further developed in that the ring zones which are transparent to the rays are impermeable except for at least one area, the maximum extent of the respective area being determined by (2) 1 ⁇ 2 ((nb ⁇ ) 1 ⁇ 2 - ((n - 1) b ⁇ ) 1 ⁇ 2 ) is given, where n is an integer, b is a focal length and ⁇ is the wavelength of the rays.
  • the permeable areas can be holes, for example, or recesses that are, for example, square. Due to the specified maximum extent, quasi-square areas can be formed, the edge length of which corresponds to the width of a ring zone. This measure makes it possible to let relatively much intensity pass through the zone plate.
  • the wavelength of the rays can be between the wavelengths of microwaves and hard X-rays.
  • the permeable area is preferably a circle, the diameter of which is adapted to the radial extent of the respective permeable ring zones. More preferably, the permeable area is a circle, the diameter of which is smaller than 100 nm. If the diameter is preferably between 20 nm and 40 nm and is in particular 30 nm, it is possible to achieve a focus with a spatial extent of 3 nm half-width (FWHM) with an energy of the rays of 200 eV. It is furthermore preferably possible to generate foci which are in the region of the diffraction limit for the respective wavelengths.
  • FWHM half-width
  • the optical element comprises one for the rays in the essential permeable carrier material and one for the rays impermeable coating.
  • Such optical elements can by Lithography process and in particular by electron beam lithography be generated.
  • the carrier material is also preferred Silicon and the coating comprise a metal.
  • Such optical Elements are preferably suitable for X-rays. It is preferred the silicon is a polysilicon.
  • a particularly good heat-dissipating optical element is given if the optical element preferably consists essentially of one for the Radiation-impermeable material is made and that for the rays permeable areas are given by a recess in the material. Materials that have good heat conductors are particularly preferred are.
  • holes are easily possible to produce, which are in the range of a few 10 nm. See also in particular the publication by Roli Lüthi et al. in "Appl. Phys. Lett. "75, 30.08.1999, p. 1314 with the title” Parallel nanodevice application using a combination of shadow-mask and scanning probe methods ".
  • the optical element is preferably rotatably mounted, it is possible to irradiate it with higher intensity or power. For this is preferably a rotation about the central axis of the Fresnel lens or Zone plate made. The rays are then eccentric to the Fresnel lens or zone plate brought. This then results in a centric focus, consisting of a main diffraction maximum and in essentially suppresses the secondary diffraction maxima, the main maximum remains fixed in its position.
  • the central zone of the zone plate is preferably impermeable. Further preferably one (1) permeable area is provided for each zone, wherein maximum one permeable area of each radial distance from the center of the Zone plate is arranged towards the edge. By this preferably Design, it is possible to significantly minimize the secondary maxima.
  • the Generation of the pattern of the permeable area is structured or generated by random numbers, like under
  • Preferably comprises a measuring system, in particular for measuring internal ones Areas of three-dimensional samples with high spatial resolution, at least an optical element of the aforementioned type, a radiation source and at least one detector.
  • a spatial resolution of the measuring system up to Diffraction limit possible.
  • the sample is arranged between an optical element and the detector, whereby absorption measurements or fluorescence measurements in particular are possible.
  • the measuring system is an order - optical Element - sample - optical element - detector provided.
  • the radiation source is preferably coherent.
  • the optical elements have the same focal length and from the other, features specific to the optical elements, at least one itself differs.
  • the preferred measuring system it is possible to obtain a to carry out a variety of measurement methods. For example, it is possible a three-dimensional image of a body through absorption measurements produce. This results in the preferred use of X-rays a three-dimensional X-ray image of the body to be measured.
  • the detector can measure fluorescence from an optical perspective Elements are placed behind the body to be measured or else in front so that the body cannot be positioned between the devices, but the entire measuring system housed in a handy device can be. Because on the way into the body some of the rays absorbed, it is for an even more reliable measurement preferably possible, also the area up to the area to be measured to measure. to do something about the absorption in the area before to learn the surveying area.
  • the preferred measuring system is particularly suitable for one so-called free electron laser (hereinafter referred to as FEL), by means of that with a spatial resolution of up to approximately 10 nm and one Energy resolution of up to approximately 1 meV with high intensity three-dimensional measurements can be carried out.
  • FEL free electron laser
  • an apparatus for changing the physical, chemical and / or biological properties of a range of Sample in particular an interior of a sample, a coherent intense radiation source and an optical element of the aforementioned Art.
  • the sample is preferably in the area of the sample to be changed fusible, chemically changeable or living cells arranged there are destructible.
  • the sample is preferably a storage element and in particular a optical storage element.
  • This can be two-dimensional optical storage elements but also three-dimensional optical ones Act storage elements. Due to the very small focus area the mapping of essentially the main maximum and the im significantly suppressed intensity of the secondary maxima and not only thought in a single level but also in three dimensions is a very narrow three-dimensional focus, that with conventional ones Focusing elements is not accessible.
  • This can in particular preferably three-dimensional memories are scanned or written become.
  • DVD-Roms or rewritable DVDs or thought of storage elements in which the storage material in many layers is superimposed the distance being smaller than in the so-called Tesafilm stores.
  • An optical storage device with at least one is preferred optical radiation source, at least one optical according to the invention Element and an optical storage element and a radiation detector Mistake.
  • Memory content of the memory element is readable and / or writable. can storage elements that have a very high storage density or even store three-dimensional data, find use.
  • the Memory content is due to the least a radiation source and the at least one optical element on at least one Radiation detector can be imaged. Here either becomes the environment different absorption efficiency of the focused radiation on the Memory content used or the different reflectivity.
  • At least one optical element is preferably one of the aforementioned Kind of material processing especially inside of bodies used. Furthermore, at least one optical element is preferably the aforementioned type for changing or destroying living cells and / or tissues of living beings and / or of data carrier material used. In particular, it is possible with such optical Elements or devices of the aforementioned type cancer cells in the body in particular to destroy people or to change them to the extent that the growth of the cells is stopped.
  • At least one optical element according to the invention is preferably in an optical storage device used.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the present invention in a schematic representation.
  • a light source which is shown schematically as lamp 10, transmits light 20 which is coherent to a certain degree and preferably highly coherent and falls on a zone plate 30 according to the invention, which has a size of 1 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m .
  • the zone plate 30 has holes 31, the arrangement of which is described below. Due to the special arrangement of the holes on the zone plate, the light 20 is focused on a screen 40 in a focus 50.
  • the screen 40 has a size of 200 nm ⁇ 200 nm.
  • the arrangement of the holes 31 on the zone plate 30 becomes like follows executed.
  • a square lattice is thought to be on a common one Fresnel zone plate, for the given example electromagnetic rays, for example, an energy of 200 eV is adjusted, is placed.
  • the cross points of the square grid i.e. the cross points of the lines of the imaginary grid are Starting points for the manufacture of holes 31, for example have a diameter of 30 nm.
  • the holes 31 are now going out from the cross points of the square grid to the first in itself in conventional zone plates for the radiation-permeable zone in the arranged at the closest point.
  • VUV light 21 is radiated onto a zone plate.
  • the coherent VUV light 21 is generated, for example, by a synchrotron or a free electron laser (FEL).
  • FEL free electron laser
  • the free electron laser (hereinafter referred to as FEL) has a maximum output of 5 GW.
  • the VUV light 21 is focused by the zone plate 30, in which no holes are shown to simplify the illustration, onto a sample 45 into a focus 50.
  • the electrons e- knocked out of the sample which essentially originate from the surface, are then detected with a detector 41.
  • the detector can be designed with an angle, space and energy resolution.
  • a scanner 60 is provided in this example, which can move the zone plate 30 in the X, Y and Z directions. Alternatively, the sample 40 could be moved.
  • the zone plate 30 comprises a good in this embodiment thermally conductive material such as copper or a high-melting metal dissipate the heat absorbed in the zone plate 30 well. Possibly. can additional cooling systems may be provided.
  • FIG. 3 b is the image of the object Fig. 3 a on the screen 40 in an ordered zone plate 30 according to the Embodiment of Fig. 1.
  • the holes 31 of the zone plate 30 can however, it can also be arranged in a more disordered manner, for example by Taking random numbers for n (integer for the nth ring of the Zone plate stands) and an angle in polar coordinates.
  • 3 c represents an image of the object of Fig. 3 a with such Zone plate 30.
  • FIG. 4 a A corresponding zone plate is shown in Fig. 4 a.
  • the numbers of the respective ring and the angle, measured from the center of the zone plate, have been specified with a random number generator and a hole 31 has then been made on the zone plate at this point, but only if a predetermined distance of a few nm no further point has already been awarded.
  • the side length of the zone plate 30 corresponds to 2 ⁇ m in this example.
  • the holes have a diameter of 30 nm.
  • FIG. 4 b shows the intensity distribution along the zone axis.
  • the focus is shown on the right-hand side of FIG. 4 b (to be recognized by the center of the intensity).
  • the range from the left side of FIG. 4b to the focus is 1500 nm.
  • Fig. 4 c shows an intensity distribution on the screen perpendicular to Zone axis.
  • the abscissa ranges from -20 nm to + 20nm.
  • FIG. 6 shows an image of a point light source, as in FIG. 5, only with a zone plate 30 generated by random numbers. It is clearly recognizable that less intensity in the secondary maxima on the Screen 40 prevail.
  • FIG. 7 schematically shows a section line A-A through the zone plate 30 shown.
  • the zone plate 30 instead of the entire zone plate, only the area used as zone plate 30 to the left of the section line in FIG. 7 the focus in a supervision as shown in Fig. 7, to the right of the Zone plate, which means a larger measuring range, especially with measuring systems with respect to the angles to be measured.
  • Using an undivided zone plate is usually for certain Detectors in the way. This problem is only caused by use part of the zone plate minimized.
  • Such a shared Zone plate is preferably used for photoemission especially the electrons emitted from the normal of the sample measured.

