Mit dieser Arbeit wurden entscheidende Schritte zu einem praktischen Einsatz eines auf supraleitenden Tunneldioden basierenden Tieftemperatur-Röntgenstrahlungsdetektors mit einer Betriebstemperatur von ungefähr 100 mK unternommen. Ein solcher Detektor erzielte unter optimalen Bedingungen eine Energieauflösung von 10,8 eV bei einer Röntgenenergie von 5,9 keV, was die bislang beste mit diesem Detektortyp erreichte Auflösung darstellt. Für einen ersten industrienahen Einsatz wurde ein Detektor in einen Prototypen des kryogenen Röntgenspektrometers Polaris integriert, mit dem an einem Elektronenmikroskop des Halbleiterherstellers Infineon Materialanalysen durchgeführt werden. Bereits in diesem Ersteinsatz konnte eine Energieauflösung von etwa 35 eV bei einer Röntgenenergie von 1,74 keV und einer Zählrate von etwa 300 Ereignissen pro Sekunde erzielt werden. Grundlegende Einschränkungen für einen Einsatz dieses Detektortyps im Polaris-Spektrometer ergaben sich nicht. Im Vorfeld dieses Detektoreinsatzes mussten mehrere anwendungsrelevante Fragestellungen geklärt werden. Dies wurde teilweise im Rahmen von Messungen zur Detektorcharakterisierung am Elektronenspeicherring BESSY II erreicht, auf deren Basis ein physikalisches Modell der Energietransportprozesse im Detektor und ein Formalismus zur Beschreibung der Detektorantwort entwickelt werden konnte. Mit diesem Formalismus können komplexe Energieabhängigkeiten der Detektorantwort, die erstmals in dieser Arbeit eindeutig beschrieben wurden, vollständig berücksichtigt werden. Zudem ermöglicht das Modell ein qualitatives Verständnis von Ereignisgruppen mit abweichender Detektorantwort (Detektorartefakten), die wiederum erstmals im Rahmen dieser Arbeit identifiziert wurden, und deren Zuordnung zu verschiedenen Energietransport- und -verlustprozessen im Detektor; Möglichkeiten zur effizienten Diskriminierung dieser Detektorartefakte wurden aufgezeigt. Zusätzlich konnte die Exposition an Luft als Ursache für eine bereits früher beobachtete Detektordegradierung identifiziert werden. Die daraus resultierenden Erkenntnisse für eine reproduzierbare Fabrikationsmethode und sichere Lagerung der Detektoren ermöglichten erst ihren Einsatz am Elektronenspeicherring BESSY~II und im Polaris-Spektrometer. Aufgrund dieser Untersuchungen erfüllt der Detektor alle wesentlichen Voraussetzungen für praktische Anwendungen.     «

Mit dieser Arbeit wurden entscheidende Schritte zu einem praktischen Einsatz eines auf supraleitenden Tunneldioden basierenden Tieftemperatur-Röntgenstrahlungsdetektors mit einer Betriebstemperatur von ungefähr 100 mK unternommen. Ein solcher Detektor erzielte unter optimalen Bedingungen eine Energieauflösung von 10,8 eV bei einer Röntgenenergie von 5,9 keV, was die bislang beste mit diesem Detektortyp erreichte Auflösung darstellt. Für einen ersten industrienahen Einsatz wurde ein Detektor in e...     »

Important advances towards application of a cryogenic X-ray detector based on superconducting tunnel junctions were achieved. In a first time industrial application, a detector was integrated into the prototype of the cryogenic X-ray spectometer Polaris which is currently used for material analysis at an electron microscop of semiconductor company Infineon. Even during this first test measurement, an energy resolution of about 35 eV at an X-ray energy of 1.5 keV and a count rate of about 300 events per second could be achieved. General restrictions for the application of this kind of detector could not be found. Prerequisite for this experiment was the review of several questions relevant for application. This has partially been accomplished by detector characterisation measurements performed at the electron storage ring BESSY II. On basis of these characterisation measurements a physical model of energy transpotation processes within the detector and a formalism for description of detector response was developed. With this formalism, complex energy dependecies of detector response, which have been described during this work for the first time, could be corrected completely. Additionally, this model allows for a qualitative understanding of detector artefacts, meaning certain classes of events with deviant detector response, again identified during this work for the first time, and for an assignment to different energy transport and loss processes within the detector. Means for an almost perfect suppression of detector artefacts could be developed. Furthermore, interaction with air could be identified as the cause for a detector degradation that had already been observed earlier. Not until a reproducable fabrication method and a secure storing method for detectors had evolved from this insight the application of these detectors at BESSY and the electron microscope could be realised. Owing to these investigations, the detector fulfils all relevant prerequisites for application.     «

Important advances towards application of a cryogenic X-ray detector based on superconducting tunnel junctions were achieved. In a first time industrial application, a detector was integrated into the prototype of the cryogenic X-ray spectometer Polaris which is currently used for material analysis at an electron microscop of semiconductor company Infineon. Even during this first test measurement, an energy resolution of about 35 eV at an X-ray energy of 1.5 keV and a count rate of about 300 eve...     »