Die Lippmann-Schwinger Gl. liefert nicht nur die Energieverteilung, sondern auch die Winkelverteilung der SR eines Elektrons auf einem idealen Orbit. Für Elektronenbeschleuniger, deren Elektronenbahn normalerweise in der horizontalen Ebene liegt, beschreibt die Gleichung damit die vertikale Winkelverteilung der emittierten Synchrotronstrahlung. Wegen der vertikalen Ausdehnung des Elektronenstrahls und seiner vertikalen Divergenz bezüglich des idealen Orbits verändert sich die Winkelverteilung der SR und damit die spektrale Verteilung der SR hinter einer vertikalen Blende. Die Berechnung der resultierenden spektralen Verteilung der SR hinter dieser Blende kann mit Hilfe einer effektiven vertikalen Elektronenverteilung [Kap. 3.1] erfolgen.
Über die Form der Elektronenverteilung und -divergenz in dem vom SyXRF-Aufbau aus betrachteten Quellvolumen ist nur wenig bekannt. Deshalb wird zur Bestimmung der eff. vert. Elektronenverteilung [Kap. 3.2, Gl. 4] mit einer schrittmotorgesteuerten Spaltblende das vertikale Intensitätsprofil der SR abgerastert und während dessen die produzierte Fluoreszenzstrahlung eines Targets gemessen. Da die natürliche Divergenz der SR mit steigender Photonenenergie abnimmt und dieses die Auswertung der Strahlprofile vereinfacht, muß die Wahl des Targetmaterials sowohl eine hohe K-Absorptionskantenenergie und gleichzeitig eine hinreichend starke Anregung von Fluoreszenzstrahlung durch das mit steigender Photonenenergie stark abfallende SR-Spektrum berücksichtigen.
Bei einer Elektronenenergie von 2.3 GeV an ELSA ist Silber ein geeignetes Material zur Durchführung dieser Strahlprofilmessungen. Die durch die Blende fallende SR dient zur Erzeugung von Ag-K Fluoreszenzstrahlung, aus deren Intensität unter Berücksichtigung der Blendenposition und der natürlichen Strahlungsdivergenz der SR auf die eff. vert. Elektronenverteilung geschlossen werden kann. Da die K-Fluoreszenzstrahlung nur von Photonen mit Energien oberhalb der K-Absorptionskante angeregt wird, die SR-Intensität zu höheren Energien stark abfällt und die Abhängigkeit der natürlichen Strahlungdivergenz von der Photonenenergie (bei 2.3GeV Elektronenenergie an ELSA) in dem betrachteten Bereich schwach ist, kann das Strahlprofil als monochromatisch an der Ag-K-Absorptionskante (26 keV) gemessen angesehen werden.
In Abb. 3 sind Abrasterungen des vertikalen Intensitätsprofils in verschiedenen ELSA-Strombereichen dargestellt. Die Messungen zeigen eine abnehmende Breite der Verteilungen mit abnehmendem ELSA-Strom. Außerdem ist die Intensität im Maximum der Verteilungen beinahe unabhängig vom Elektronenstrom. Diese Feststellung stimmt mit der in Abb.2 dargestellten Messung überein. Die Verteilungen bei hohen Strömen (44mA - 22mA) sind an den Rändern durch den 10 mm hohen Eintrittskollimator abgeschnitten. Für die niedrigen Ströme (20mA - 13mA) ergibt sich eine gaußkurvenförmige Verteilung.
Neben der Bestimmung der Breite des vertikalen Strahprofils dient die Messung natürlich auch der Festlegung der vertikalen Blendenposition für die eigentlichen Röntgenfluoreszenzmessungen. Wegen der starken stromabhängigen Veränderung des Strahlprofils erfolgt die Positionierung der vertikalen Blende im Intensitätsmaximum, das i.a. nur eine schwache Stromabhängigkeit zeigt. Um den Einfluß der vertikalen Strahlbewegung auf die spektrale Verteilung bei einer festgewählten Blendeneinstellung zu mininieren, wird als Blendenposition das Maximum des schmalsten Profils gewählt.
Die Abnahme der Breite des vertikalen SR-Strahlprofils mit sinkendem ELSA-Strom zeigte sich bei bisher allen Messungen. Die genaue Abhängigkeit der gemessenen Strahlprofilbreiten vom Elektronenstrom ändert sich aber von Strahlzeit zu Strahlzeit mit den eingestellten oder vorhandenen Betriebsparametern von ELSA. Die Veränderung der Position des Strahlprofilmaximums bei konstanten ELSA-Einstellungen innerhalb einer Strahlzeit liegt ebenso wie die Positionsschwankungen von Strahlzeit zu Strahlzeit meistens unterhalb von 1mm. Die Abrasterung des vertikalen Strahlprofils wird zu Beginn jeder Strahlzeit vor den eigentlichen Röntgenfluoreszenzmessungen in verschiedenen ELSA-Strombereichen durchgeführt, um die aktuelle Elektronenstrahlqualität zu ermitteln und die Position der vertikalen Blende festzulegen.
Abb. 3: Die hinter einer vertikalen 250
m breiten
Spaltblende durch die SR produzierte Ag-K Fluoreszenzintensität eines
Silber-Targets ist in vier verschiedenen
ELSA-Strombereichen gegen die vertikale Blendenposition
aufgetragen.