Abstract

Optical element for focusing electromagnetic radiation comprises a zone plate (30) with ring zones which are permeable to radiation and ring zones which are impermeable to radiation. The ring zones of the zone plate permeable to the radiation are partially impermeable to the radiation. Independent claims are also included for (1) A measuring system comprising the optical element (30), a radiation source (20) and a detector (40); and (2) A device for changing the physical, chemical and/or biological properties of a region of a sample.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element zur Fokussierung von elektromagnetischen Strahlen oder Strahlen von Elementarteilchen, insbesondere von Röntgenstrahlen, umfassend eine Fresnelsche Zonenplatte mit Ringzonen, die durchlässig für die Strahlen sind und Ringzonen, die für die Strahlen undurchlässig sind, ein Meßsystem, insbesondere zum Vermessen von inneren Bereichen dreidimensionaler Proben mit hoher Ortsauflösung und eine Apparatur zur Veränderung der physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften eines Bereichs einer Probe, insbesondere eines inneren Bereichs einer Probe.The invention relates to an optical element for focusing electromagnetic rays or rays from elementary particles, in particular of X-rays, comprising a Fresnel zone plate with ring zones that are permeable to the rays and ring zones that are impermeable to the rays, a measuring system, in particular for Measurement of inner areas of three-dimensional samples with high Spatial resolution and an apparatus for changing the physical, chemical and / or biological properties of a range of Sample, in particular an inner area of a sample.

Optische Elemente zur Fokussierung von elektromagnetischen Strahlen oder Strahlen von Elementarteilchen sind bekannt. Elektromagnetische Strahlen im sichtbaren Bereich werden üblicherweise durch beispielsweise Glaslinsen fokussiert. Strahlen in einem Wellenlängen-bereich des VUV (Vakuum-Ultraviolett) oder Röntgenstrahlen lassen sich schon deutlich schwieriger fokussieren. Aus "Physikalische Blätter" 55 (1999) Nr. 5, Seite 17 ist es bekannt, Röntgenstrahlen durch Verwendung einer großen Anzahl von Linsen, wie beispielsweise 30 bis 50 Stück, die hintereinander angeordnet sind, zu fokussieren.Optical elements for focusing electromagnetic radiation or Beams of elementary particles are known. Electromagnetic rays in the visible range are usually by, for example Focused on glass lenses. Radiation in a wavelength range of the VUV (Vacuum ultraviolet) or X-rays can already be clearly seen focus more difficult. From "Physikalische Blätter" 55 (1999) No. 5, Page 17 it is known to use X-rays by using a large one Number of lenses, such as 30 to 50 pieces, in a row are arranged to focus.

Ferner ist es bekannt, Licht mittels Fresnelschen Zonenplatten zu fokussieren. Fresnelsche Zonenplatten nutzen die Welleneigenschaften von Licht aus und insbesondere die Verbindung des Huygenschen Prinzips und des Interferenzprinzips (Huygens-Fresnelsches Prinzip) das ein 1818 entwickeltes Hilfsmittel zur Bestimmung und Erklärung von Beugungserscheinungen besonders hinter kreisförmigen Blenden oder Schirmen ist.It is also known to light using Fresnel zone plates focus. Fresnel zone plates use the wave properties of Light off and especially the connection of the Huygens principle and of the interference principle (Huygens-Fresnel principle) the one 1818 developed tool for the determination and explanation of Diffraction phenomena especially behind circular apertures or Shielding is.

Hierbei wird davon ausgegangen, daß eine punktförmige, monochromatische Lichtquelle eine kreisförmige Wellenfront erzeugt, die an den ringförmigen Zonen A1, A2, A3, .... Elementarwellen auslöst, die in einem gewählten Aufpunkt miteinander interferieren. Der Aufpunkt wird zum Fokus, wenn die Abstände der Zonen A1, A2, A3, ... so gewählt sind, daß Sie vom Aufpunkt um 1/2 λ, λ, 3/2 λ, 2 λ, .... weiter entfernt sind als das Zentrum der Zonenplatte. ist hierbei die Wellenlänge des Lichtes. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Zonen abwechselnd durchlässig und undurchlässig sind. Die Intensität im Fokus bzw. im Aufpunkt erhält man durch Summation über die Beiträge aller Elementarwellen aus den Zonen. Bei ungestörter Wellenausbreitung trägt nur das Zentrum der inneren Zone mit dem halben Radius A1 zur Erregung im Aufpunkt bei, alle übrigen Beiträge löschen sich durch Interferenz aus. Wird im Abstand b von dem Aufpunkt, der dem Abstand der Lochblende zum Aufpunkt entspricht, eine Lochblende aufgestellt, die den Bereich der inneren Zone freiläßt, so tragen alle von dieser Zone ausgehenden Elementarwellen zur Erregung in dem Aufpunkt bei, so daß die Helligkeit größer als bei fehlender Blende wird.It is assumed here that a punctiform, monochromatic light source generates a circular wavefront that triggers elementary waves at the ring-shaped zones A 1 , A 2 , A 3 ,... That interfere with one another at a selected point. The point becomes the focus if the distances of zones A 1 , A 2 , A 3 , ... are selected so that they are 1/2 λ, λ, 3/2 λ, 2 λ, ... are further away than the center of the zone plate. is the wavelength of light. It must be taken into account here that the zones are alternately permeable and impermeable. The intensity in focus or on point is obtained by summing the contributions of all elementary waves from the zones. In the case of undisturbed wave propagation, only the center of the inner zone with half the radius A 1 contributes to the excitation at the point of incidence, all other contributions are canceled out by interference. If, at a distance b from the point of incidence, which corresponds to the distance from the pinhole to the point of incidence, a pinhole is set up which leaves the area of the inner zone free, then all elementary waves emanating from this zone contribute to excitation in the point of incidence, so that the brightness is greater than if there is no aperture.

Wird ein Schirm in die Ebene aufgestellt, in der der Aufpunkt liegt und zwar parallel zur Ebene der Zonenplatte, werden über dem Schirm verteilt unterschiedlich große Intensitäten sichtbar, die aufgrund der Interferenz der Zonenplatte hervorgerufen werden. Auch in dem Raum zwischen dem Schirm bzw. dem Aufpunkt und der Zonenplatte existieren Intensitätsminima und Intensitätsmaxima. Je mehr Zonen Verwendung finden, um so enger sind die Maxima. Es bleiben allerdings immer auch Maxima, also Intensität von Licht auf dem Weg zum Schirm meßbar.If an umbrella is placed in the plane in which the point of incidence lies and parallel to the plane of the zone plate, are distributed over the screen different intensities visible due to the interference of the zone plate. Even in the space between that Intensity minima exist for the screen or the point of emergence and the zone plate and intensity maxima. The more zones are used, the narrower they are the maxima. However, there are always maxima, i.e. intensity of Light can be measured on the way to the screen.

