Рентгеновская рефрактометрия и относительная рефлектометрия слоистых наноструктур

• Автор: Турьянский, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 306 с. : ил.

Оглавление

Условные обозначения

Введение

Глава 1. Обзор литературы

§ 1.1. Показатель преломления среды в рентгеновском диапазоне

§ 1.2. Рентгеновская рефлектометрия

1.2.1. Экспериментальные схемы

1.2.2. Модели границ раздела и методы решения обратных задач

§ 1.3. Рентгеновская рефрактометрия

§ 1.4. Фокусирующая рентгеновская оптика

Выводы к главе

Глава 2. Полупрозрачные рентгеновские монохроматоры (ПРМ)
§2.1. Свойства полупрозрачных рентгеновских монохроматоров
§ 2.2. Экспериментальное исследование характеристик ПРМ
из пиролитического графита
§ 2.3. Теоретическая модель
§ 2.4. Полупрозрачные монохроматоры решетчатого типа
§ 2.5. Методы управления пучками с помощью ПРМ. Эшелон-монохроматор
Выводы к главе
Глава 3. Рентгеновская рефлектометрия на базе ПРМ
§3.1. Калибровочная проблема рентгеновская рефлектометрии
§ 3.2. Двухволновой рентгеновский рефлектометр
§ 3.3. Численное решение обратной задачи
§ 3.4. Выбор спектральных линий
§ 3.5. Относительная рентгеновская рефлектометрия слоистых структур
3.5.1. Слабые возмущения
3.5.2. Отражение от тонких окисных слоев
3.5.3. Отражение от дискретных пленочных структур
§ 3.6. Многослойные структуры

§ 3.7. Отражение от границы раздела жидкость-твердое тело
§ 3.8. Экстремумы функции отношения коэффициентов отражения
Выводы к главе
Глава 4. Рефрактометрия поверхностных слоев и слоистых структур
§ 4.1. Закон Снеллиуса для комплексного показателя преломления
§ 4.2. Экспериментальные условия наблюдения рефракции
§ 4.3. Расчет параметров преломленного пучка
§ 4.4. Определение показателя преломления методом качания бипризмы
§4.5. Рефрактометрия твердых растворов
§ 4.6. Преломление в слабо поглощающих пленках
§ 4.7. Каналирование рентгеновских фотонов
§ 4.8. Интерференционные эффекты при рассеянии на границах раздела
Выводы к главе
Глава 5. Туннелирование рентгеновских фотонов
§5.1. Нарушенное полное внутреннее отражение. Рентгенооптический барьер
§ 5.2. Глубина проникновения излучения в среду в условиях ПВО
§ 5.3. Экспериментальное наблюдение туннелирования рентгеновских фотонов
через тонкую пленку
§ 5.4. Рефракция и прохождение излучения через многослойную структуру
Выводы к главе
Глава 6. Призменная рентгеновская спектрометрия
§6.1. Прохождение параллельного пучка через призменную структуру
§ 6.2. Дисперсионные свойства рентгеновской призмы
§ 6.3. Дифракционный предел
§ 6.4. Энергетические пределы
§ 6.5. Предельное разрешение и возможность EXAFS-метрологии
§ 6.6. Призменный рентгеновский спектрометр
§ 6.7. Измерение рентгеновских спектров поглощения методом призменной
спектрометрии
Выводы к главе

Глава 7. Практические применения и перспективы
§7.1. Многофункциональная рентгенооптическая система для
диагностики наноструктур
§ 7.2. Получение разностных рентгеновских проекций
§ 7.3. Сканирующая система для экспрессного определения состава объектов
§ 7.4. Источник рентгеновского излучения на основе обратного
комптоновского рассеяния фотонов
§ 7.5. Рентгеновский лазер на свободных электронах и призменные методы
анализа спектров при быстропротекающих процессах
Выводы к главе
Заключение
Библиография
энергодисперсионных систем на базе СТП в перспективе, по-видимому, будет ограничено фундаментальными исследованиями. Кроме того, независимо от величины энергетического разрешения, в силу изложенных выше особенностей зависимости показателя преломления п(Е) в области аномального рассеяния и расхождения табулированных данных, решение обратных задач для сред, имеющих скачки поглощения в рабочей полосе спектра не может быть вполне корректным.
Второй вариант бескинематической схемы основан на использовании сфокусированного рентгеновского пучка. Фокусировка и монохроматизация может осуществляться с помощью изогнутого монокристалла [1.83] или путем облучения образца под различными углами, используя протяженный фокус источника [1.95]. Если зондирующий пучок имеет угловой раствор Ав и его фокус совмещен с отражающей поверхностью, то при размещении по ходу отраженного излучения координатночувствительного детектора в диапазоне Ав может быть зарегистрирована угловая зависимость Щв)=1к(в)/10(в). Если величина И6Ь50 мрад, то при 1=0,1 нм этого достаточно для измерения толщины пленки вплоть до Х/2Ав*А нм. Использование широкой угловой апертуры приводит к увеличению фона рассеянного излучения, что по данным [1.96] уменьшает динамический диапазон регистрируемых величин Щв) не менее чем на порядок по сравнению со стандартной кинематической схемой.
Основная трудность практической реализации рассматриваемой схемы -необходимость использования детектора с высоким пространственным разрешением ~10 мкм, широким динамическим диапазоном ~105 и возможностью работы в счетном режиме. По-видимому, в ближайшее время эта проблема будет решена, что позволит использовать этот вариант схемы для создания простых и компактных рефлектометров для широкого круга пользователей.
1.2.2. Модели границ раздела и методы решения обратных задач.
Основные методы решения обратных задач зеркальной рентгеновской рефлектометрии рассмотрены в работах [1.3,16,60,97-101]. Для расчета угловой зависимости коэффициента отражения Щв) от планарных слоистых структур в большинстве случаев используются рекуррентные соотношения, связывающие, амплитуды падающей А' и отраженной Аг волн от границ раздела у-го (/+1)-то слоев [1.16, 60, 101]: