Рентгеновская оптика на многослойных зеркалах с переменным периодом

• Автор: Протопопов, Владимир Всеволодович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Глава 1. Рентгеновский дефлектор

1.1. Решаемая задача

1.2. Многослойные рентгеновские зеркала

с широкой угловой областью отражения

1.2.1. Физические принципы расширения

угловой области отражения

1.2.2. Теория многослойных зеркал с равномерной кривой отражения

1.2.3. Физические ограничения

1.2.4. Типичные структуры

1.3 Экспериментальная реализация рентгеновского дефлектора

1.3.1. Оптическая схема

1.3.2. Ошибки позиционирования луча и область рабочих углов
1.4. Области применения рентгеновского дефлектора
1.4.1. Растровый рентгеновский микроскоп
1.4.2. Автоматическая юстировка пучков
1.5. Теория составной рентгеновской линзы
1.6. Основные оригинальные результаты первой главы
Глава 2. Рентгеновский интерферометр
Фабри-Перо
2.1. Решаемая задача
2.2. Многослойные рентгеновские зеркала
с резонансным поглощением
2.2.1. Кинематическая теория
2.2.2. Динамическая теория
2.2.3. Результаты моделирования
2.3 Формирование темнопольных фазоконтрастных изображений
2.3.1. Принцип угловой селекции
2.3.2. Отношение сигнал-шум
2.3.3. Контраст изображения и пространственная разрешающая способность детектора
2.3.4. Результаты моделирования
2.4. Экспериментальные результаты
2.4.1. Многослойное зеркало
2.4.2. Зондирующий пучок
2.4.3. Изображения микрообъектов
2.5. Основные оригинальные результаты второй главы
Глава 3. Параболический коллиматор с управляемым профилем выходного потока
3.1. Решаемая задача
3.2. Физический принцип управления профилем
выходного потока
3.3 Экспериментальная реализация параболического коллиматора с управляемым профилем
выходного потока
3.3.1. Многослойное параболическое
зеркало
3.3.2. Измерение профиля выходного потока
3.3.3. Измерение расходимости
3.4. Рентгеновский сканирующий топоскоп
3.4.1. Принцип измерения шероховатости
3.4.2. Оптическая схема
3.4.3. Экспериментальные результаты
3.5. Основные оригинальные результаты третьей главы
Глава 4. Гибкие эллиптические зеркала
с многослойным покрытием
4.1. Решаемая задача
4.2. Теоретическое исследование фокусировки рентгеновских пучков гибкими эллиптическими зеркалами
4.2.1. Оптическая схема
4.2.2. Форма зеркал, изгибающихся по
эллипсу
4.2.3. Фокусировка пучков
4.3 Тип покрытия для гибких эллиптических рентгеновских зеркал
4.4. Многослойные покрытия с боковым градиентом периода
4.4.1. Принцип формирования бокового градиента периода
4.4.2. Метод расчета щелевой диафрагмы
4.4.3. Экспериментальные результаты
4.5. Двухзеркальная фокусирующая система
с сопряженными зеркалами
4.6. Основные оригинальные результаты четвертой главы
Глава 5. Оптимизация рентгеновских многослойных покрытий с переменным периодом
5.1. Решаемая задача
5.2 Методы решения обратных задач для
рентгеновских многослойных покрытий
5.2.1. Начальное приближение
5.2.2. Ускорение вычислений прямой задачи
5.2.3. Задача синтеза многослойных структур
с заданной кривой отражения
5.2.4. Задача анализа многослойных структур
по измеренным кривым отражения
5.3. Программный пакет для оптимизации
многослойных рентгеновских зеркал
5.3.1. Программы синтеза
5.3.2. Программы анализа
5.3.3. Вспомогательные программы
5.4. Основные оригинальные результаты пятой главы
Основные результаты, полученные в диссертации
Литература

а б
Рис. 1.20. Изображение медной сетки, (а) фотография сетки в растровом электронном микроскопе; (б) рентгеновское изображение после компьютерной обработки.
Описанные эксперименты показали возможность формирования изображений высококонтрастных объектов, таких, как проволочные сетки. Предполагалось, что биологические объекты имеют значительно меньший контраст деталей изображения. В отсутствие фокусирующей системы при разрешающей способности 20 мкм отношение сигнал-шум в экспериментальной установке не превышало 30. В этих условиях возможность формирования изображения биологических объектов была под сомнением. Поэтому главной целью следующего эксперимента стала проверка достаточности контраста в изображении биологических объектов на длине волны 1.54 А при отношении сигнал-шум порядка 10.
В качестве объекта был выбран жук размером приблизительно 3x2x1 мм3. Расстояние от точки отражения до объекта было увеличено, так что линейный размер области сканирования в плоскости объекта составил 3.5x3.5 мм2. Первое изображение, полученное в этом эксперименте, показано на Рис. 1.21а. Вольфрам-углеродное зеркало дефлектора при этом имело кривую отражения, показанную на Рис. 1.9а. Периодическая неравномерность вершины кривой, незаметная в экспериментах с контрастными объектами типа медной сеткой, привела в данном случае к появлению концентрических полос, соответствующих азимутальным поворотам зеркала. Поскольку контраст объекта был сравним с неравномерностью кривой отражения, изображение оказалось сильно испорченным. Стало ясно, что для исследования биологических объектов требование к равномерности кривой отражения должно быть на порядок выше. Эта задача была решена в никель-углеродном зеркале, расчетная кривая