Die Verwendung der bekannten optischen Elemente zur Fokussierung von elektromagnetischen Strahlen oder von Strahlen von Elementarteilchen, (wobei für die Strahlen von Elementarteilchen die Welleneigenschaft der Elementarteilchen ausgenutzt wird), haben den Nachteil, daß im Falle der üblichen Fresnelschen Zonenplatte viele Intensitätsmaxima durch Interferenzen erzeugt werden, so daß eine Verwendung derartiger Zonenplatten für höchstauflösende Meßsysteme oder höchstauflösende Apparaturen zur Veränderung von Eigenschaften von Bereichen von Proben wenig geeignet sind. Insbesondere ist es auch aufgrund der in Ausbreitungsrichtung vorherrschenden Intensitätsmaxima nicht verläßlich möglich, Bereiche innerhalb einer Probe zu messen oder zu verändern, ohne die Bereiche, die davor liegen, also zur Oberfläche hin, mit entsprechend hoher Intensität mit zu vermessen oder zu verändern. Schließlich sind derartige Zonenplatten bei hoch intensiver Strahlung mit hoher Leistung insbesondere im VUV oder Röntgenbereich nur unzureichend verwendbar, da beispielsweise bei Verwendung eines Metalls als Zonenplattenmaterial die durchlässigen Bereiche durch Aussparung des Metalls gegeben wären und aufgrund dessen schmale Stege für eine stabile Struktur zwischen den undurchlässigen Zonenbereichen verwendet werden müßten, die selbst zu Störungen bzw. Interferenzen führen und die dazu führen, daß die Wärmeableitung äußerst gering wäre, so daß bei hoher Leistungsaufnahme die verwendeten Zonenplatten zerstört werden würden.The use of the known optical elements for focusing electromagnetic radiation or radiation from elementary particles, (whereby for the rays of elementary particles the wave property of Elementary particles is used) have the disadvantage that in the case of usual Fresnel zone plate through many intensity maxima Interference is generated, so use of such Zone plates for high-resolution measuring systems or high-resolution Apparatus for changing properties of areas of samples are not very suitable. In particular, it is also due to the in Direction of propagation prevailing intensity maxima not reliable possible to measure or change areas within a sample without the areas in front of it, i.e. towards the surface, with accordingly with high intensity to measure or change. Finally are such zone plates with high intensity radiation with high power insufficiently usable, especially in the VUV or X-ray area, because for example when using a metal as the zone plate material permeable areas would be given by recessing the metal and due to this narrow webs for a stable structure between the impervious zone areas that would have to be used themselves Interference and interference lead to and that the Heat dissipation would be extremely low, so that with high power consumption the zone plates used would be destroyed.

Auch die aus den physikalischen Blättern 55 (1999, Nr. 5, Seite 17) bekannten optischen Elemente zur Fokussierung von Röntgenstrahlen sind für höchstauflösende Meßsysteme, insbesondere im inneren von Körpern, wenig geeignet, da diese nur wenig Leistung aufnehmen können und keine durch Interferenzen bedingte erhöhte Intensität im dreidimensionalen Raum gegeben ist.Also from the physical sheets 55 (1999, No. 5, page 17) are known optical elements for focusing X-rays for high-resolution measuring systems, especially inside bodies, not very suitable because they can only take up little power and none increased intensity in three-dimensional space due to interference given is.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein optisches Element zur Fokussierung von elektromagnetischen Strahlen oder Strahlen von Elementarteilchen, insbesondere von Röntgenstrahlen anzugeben, mit dem insbesondere eine Realisierung eines räumlich hochauflösenden Meßsystems und einer räumlich hochauflösenden Apparatur zur Veränderung der physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften eines Bereichs einer Probe möglich ist, wobei insbesondere der Fokus vergleichsweise eine geringe Ausdehnung haben soll und zwar im Dreidimensionalen und insbesondere die Intensität der Strahlen im Fokus wesentlich höher ist, als im Bereich außerhalb des Fokus. Hierbei soll es insbesondere auch möglich sein, dem optischen Element Strahlen mit hoher Leistung auszusetzen, ohne daß das optische Element hierdurch beschädigt wird.It is an object of the invention to provide an optical element for focusing electromagnetic rays or rays from elementary particles, Specify in particular of X-rays with which in particular one Realization of a spatially high-resolution measuring system and one spatially high-resolution apparatus for changing the physical, chemical and / or biological properties of an area of a sample possible , the focus in particular being comparatively small should have in three dimensions and especially the intensity the rays in the focus are much higher than in the area outside the Focus. In this case, it should in particular also be possible, the optical Expose element to beams with high power without affecting the optical Element is damaged as a result.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein optisches Element zur Fokussierung von elektromagnetischen Strahlen oder Strahlen von Elementarteilchen, insbesondere von Röntgenstrahlen, umfassend eine Fresnelsche Zonenplatte mit Ringzonen, die durchlässig für die Strahlen sind und Ringzonen, die für die Strahlen undurchlässig sind, wobei die für die Strahlen durchlässigen Ringzonen der Fresnelschen Zonenplatte teilweise, insbesondere Bereichsweise, für die Strahlen undurchlässig sind. This task is solved by an optical element for focusing of electromagnetic rays or rays from elementary particles, in particular of X-rays, comprising a Fresnel zone plate with ring zones that are permeable to the rays and ring zones that are impermeable to the rays, being those to the rays partially permeable ring zones of the Fresnel zone plate, especially in areas for which rays are opaque.

Durch dieses erfindungsgemäße optische Element wird ausgenutzt, daß die bei einer Fresnelschen Zonenplatte üblichen relativ intensiven Nebenmaxima durch weitere Beugungserscheinungen im wesentlichen auslöschbar sind. Vorzugsweise sind die zu verwendenden Strahlen kohärent und insbesondere monochromatisch. Zur Fokussierung von Elementarteilchen wird deren Wellennatur ausgenutzt, so daß im Rahmen dieser Erfindung bei dem Begriff Strahlen nicht nur von elektromagnetischen Strahlen auszugehen ist, sondern auch von Strahlen von Elementarteilchen.This optical element according to the invention takes advantage of the fact that the in the case of a Fresnel zone plate, relatively intensive ones Secondary maxima essentially due to further diffraction phenomena are erasable. The rays to be used are preferably coherent and especially monochromatic. For focusing elementary particles is used their wave nature, so that in the context of this invention the term radiation not only from electromagnetic radiation is to be assumed, but also from rays of elementary particles.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße optische Element dadurch weitergebildet, daß die für die Strahlen durchlässigen Bereiche derart angeordnet sind, daß eine Verringerung der Intensität von Beugungsnebenmaxima erreicht wird. Durch diese vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung wird es möglich, einen sehr hohen Unterschied zwischen der Intensität des Hauptmaximums zur Intensität der Beugungsnebenmaxima aufgrund der Beugung an der Frennelinse zu erreichen. Wenn vorzugsweise die Erfindung derart weitergebildet ist, daß im wesentlichen die Intensität der Beugungsnebenmaxima unterdrückt wird, kann das optische Element in sehr vielen technischen Anwendungen, bei denen entsprechende Intensitätsunterschiede notwendig sind, Verwendung finden.As a result, the optical element according to the invention is preferably further developed that the areas permeable to the rays such are arranged that a reduction in the intensity of Diffraction secondary maxima is reached. This preferred configuration the invention it becomes possible to make a very high difference between the Intensity of the main maximum to the intensity of the secondary diffraction maxima due to the diffraction at the frenn lens. If preferred the invention is developed such that essentially the Intensity of the secondary diffraction maxima can be suppressed, the optical Element in very many technical applications where appropriate Differences in intensity are necessary.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße optische Element dadurch weitergebildet, daß die für die Strahlen durchlässigen Ringzonen bis auf jeweils wenigstens einen Bereich undurchlässig sind, wobei die maximale Ausdehnung des jeweiligen Bereichs durch (2)½((nbλ)½ - ((n - 1)bλ)½) gegeben ist, wobei n eine ganze Zahl, b eine Brennweite und λ die Wellenlänge der Strahlen ist. Die Halbwertsbreite des Fokus kann bevorzugterweise für große n dadurch verbessert werden, daß die oben genannte Formel durch einen weiteren Term erweitert wird, der sich daraus ergibt, daß die Radien der Zentren der durchlässigen Ringzonen herkömmlicher Zonenplatten durch r = (2nbλ + n2λ2)½ bei genauerer Berechnung gegeben ist. Die durchlässigen Bereiche können beispielsweise Löcher sein oder Aussparungen, die beispielsweise viereckig ausgebildet sind. Durch die angegebene maximale Ausdehnung können insbesondere quasiquadratische Bereiche ausgebildet sein, deren Kantenlänge der Breite einer Ringzone entspricht. Durch diese Maßnahme ist es möglich, relativ viel Intensität durch die Zonenplatte hindurch gelangen zu lassen. Die Wellenlänge der Strahlen kann zwischen Wellenlängen von Mikrowellen und harter Röntgenstrahlung liegen. Die Wellenlänge von Elementarteilchen ergibt sich nach der Beziehung von de Broglie mit λ = h/p (h = Planksches Wirkungsquantum, p = E/c, Impuls, wobei E die Energie ist und c die Lichtwellenlänge im Vakuum). Vorzugsweise ist der durchlässige Bereich jeweils ein Kreis, dessen Durchmesser der radialen Ausdehnung der jeweiligen durchlässigen Ringzonen angepaßt ist. Weiter vorzugsweise ist der durchlässige Bereich jeweils ein Kreis, dessen Durchmesser kleiner als 100 nm ist. Wenn vorzugsweise der Durchmes-ser zwischen 20 nm und 40 nm liegt und insbesondere 30 nm ist, ist es möglich, bei einer Energie der Strahlen von 200 eV einen Fokus mit einer räumlichen Ausdehnung von 3 nm Halbwertsbreite (FWHM) zu erzielen. Es ist ferner vorzugsweise möglich, Foki zu erzeugen, die für die jeweiligen Wellenlängen im Bereich der Beugungsgrenze liegen.The optical element according to the invention is preferably further developed in that the ring zones which are transparent to the rays are impermeable except for at least one area, the maximum extent of the respective area being determined by (2) ½ ((nbλ) ½ - ((n - 1) bλ) ½ ) is given, where n is an integer, b is a focal length and λ is the wavelength of the rays. The half-value width of the focus can preferably be improved for large n by extending the above-mentioned formula by a further term, which results from the fact that the radii of the centers of the permeable ring zones of conventional zone plates by r = (2nbλ + n 2 λ 2 ) ½ is given with a more precise calculation. The permeable areas can be holes, for example, or recesses that are, for example, square. Due to the specified maximum extent, quasi-square areas can be formed, the edge length of which corresponds to the width of a ring zone. This measure makes it possible to let relatively much intensity pass through the zone plate. The wavelength of the rays can be between the wavelengths of microwaves and hard X-rays. The wavelength of elementary particles results from the relationship of de Broglie with λ = h / p (h = Plank's quantum of action, p = E / c, momentum, where E is energy and c is the wavelength of light in a vacuum). The permeable area is preferably a circle, the diameter of which is adapted to the radial extent of the respective permeable ring zones. More preferably, the permeable area is a circle, the diameter of which is smaller than 100 nm. If the diameter is preferably between 20 nm and 40 nm and is in particular 30 nm, it is possible to achieve a focus with a spatial extent of 3 nm half-width (FWHM) with an energy of the rays of 200 eV. It is furthermore preferably possible to generate foci which are in the region of the diffraction limit for the respective wavelengths.

