Расчет и анализ ахроматизированных дифракционных и дифракционно-рефракционных оптических систем рентгеновского диапазона

• Автор: Казин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Введение

1 Анализ элементной базы и систем фокусировки рентгеновского излучения

1.1 Оптические характеристики источников рентгеновского излучения и выработка требований к оптическим системам, сопряженным с такими источниками

1ЛЛ Рентгеновские трубки

1 Л.2 Источники синхротронного и ондуляторного излучения

1 Л.З Рентгеновские лазеры на свободных электронах

1.2 Зеркальные фокусирующие системы

1.3 Одиночная дифракционная линза

Выводы
2 Разработка принципов построения, методик и программных средств расчета дифракционных дублетов-ахроматов и ахроматизированных дифракционнорефракционных систем фокусировки рентгеновского излучения
2 Л Ахроматизация оптической системы
2.2 Расчет дифракционного дублета-ахромата
2.2.1 Оптические схемы и методика расчета
2.2.2 Программный комплекс расчета
2.3 Исследование дифракционного дублета-ахромата
2.4 Компоновка и методика расчета ахроматизированных фокусирующих дифракционно-рефракционных систем

Выводы
3 Сопоставительный анализ возможностей дифракционных дублетов-ахроматов и ахроматизированных систем фокусировки тонких пучков жесткого рентгеновского излучения
3.1 Потенциальные возможности дифракционного дублета-ахромата при фокусировке квазимонохроматического рентгеновского ондуляторного и лазерного излучения
3.2 Оценка потенциальных возможностей ахроматизированных фокусирующих дифракционно-рефракционных систем
3.2.1 Дисперсионная модель бериллия
3.2.2 Фокусировка квазимонохроматического излучения с центральной длиной волны X =0,22 нм
3.2.3 Фокусировка квазимонохроматического излучения с центральной длиной волны X =0,12 нм
3.2.4 Фокусировка излучения действующих ондуляторов
Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Ключевые фрагменты кода программного комплекса расчета дифракционного дублета-ахромата

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ДЛ — дифракционная линза
ДОЭ — дифракционный оптический элемент
РЛ — рефракционная линза

Здесь следует отметить, что высокое аспектное отношение дифракционной микроструктуры, создавая определенные технологические трудности, оказывает определенное отрицательное влияние на оптические характеристики рентгеновских ДОЭ, включая их угловую селективность [81]. Это в частности, приводит к снижению дифракционной эффективности при увеличении угла падения пучка на вращательно-симметричную структуру ДОЭ или увеличении расходимости падающего пучка в результате затенения или экранирования впадин выступами рельефа микроструктуры [47].
В рамках данной работы рассматриваются фокусирующие системы, в которых отклонение падающего пучка от нормального падения незначительно и лежит в пределах допуска на юстировку системы. Что же касается расходимости падающего пучка, то она имеет место только для второго ДОЭ дифракционного дублета-ахромата (см., например, рис. 2.1а в подразделе 2.2.1). Однако углы расходимости падающего на элемент пучка можно регулировать за счет изменения конструктивных параметров схемы дублета и в зависимости от величины аспектного отношения эти углы всегда можно довести до величин, при которых дифракционная эффективность не опускается ниже заданного уровня, например, не ниже, чем на 10% от максимального значения [81]. Здесь также отметим, что поскольку апертура второго ДОЭ дифракционного дублета-ахромата является кольцевой, то указанное снижение дифракционной эффективности (приводящее автоматически к перекачке энергии из рабочего в нулевой порядок дифракции) практически не увеличивает уровень шума вблизи фокального пятна.
Если в рентгеновских микроскопах сильный хроматизм дифракционных линз (ДЛ) нашел позитивное использование, то в фокусирующих и изображающих системах, сопряженных с источниками полихроматического излучения, хроматизм линз является, как правило, одним из их основных факторов, ограничивающих размер фокусируемого пятна и качество изображения.