Vorzugsweise umfaßt das optische Element ein für die Strahlen im wesentlichen durchlässiges Trägermaterial und eine für die Strahlen undurchlässige Beschichtung. Derartige optische Elemente können durch Lithographie-Verfahren und insbesondere durch Elektronenstrahl-Lithographie erzeugt werden. Ferner vorzugsweise ist das Trägermaterial Silizium und die Beschichtung umfaßt ein Metall. Derartige optische Elemente eignen sich bevorzugt für Röntgenstrahlen. Bevorzugterweise ist das Silizium ein Polysilizium.Preferably, the optical element comprises one for the rays in the essential permeable carrier material and one for the rays impermeable coating. Such optical elements can by Lithography process and in particular by electron beam lithography be generated. The carrier material is also preferred Silicon and the coating comprise a metal. Such optical Elements are preferably suitable for X-rays. It is preferred the silicon is a polysilicon.

Ein besonders gut wärmeabführendes optisches Element ist gegeben, wenn das optische Element vorzugsweise im wesentlichen aus einem für die Strahlen undurchlässigen Material besteht und die für die Strahlen durchlässigen Bereiche durch eine Aussparung des Materials gegeben sind. Hierbei sind insbesondere Materialien bevorzugt, die gute Wärmeleiter sind. Es ist heutzutage ohne weiteres möglich beispielsweise Löcher herzustellen, die im Bereich von einigen 10 nm liegen. Siehe hierzu insbesondere die Veröffentlichung von Roli Lüthi et al. in "Appl. Phys. Lett." 75, 30.08.1999, S. 1314 mit dem Titel " Parallel nanodevice application using a combination of shadow-mask and scanning probe methods".A particularly good heat-dissipating optical element is given if the optical element preferably consists essentially of one for the Radiation-impermeable material is made and that for the rays permeable areas are given by a recess in the material. Materials that have good heat conductors are particularly preferred are. Nowadays, for example, holes are easily possible to produce, which are in the range of a few 10 nm. See also in particular the publication by Roli Lüthi et al. in "Appl. Phys. Lett. "75, 30.08.1999, p. 1314 with the title" Parallel nanodevice application using a combination of shadow-mask and scanning probe methods ".

Wenn vorzugsweise das optische Element drehbar gelagert ist, ist es möglich dieses mit höherer Intensität bzw. Leistung zu bestrahlen. Hierzu wird vorzugsweise eine Drehung um die zentrale Achse der Fresnelinse oder Zonenplatte vorgenommen. Die Strahlen werden dann azentrisch auf die Fresnelinse oder Zonenplatte gebracht. Hierbei ergibt sich dann ein zentrischer Fokus, bestehend aus einem Beugungshauptmaximum und im wesentlichen unterdrückt den Beugungsnebenmaxima, wobei das Hauptmaximum in seiner Position fixiert bleibt.If the optical element is preferably rotatably mounted, it is possible to irradiate it with higher intensity or power. For this is preferably a rotation about the central axis of the Fresnel lens or Zone plate made. The rays are then eccentric to the Fresnel lens or zone plate brought. This then results in a centric focus, consisting of a main diffraction maximum and in essentially suppresses the secondary diffraction maxima, the main maximum remains fixed in its position.

Vorzugsweise ist die zentrale Zone der Zonenplatte undurchlässig. Ferner vorzugsweise ist je Zone ein (1) durchlässiger Bereich vorgesehen, wobei maximal ein durchlässiger Bereich jeder radialen Strecke vom Zentrum der Zonenplatte zum Rand hin angeordnet ist. Durch diese vorzugsweise Ausgestaltung ist es möglich, die Nebenmaxima deutlich zu minimieren. Die Erzeugung des Musters des durchlässigen Bereichs geschieht strukturiert oder durch Zufallszahlen generiert, wie unterThe central zone of the zone plate is preferably impermeable. Further preferably one (1) permeable area is provided for each zone, wherein maximum one permeable area of each radial distance from the center of the Zone plate is arranged towards the edge. By this preferably Design, it is possible to significantly minimize the secondary maxima. The Generation of the pattern of the permeable area is structured or generated by random numbers, like under

Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben wird. Wenn vorzugsweise die Abstände jeweils zweier durchlässiger Bereiche ungleich zu sämtlichen anderen Abständen zwischen weiteren durchlässigen Bereichen ist, mit anderen Worten. wenn kein Abstand eines durchlässigen Bereiches zu einem anderen durchlässigen Bereich gleich groß ist, können bevorzugterweise die Intensitäten in den Nebenmaxima weiter minimiert werden.Reference to the drawings is described in more detail. If preferred the distances between two permeable areas unequal to all other distances between other permeable areas, with other words. if there is no distance from a permeable area to one other permeable area is the same size, can preferably the intensities in the secondary maxima are further minimized.

Vorzugsweise umfaßt ein Meßsystem, insbesondere zum Vermessen von inneren Bereichen dreidimensionaler Proben mit hoher Ortsauflösung, wenigstens ein optisches Element der vorbezeichneten Art, eine Strahlenquelle und wenigstens einen Detektor. Durch die Verwendung der oben beschriebenen optischen Elemente ist eine Ortsauflösung des Meßsystems bis hin zur Beugungsgrenze möglich. Durch derartige Meßsysteme ist es insbesondere möglich, auch im inneren von Proben Messungen durchzuführen, die bei herkömmlichen Meßverfahren nicht ohne weiteres und ohne Zerstörung der Probe zu vermessen wären. Dieses liegt darin begründet, daß die Intensität des Fokus des optischen Elements im Vergleich zur restlichen Intensität, die nicht im Fokus angeordnet ist, deutlich höher ist, als bei anderen herkömmlichen optischen Elementen. Vorzugsweise ist die Probe zwischen einem optischen Element und dem Detektor angeordnet, wodurch insbesondere Absorptionsmessungen oder Fluoreszenzmessungen möglich sind. Weiter vorzugsweise ist in dem Meßsystem eine Reihenfolge - optisches Element - Probe - optisches Element - Detektor vorgesehen. Hierbei ist insbesondere die Strahlenquelle vorzugsweise kohärent. Durch Verwendung zweier optischer obengenannter optischer Elemente ist es möglich, den Untergrund der Messungen zu verringern. Hierbei ist es bevorzugt, daß die optischen Elemente die gleiche Brennweite aufweisen und von den weiteren, für die optischen Elemente spezifischen Merkmale, wenigstens eines sich unterscheidet.Preferably comprises a measuring system, in particular for measuring internal ones Areas of three-dimensional samples with high spatial resolution, at least an optical element of the aforementioned type, a radiation source and at least one detector. By using the above optical elements is a spatial resolution of the measuring system up to Diffraction limit possible. With such measuring systems it is in particular possible to carry out measurements inside samples, which conventional measuring methods not easily and without destroying the Sample would be measured. This is because the Intensity of the focus of the optical element compared to the rest Intensity that is not arranged in focus is significantly higher than with other conventional optical elements. Preferably the sample is arranged between an optical element and the detector, whereby absorption measurements or fluorescence measurements in particular are possible. Further preferred in the measuring system is an order - optical Element - sample - optical element - detector provided. Here is in particular the radiation source is preferably coherent. By using two optical above-mentioned optical elements, it is possible to Reduce the background of the measurements. It is preferred that the optical elements have the same focal length and from the other, features specific to the optical elements, at least one itself differs.

Mit dem erfindungsgemäßen bevorzugten Meßsystem ist es möglich, eine Vielzahl von Meßmethoden durchzuführen. Beispielsweise ist es möglich, durch Absorptionsmessungen ein dreidimensionales Abbild eines Körpers zu erzeugen. Bei bevorzugter Verwendung von Röntgenstrahlen ergibt dieses ein dreidimensionales Röntgenbild des zu vermessenden Körpers. Bei Fluoreszenzmessungen kann der Detektor aus der Sicht des optischen Elements hinter dem zu vermessenden Körper plaziert werden oder auch davor, so daß der Körper nicht zwischen den Geräten zu positionieren ist, sondern das gesamte Meßsystem in einem handlichen Gerät untergebracht werden kann. Da auf dem Weg in den Körper hinein die Strahlen zum Teil absorbiert werden, ist es für eine noch verläßlichere Messung vorzugsweise möglich, auch den Bereich bis zu dem zu vermessenden Bereich zu vermessen. um etwas über die Absorption im Bereich vor dem zu vermessenden Bereich zu lernen.With the preferred measuring system according to the invention it is possible to obtain a To carry out a variety of measurement methods. For example, it is possible a three-dimensional image of a body through absorption measurements produce. This results in the preferred use of X-rays a three-dimensional X-ray image of the body to be measured. At The detector can measure fluorescence from an optical perspective Elements are placed behind the body to be measured or else in front so that the body cannot be positioned between the devices, but the entire measuring system housed in a handy device can be. Because on the way into the body some of the rays absorbed, it is for an even more reliable measurement preferably possible, also the area up to the area to be measured to measure. to do something about the absorption in the area before to learn the surveying area.

Bei Verwendung von Strahlen, die von dem zu vermessenden Körper oder der zu vermessenden Probe stark absorbiert werden bzw. bei Verwendung entsprechender Winkel zwischen den einfallenden fokussierten Strahlen und der Oberfläche der Proben ist es möglich, Messungen mit hoher Ortsauflösung auf der Oberfläche durchzuführen. Insbesondere ist es möglich, die Verteilung von verschiedenem Material, also insbesondere die Dichte und die chemische Zusammensetzung bzw. die chemischen Bindungen zweidimensional oder dreidimensional zu vermessen. Es ist ferner mit dem erfindungsgemäßen vorzugsweisen Meßsystem und den oder einem optischen Element möglich, eine Holographie des Inneren eines Körpers durchzuführen. Eine komplizierte Bildverarbeitung, wie beispielsweise bei der Tomographie ist bei dem bevorzugten Meßsystem nicht nötig, da direkt dreidimensional der Körper vermessen wird. When using rays from the body to be measured or the sample to be measured are strongly absorbed or when in use corresponding angle between the incident focused rays and the surface of the samples it is possible to take measurements with high Perform spatial resolution on the surface. In particular it is possible the distribution of different material, in particular the Density and the chemical composition or chemical bonds to be measured two-dimensionally or three-dimensionally. It is also with the preferred measuring system according to the invention and the or an optical Element possible, a holography of the inside of a body perform. A complicated image processing, such as in Tomography is not necessary in the preferred measuring system because it is direct the body is measured three-dimensionally.

Das bevorzugte Meßsystem ist insbesondere auch geeignet für einen sogenannten freien Elektronenlaser (im folgenden FEL genannt), mittels dem bei einer Ortsauflösung von bis zu ungefähr 10 nm und einer Energieauflösung von bis zu ungefähr 1 meV mit hoher Intensität dreidimensionale Messungen durchgeführt werden können.The preferred measuring system is particularly suitable for one so-called free electron laser (hereinafter referred to as FEL), by means of that with a spatial resolution of up to approximately 10 nm and one Energy resolution of up to approximately 1 meV with high intensity three-dimensional measurements can be carried out.

Vorzugsweise umfaßt eine Apparatur zur Veränderung der physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften eines Bereichs einer Probe, insbesondere eines Innenbereichs einer Probe, eine kohärente intensive Strahlenquelle und ein optisches Element der vorbezeichneten Art.Preferably, an apparatus for changing the physical, chemical and / or biological properties of a range of Sample, in particular an interior of a sample, a coherent intense radiation source and an optical element of the aforementioned Art.

Vorzugsweise ist in dem zu verändernden Bereich der Probe die Probe schmelzbar, chemisch veränderbar oder dort angeordnete lebende Zellen sind zerstörbar.The sample is preferably in the area of the sample to be changed fusible, chemically changeable or living cells arranged there are destructible.

Vorzugsweise ist die Probe ein Speicherelement und insbesondere ein optisches Speicherelement. Hierbei kann es sich um zweidimensionale optische Speicherelemente aber auch um dreidimensionale optische Speicherelemente handeln. Durch den sehr kleinen Fokusbereich aufgrund der Abbildung von im wesentlichen des Hauptmaximums und der im wesentlichen unterdrückten Intensität der Nebenmaxima und zwar nicht nur in einer einzigen Ebene sondern auch in drei Dimensionen gedacht, ergibt sich ein dreidimensional sehr enger Fokus, der mit herkömmlichen Fokussierelementen nicht erreichbar ist. Hierdurch können insbesondere vorzugsweise dreidimensionale Speicher abgetastet werden oder beschrieben werden. Hierbei sei insbesondere an DVD-Roms bzw. wiederbeschreibbare DVD's gedacht oder an Speicherelemente, bei denen das Speichermaterial in vielen Lagen übereinandergeordnet ist, wobei der Abstand kleiner ist als bei den sogenannten Tesafilm-Speichern. The sample is preferably a storage element and in particular a optical storage element. This can be two-dimensional optical storage elements but also three-dimensional optical ones Act storage elements. Due to the very small focus area the mapping of essentially the main maximum and the im significantly suppressed intensity of the secondary maxima and not only thought in a single level but also in three dimensions is a very narrow three-dimensional focus, that with conventional ones Focusing elements is not accessible. This can in particular preferably three-dimensional memories are scanned or written become. Here, in particular, on DVD-Roms or rewritable DVDs or thought of storage elements in which the storage material in many layers is superimposed, the distance being smaller than in the so-called Tesafilm stores.

Vorzugsweise ist eine optische Speichereinrichtung mit wenigstens einer optischen Strahlenquelle, wenigstens einem erfindungsgemäßen optischen Element und einem optischen Speicherelement sowie einem Strahlendetektor versehen. Wenn vorzugsweise mittels der optischen Speichereinrichtung der Speicherinhalt des Speicherelements lesbar und/oder beschreibbar ist. können Speicherelemente, die eine sehr hohe Speicherdichte oder sogar dreidimensional Daten speichern können, Verwendung finden. Der Speicherinhalt ist aufgrund der wenigsten einen Strahlenquelle und des wenigsten einen optischen Elements auf den wenigsten einen Strahlendetektor abbildbar. Hierbei wird entweder der zu der Umgebung unterschiedliche Absorptionseffizient der fokussierten Strahlung an dem Speicherinhalt verwendet oder das unterschiedliche Reflektionsvermögen.An optical storage device with at least one is preferred optical radiation source, at least one optical according to the invention Element and an optical storage element and a radiation detector Mistake. If preferably by means of the optical storage device Memory content of the memory element is readable and / or writable. can storage elements that have a very high storage density or even store three-dimensional data, find use. The Memory content is due to the least a radiation source and the at least one optical element on at least one Radiation detector can be imaged. Here either becomes the environment different absorption efficiency of the focused radiation on the Memory content used or the different reflectivity.

Vorzugsweise wird wenigstens ein optisches Element der vorbezeichneten Art zur Materialbearbeitung insbesondere im Inneren von Körpern verwendet. Ferner vorzugsweise wird wenigstens ein optisches Element der vorgenannten Art zur Veränderung oder Zerstörung von lebenden Zellen und/oder Geweben von Lebewesen und/oder von Datenträgermaterial verwendet. Insbesondere ist es möglich, mit derartigen optischen Elementen oder Apparaturen der vorbezeichneten Art Krebszellen im Körper insbesondere von Menschen zu zerstören oder insoweit zu verändern, daß das Wachstum der Zellen gestoppt wird.At least one optical element is preferably one of the aforementioned Kind of material processing especially inside of bodies used. Furthermore, at least one optical element is preferably the aforementioned type for changing or destroying living cells and / or tissues of living beings and / or of data carrier material used. In particular, it is possible with such optical Elements or devices of the aforementioned type cancer cells in the body in particular to destroy people or to change them to the extent that the growth of the cells is stopped.

Vorzugsweise wird wenigstens ein erfindungsgemäßes optisches Element in einer optischen Speichereinrichtung verwendet.At least one optical element according to the invention is preferably in an optical storage device used.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Meßsystems oder einer erfindungsgemäßen Apparatur zur Veränderung der physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften eines Bereichs einer Probe,
Fig. 2
eine weitere schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Meßsystems,
Fig. 3a
ein zu vermessendes Objekt, b) Bild des zu vermessenden Objekts aus a), erzeugt durch ein optisches Element mit geordneten durchlässigen Bereichen, c) ein Bild erzeugt mit einem optischen Element mit ungeordneten bzw. nach einer gewissen Regel statistisch erzeugten durchlässigen Bereichen,
Fig. 4a
ein optisches Element in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 4b und c
Intensitätsverteilungen, die mit einem optischen Element gemäß Fig. 4 a gerechnet sind,
Fig. 5
oben: Gerechnetes Bild der Intensitätsverteilung, das aufgrund Interferenzen durch ein geordnetes Muster von durchlässigen Bereichen des optischen Elements hervorgerufen wird, unten: das Bild wie oben nur mit einer verstärkten Intensitätsverteilung (Faktor 10),
Fig. 6
entspricht Fig. 5 nur gerechnet mit ungeordneten bzw. statistisch verteilten durchlässigen Bereichen des optischen Elements, und
Fig. 7
die Lochblende von 4 a, bei der durch die Linie A-A eine Unterteilung dargestellt wird.
The invention is described below by way of example without limitation of the general inventive concept on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing, to which reference is expressly made with regard to the disclosure of all details according to the invention not explained in detail in the text. Show it:
Fig. 1
1 shows a schematic representation of a measuring system according to the invention or an apparatus according to the invention for changing the physical, chemical and / or biological properties of a region of a sample,
Fig. 2
5 shows a further schematic illustration of a further exemplary embodiment of a measuring system according to the invention,
Fig. 3a
an object to be measured, b) image of the object to be measured from a) generated by an optical element with ordered transparent areas, c) an image generated with an optical element with disordered or statistically generated transparent areas according to a certain rule,
Fig. 4a
an optical element in a second embodiment,
4b and c
Intensity distributions, which are calculated with an optical element according to FIG. 4 a,
Fig. 5
top: calculated image of the intensity distribution, which is caused by interference from an ordered pattern of transparent areas of the optical element, bottom: the image as above only with an increased intensity distribution (factor 10),
Fig. 6
5 corresponds only to arithmetic with disordered or statistically distributed permeable areas of the optical element, and
Fig. 7
the pinhole of 4 a, in which a subdivision is represented by the line AA.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder ent-sprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird und lediglich die Abweichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden.The following figures each have the same or corresponding parts with the same reference numerals, so that a new one The idea is waived and only the deviations in these Exemplary embodiments shown compared to the first Embodiment will be explained.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung. Eine Lichtquelle, die schematisch als Lampe 10 dargestellt ist, sendet Licht 20, das in einem gewissen Grad kohärent und bevorzugterweise in hohem Grad kohärent ist und auf eine erfindungsgemäße Zonenplatte 30 fällt, die eine Größe von 1 µm × 1 µm hat. Die Zonenplatte 30 weist Löcher 31 auf, deren Anordnung unten beschrieben wird. Aufgrund der speziellen Anordnung der Löcher auf der Zonenplatte kommt es zu einer Fokussierung des Lichts 20 auf einen Schirm 40 in einen Fokus 50. Der Schirm 40 hat eine Größe von 200 nm × 200 nm. Die Anordnung der Löcher 31 auf der Zonenplatte 30 wird wie folgt ausgeführt.Fig. 1 shows a first embodiment of the present invention in a schematic representation. A light source, which is shown schematically as lamp 10, transmits light 20 which is coherent to a certain degree and preferably highly coherent and falls on a zone plate 30 according to the invention, which has a size of 1 μm × 1 μm . The zone plate 30 has holes 31, the arrangement of which is described below. Due to the special arrangement of the holes on the zone plate, the light 20 is focused on a screen 40 in a focus 50. The screen 40 has a size of 200 nm × 200 nm. The arrangement of the holes 31 on the zone plate 30 becomes like follows executed.

Es wird sich ein quadratisches Gitter gedacht, daß auf eine übliche Fresnelsche Zonenplatte, die für die vorgegebenen beispielsweise elektromagnetischen Strahlen beispielsweise einer Energie von 200 eV angepaßt ist, gelegt wird. Die Kreuzpunkte des quadratischen Gitters, d.h. die Kreuzpunkte der Linien des gedachten Gitters, sind die Ausgangspunkte für die Herstellung der Löcher 31, die beispielsweise einen Durchmesser von 30 nm aufweisen. Die Löcher 31 werden nun ausgehend von den Kreuzpunkten des quadratischen Gitters an der zunächst an sich bei herkömmlichen Zonenplatten für die Strahlen durchlässigen Zone in der dazu am nächsten liegenden Stelle angeordnet. A square lattice is thought to be on a common one Fresnel zone plate, for the given example electromagnetic rays, for example, an energy of 200 eV is adjusted, is placed. The cross points of the square grid, i.e. the cross points of the lines of the imaginary grid are Starting points for the manufacture of holes 31, for example have a diameter of 30 nm. The holes 31 are now going out from the cross points of the square grid to the first in itself in conventional zone plates for the radiation-permeable zone in the arranged at the closest point.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind allerdings die an sich durchlässigen Bereiche der herkömmlichen Zonenplate bis auf die in die Platte eingefügten Löcher undurchlässig. Eine derartige Löcheranordnung ergibt für das in Fig. 3 a angegebene Objekt eine Intensitätsverteilung auf dem Schirm 40, der der Fig. 3 b entspricht. Entsprechend erzeugt eine punktförmige Lichtquelle ein der Fig. 5 entsprechendes Interferenzmuster auf dem Schirm 40. Die Ausbildung der Intensitätsverteilung in quadratischer Form in Fig. 5 ist eine für die Berechnung dieser Intensitätsverteilung vorgenommene Annahme.In this embodiment, however, they are permeable per se Areas of the conventional zone plate except for those in the plate inserted holes impermeable. Such a hole arrangement results for the object indicated in FIG. 3a, an intensity distribution on the Screen 40, which corresponds to Fig. 3 b. Accordingly, one creates punctiform light source an interference pattern corresponding to FIG. 5 on the screen 40. The formation of the intensity distribution in 5 is a square shape for the calculation of this Intensity distribution made assumption.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Kohärentes VUV-Licht (Vakuum-Ultraviolett) 21, wird wie schematisch durch den Pfeil dargestellt ist, auf eine Zonenplatte gestrahlt. Das kohärente VUV-Licht 21 wird beispielsweise durch ein Synchrotron oder einen freien Elektronenlaser (FEL) erzeugt. Bei einem freien Elektronenlaser, der beispielsweise beim Deutschen Elektronen Synchrotron in Hamburg, Deutschland, geplant ist, werden 1012 mal so viele kohärente Photonen geliefert, wie bei dem Synchrotron der Advanced Light Source in Berkeley, Vereinigte Staaten von Amerika. Der freie Elektronenlaser, (im folgenden FEL genannt), hat eine maximale Leistung von 5 GW. Das VUV-Licht 21 wird durch die Zonenplatte 30, bei der zur Vereinfachung der Darstellung keine Löcher dargestellt sind, auf eine Probe 45 in einen Fokus 50 fokussiert. Bei dieser Ausführungsform werden dann die aus der Probe herausgeschlagenen Elektronen e-, die im wesentlichen aus der Oberfläche herrühren, mit einem Detektor 41 detektiert. Der Detektor kann winkel-, raum- und energieaufgelöst ausgestaltet sein. Um zu verschiedenen Bereichen der Probe zu gelangen, ist in diesem Beispiel ein Scanner 60 vorgesehen, der die Zonenplatte 30 in X, Y und Z-Richtung bewegen kann. Alternativ hierzu könnte die Probe 40 bewegt werden. 2 shows a further exemplary embodiment of the present invention. Coherent VUV light (vacuum ultraviolet) 21, as shown schematically by the arrow, is radiated onto a zone plate. The coherent VUV light 21 is generated, for example, by a synchrotron or a free electron laser (FEL). For a free electron laser, which is planned for example at the German Electron Synchrotron in Hamburg, Germany, 10 12 times as many coherent photons are delivered as for the synchrotron of the Advanced Light Source in Berkeley, United States. The free electron laser (hereinafter referred to as FEL) has a maximum output of 5 GW. The VUV light 21 is focused by the zone plate 30, in which no holes are shown to simplify the illustration, onto a sample 45 into a focus 50. In this embodiment, the electrons e- knocked out of the sample, which essentially originate from the surface, are then detected with a detector 41. The detector can be designed with an angle, space and energy resolution. To get to different areas of the sample, a scanner 60 is provided in this example, which can move the zone plate 30 in the X, Y and Z directions. Alternatively, the sample 40 could be moved.

Die Zonenplatte 30 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel ein gut wärmeleitendes Material wie Kupfer oder ein hochschmelzendes Metall, um die in der Zonenplatte 30 absorbierte Wärme gut abzuführen. Ggf. können weitere Kühlsysteme vorgesehen sein.The zone plate 30 comprises a good in this embodiment thermally conductive material such as copper or a high-melting metal dissipate the heat absorbed in the zone plate 30 well. Possibly. can additional cooling systems may be provided.

Wie oben schon dargestellt, ist die Fig. 3 b das Abbild des Objektes der Fig. 3 a auf dem Schirm 40 bei einer geordneten Zonenplatte 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Die Löcher 31 der Zonenplatte 30 können allerdings auch ungeordneter angeordnet sein, wie beispielsweise durch Hernehmen von Zufallszahlen für n (ganze Zahl, die für den n. Ring der Zonenplatte steht) und einem Winkel in Polar-Koordinaten. Die Fig. 3 c stellt ein Abbild des Objekts der Fig. 3 a mit einer derartigen Zonenplatte 30 dar.As already shown above, FIG. 3 b is the image of the object Fig. 3 a on the screen 40 in an ordered zone plate 30 according to the Embodiment of Fig. 1. The holes 31 of the zone plate 30 can however, it can also be arranged in a more disordered manner, for example by Taking random numbers for n (integer for the nth ring of the Zone plate stands) and an angle in polar coordinates. 3 c represents an image of the object of Fig. 3 a with such Zone plate 30.

Eine entsprechende Zonenplatte ist in Fig. 4 a dargestellt. Hierbei sind mit einem Zufallszahlengenerator die Nummern des jeweiligen Rings und der Winkel, gemessen vom Zentrum der Zonenplatte, vorgegeben worden und es ist dann an dieser Stelle auf der Zonenplatte ein Loch 31 hergestellt worden, allerdings nur dann, wenn in einem vorgebbaren Abstand von einigen nm kein weiterer Punkt vorher schon vergeben wurde. Die Seitenlänge der Zonenplatte 30 entspricht in diesem Beispiel 2 µm. Die Löcher haben in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 30 nm. Bei Verwendung von Licht mit einer Energie von 200 eV ergeben sich die Intensitätsverteilungen der Fig. 4 b und 4 c. Fig. 4 b stellt die Intensitätsverteilung entlang der Zonenachse dar. An der rechten Seite der Fig. 4 b ist der Fokus dargestellt (zu erkennen am Zentrum der Intensität). Der Bereich von der linken Seite der Fig. 4 b bis zum Fokus beträgt 1500 nm. A corresponding zone plate is shown in Fig. 4 a. Here, the numbers of the respective ring and the angle, measured from the center of the zone plate, have been specified with a random number generator and a hole 31 has then been made on the zone plate at this point, but only if a predetermined distance of a few nm no further point has already been awarded. The side length of the zone plate 30 corresponds to 2 μm in this example. In this exemplary embodiment, the holes have a diameter of 30 nm. When using light with an energy of 200 eV, the intensity distributions of FIGS. 4 b and 4 c result. FIG. 4 b shows the intensity distribution along the zone axis. The focus is shown on the right-hand side of FIG. 4 b (to be recognized by the center of the intensity). The range from the left side of FIG. 4b to the focus is 1500 nm.

Fig. 4 c stellt eine Intensitätsverteilung auf dem Schirm senkrecht zur Zonenachse dar. Die Abzisse reicht von -20 nm bis + 20nm.Fig. 4 c shows an intensity distribution on the screen perpendicular to Zone axis. The abscissa ranges from -20 nm to + 20nm.

Es ist klar zu erkennen, daß im wesentlichen ausschließlich Intensität in dem Fokus vorherrscht und kaum Inten-sität außerhalb des Fokus.It can be clearly seen that essentially only intensity in dominates the focus and hardly any intensity outside the focus.

Anstelle von Löchern und beispielsweise metallischen Zonenplatten können auch metallische Schichten auf Polysilizium mit üblichen Lithographie-Verfahren strukturiert werden.Instead of holes and, for example, metallic zone plates also metallic layers on polysilicon with usual Lithography processes are structured.

Fig. 6 zeigt ein Bild einer Punktlichtquelle, wie in Fig. 5, nur mit einer durch Zufallszahlen erzeugten Zonenplatte 30 erzeugt. Es ist deutlich zu erkennen, daß weniger Intensität in den Nebenmaxima auf dem Schirm 40 vorherrschen.FIG. 6 shows an image of a point light source, as in FIG. 5, only with a zone plate 30 generated by random numbers. It is clearly recognizable that less intensity in the secondary maxima on the Screen 40 prevail.

Bei Verwendung üblicher Zonenplatten, also mit ringförmigen Zonen ohne Vorsehen von undurchlässigen Bereichen der an sich durchlässigen Zonen, existiert im Verhältnis viel mehr Intensität in den Nebenmaxima als in diesen Ausführungsbeispielen. Durch die erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden diese Nebenmaxima im wesentlichen unterdrückt, wodurch eine besonders gute Fokussierung der Intensität der Strahlen in einen Punkt ermöglicht wird. Durch die erfindungsgemäßen Zonenplatten können Meßsysteme geschaffen werden, die eine sehr hohe Ortsauflösung haben. Die Ortsauflösung ist im wesentlichen begrenzt durch die Beugungsgrenzen. Bei Verwendung von für die zu untersuchenden Proben oder die zu bearbeitenden Proben wenig absorbierender Strahlung ist es möglich, im inneren der Probe bzw. im inneren von Körpern Messungen von der geometrischen oder elektronischen Struktur durchzuführen und ferner das in diesen Bereichen befindliche Material bei Verwendung von hoher Leistung zu verändern. Dieses ist insbesondere für die Materialbearbeitung und die Medizintechnik von großem Interesse. Es ist ferner möglich, dreidimensionale Muster bzw. Strukturen zu erzeugen und insbesondere Halbleiterbauelemente ohne aufwendige chemische Verfahren im Bulk selbst zu bearbeiten.When using conventional zone plates, i.e. with annular zones without Providing impermeable areas of the per se permeable zones, there is much more intensity in the secondary maxima than in these embodiments. By the invention Embodiments, these secondary maxima are essentially suppressed, which enables a particularly good focusing of the intensity of the rays in a point is made possible. Through the zone plates according to the invention measuring systems can be created which have a very high spatial resolution to have. The spatial resolution is essentially limited by the Diffraction limits. When using for the samples to be examined or it is the samples of little absorbing radiation to be processed possible to take measurements of inside the sample or inside of bodies the geometric or electronic structure and further the material in these areas when using high Change performance. This is especially for those Material processing and medical technology of great interest. It is also possible to generate three-dimensional patterns or structures and in particular semiconductor components without complex chemical processes in Edit bulk yourself.

In Fig. 7 ist schematisch eine Schnittlinie A-A durch die Zonenplatte 30 dargestellt. Wird nun anstelle der gesamten Zonenplatte nur der Bereich links der Schnittlinie in der Fig. 7 als Zonenplatte 30 benutzt, liegt der Fokus bei einer Aufsicht wie in Fig. 7 dargestellt, rechts neben der Zonenplatte, wodurch insbesondere bei Meßsystemen ein größerer Meßbereich bezüglich der zu vermessenden Winkel ermöglicht wird. Bei Verwendung einer nicht aufgeteilten Zonenplatte ist diese üblicherweise für gewisse Detektoren im Weg. Dieses Problem wird durch die Verwendung lediglich eines Teils der Zonenplatte minimiert. Eine derartige geteilte Zonenplatte wird bevorzugterweise für die Photoemission benutzt, um insbesondere die aus der Normalen der Probe emittierten Elektronen zu vermessen. FIG. 7 schematically shows a section line A-A through the zone plate 30 shown. Now, instead of the entire zone plate, only the area used as zone plate 30 to the left of the section line in FIG. 7 the focus in a supervision as shown in Fig. 7, to the right of the Zone plate, which means a larger measuring range, especially with measuring systems with respect to the angles to be measured. Using an undivided zone plate is usually for certain Detectors in the way. This problem is only caused by use part of the zone plate minimized. Such a shared Zone plate is preferably used for photoemission especially the electrons emitted from the normal of the sample measured.

BezuqszeichenlisteReference list

1010th
Lampelamp
2020th
Lichtlight
2121
kohärentes VUV-Lichtcoherent VUV light
3030th
ZonenplatteZone plate
3131
Lochhole
4040
Schirmumbrella
4141
Detektordetector
4545
Probesample
5050
Fokusfocus
6060
Scannerscanner
ee
ElektronenElectrons
bb
BrennweiteFocal length
λλ
Wellenlängewavelength
nn
ganze Zahlinteger

Claims (23)

Optisches Element zur Fokussierung von elektromagnetischen Strahlen (20, 21) oder Strahlen von Elementarteilchen, insbesondere von Röntgenstrahlen, umfassend eine Fresnelsche Zonenplatte (30) mit Ringzonen, die durchlässig für die Strahlen (20, 21) sind und Ringzonen, die für die Strahlen (20, 21) undurchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Strahlen (20, 21) durchlässigen Ringzonen der Fresnelschen Zonenplatte (30) teilweise für die Strahlen (20, 21) undurchlässig sind.Optical element for focusing electromagnetic radiation (20, 21) or rays of elementary particles, in particular of X-rays, comprising a Fresnel zone plate (30) Ring zones which are permeable to the rays (20, 21) and ring zones, which are impermeable to the rays (20, 21), characterized in that that the ring zones permeable to the rays (20, 21) Fresnel zone plate (30) partially for the rays (20, 21) are impermeable. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Strahlen durchlässigen Bereiche derart angeordnet sind, daß eine Verringerung der Intensität von Beugungsnebenmaxima erreicht wird. Optical element according to claim 1, characterized in that the for the radiation permeable areas are arranged such that a Reduction in the intensity of secondary diffraction maxima is achieved. Optisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die Intensität der Beugungsnebenmaxima unterdrückt wird.Optical element according to claim 2, characterized in that in essentially the intensity of the secondary diffraction maxima is suppressed. Optisches Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die für die Strahlen (20, 21) durchlässigen Ringzonen bis auf jeweils wenigstens einen Bereich (31) undurchlässig sind, wobei die maximale Ausdehnung des jeweiligen Bereichs (31) durch (2)½((nbλ)½ - ((n - 1)bλ)½) gegeben ist, wobei n eine ganze Zahl, b eine Brennweite und λ die Wellenlänge der Strahlen (20, 21) ist.Optical element according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that the ring zones permeable to the rays (20, 21) are impermeable except for at least one area (31), the maximum extent of the respective area (31) being (2) ½ ((nbλ) ½ - ((n - 1) bλ) ½ ) is given, where n is an integer, b is a focal length and λ is the wavelength of the rays (20, 21). Optisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich (31) jeweils ein Kreis ist, dessen Durchmesser der radialen Ausdehnung der jeweiligen durchlässigen Ringzonen angepaßt ist.Optical element according to claim 4, characterized in that the permeable area (31) is a circle, the diameter of which radial expansion of the respective permeable ring zones is adapted. Optisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich (31) jeweils ein Kreis ist, dessen Durchmesser kleiner als 100 nm ist.Optical element according to claim 4, characterized in that the permeable area (31) is a circle whose diameter is less than 100 nm. Optisches Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser zwischen 20 nm und 40 nm liegt.Optical element according to claim 6, characterized in that the Diameter is between 20 nm and 40 nm. Optisches Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein für die Strahlen (20, 21) im wesentlichen durchlässiges Trägermaterial und eine für die Strahlen (20, 21) undurchlässige Beschichtung umfaßt. Optical element according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the optical element is one for the rays (20, 21) essentially permeable carrier material and one for the Radiation (20, 21) impermeable coating. Optisches Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial Silizium ist und die Beschichtung ein Metall umfaßt.Optical element according to claim 8, characterized in that the The carrier material is silicon and the coating comprises a metal. Optisches Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element im wesentlichen aus einem für die Strahlen (20, 21) undurchlässigen Material besteht und die für die Strahlen (20, 21) durchlässigen Bereiche durch Aussparungen (31) des Materials gegeben sind.Optical element according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the optical element consists essentially of a material impermeable to the rays (20, 21) and the areas permeable to the rays (20, 21) through cutouts (31) of the material are given. Optisches Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Zone der Zonenplatte (30) undurchlässig ist.Optical element according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the central zone of the zone plate (30) is impermeable. Optisches Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß je Zone maximal ein durchlässiger Bereich (31) vorgesehen ist, wobei maximal ein durchlässiger Bereich (31) auf jeder radialen Strecke vom Zentrum der Zonenplatte zum Rand hin angeordnet ist.Optical element according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that at most one permeable area per zone (31) is provided, with a maximum of one permeable area (31) every radial distance from the center of the zone plate to the edge is arranged. Meßsystem, insbesondere zum Vermessen von inneren Bereichen dreidimensionaler Proben mit hoher Ortsauflösung, umfassend wenigstens ein optisches Element (30) nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 12, eine Strahlenquelle (20) und wenigstens einen Detektor (40, 41).Measuring system, in particular for measuring internal areas three-dimensional samples with high spatial resolution, comprising at least an optical element (30) according to one or more of patent claims 1 to 12, a radiation source (20) and at least one detector (40, 41). Meßsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (45) zwischen einem optischen Element und dem Detektor (41) angeordnet ist.Measuring system according to claim 13, characterized in that the sample (45) between an optical element and the detector (41) is. Meßsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenfolge Strahlenquelle (10) - optisches Element (30) - Probe (45) - optisches Element (30) - Detektor (40, 41) vorgesehen ist. Measuring system according to claim 14, characterized in that a Sequence of radiation source (10) - optical element (30) - sample (45) - optical element (30) - detector (40, 41) is provided. Meßsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente die gleiche Brennweite (b) aufweisen und von den weiteren für die optischen Elemente spezifischen Merkmalen wenigstens eines sich unterscheidet.Measuring system according to claim 15, characterized in that the optical Elements have the same focal length (b) and from the others for the optical elements specific features at least one themselves differs. Apparatur zur Veränderung der physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften eines Bereichs einer Probe (45), insbesondere eines inneren Bereichs einer Probe umfassend eine kohärente intensive Strahlenquelle (21) und ein optisches Element (30) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.Apparatus for changing the physical, chemical and / or biological properties of an area of a sample (45), in particular an inner region of a sample comprising a coherent intense Radiation source (21) and an optical element (30) according to one or several of claims 1 to 12. Apparatur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zu verändernden Bereich der Probe (45) die Probe (45) schmelzbar ist, chemisch veränderbar ist oder dort angeordnete lebende Zellen zerstörbar sind.Apparatus according to claim 17, characterized in that in the changing area of the sample (45) the sample (45) is fusible, is chemically changeable or destroy living cells arranged there are. Optische Speichereinrichtung mit wenigstens einer optischen Strahlenquelle, einem optischen Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, einem optischen Speicherelement und einem Strahlendetektor.Optical storage device with at least one optical Radiation source, an optical element according to one or more of the Claims 1 to 12, an optical storage element and one Radiation detector. Optische Speichereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dieser der Speicherinhalt des Speicherelements lesbar und/oder beschreibbar ist.Optical storage device according to claim 19, characterized characterized in that the memory content of the Memory element is readable and / or writable. Verwendung wenigstens eines optischen Elements (30) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 zur Materialbearbeitung insbesondere im Inneren von Körpern. Use of at least one optical element (30) according to one or several of claims 1 to 12 for material processing in particular Inside of bodies. Verwendung wenigstens eines optischen Elements (30) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 zur Veränderung oder Zerstörung von lebenden Zellen und/oder Gewebe von Lebewesen und/oder von Datenträgermaterial.Use of at least one optical element (30) according to one or several of claims 1 to 12 for changing or destroying living cells and / or tissues of living things and / or of Data media. Verwendung wenigstens eines optischen Elements (30) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 in einer optischen Speichereinrichtung mvUse of at least one optical element (30) according to one or several of claims 1 to 12 in an optical storage device mv
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