Теоретические исследования широкополосных рентгенооптических элементов и систем

• Автор: Букреева, Инна Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1 Широкополосные элементы рентгеновской оптики

1.1 Эффект шепчущей галереи

1.1.1 Эффект полного внешнего отражения рентгеновского излучения

1.1.2 Краткий исторический обзор

1.1.3 Эффект шепчущей галереи в рентгеновском диапазоне

1.1.4 Применение эффекта шепчущей галереи в рентгеновском диапазоне

1.2 Многофасеточные зеркала

1.3 Рентгеновские волноводы

1.3.1 Рентгеновские монокапилляры

1.3.2 Капиллярные оптические системы
1.3.3 Планарные рентгеновские волноводы
1.4 Градиентные многослойные зеркала
1.4.1 Теоретические и экспериментальные исследования
1.4.2 Возможные области применения градиентных зеркал
'2 Зеркала шепчущей галереи в рентгеновском диапазоне
2.1 Эффективность транспортировки рентгеновского излучения
2.2 Пространственное и угловое распределение интенсивности рентгеновского излучения
2.3 Анализ экспериментальных результатов по повороту МР пучка
2.3.1 Эксперимент по повороту МР излучения ’’точечного” источника
2.3.2 Эксперимент по повороту пучка СИ

2.4 Выводы

3 Физический анализ оптической схемы вертикального канала СИ для теневой рентгеновской литографии
3.1 Поворот пучка СИ в вертикальную плоскость
3.2 Коллиматор равномерной засветки пластины
3.3 Расходимость рентгеновского излучения вдоль поверхности маски
3.4 Оптимальный коллиматор для широкополосного пучка СИ
3.5 Выводы
4 Применение эффекта шепчущей галереи для контроля шероховатостей вогнутых поверхностей
4.1 Компьютерное моделирование
4.2 Обсуждение результатов компьютерного эксперимента
4.3 Эксперимент по исследованию шероховатостей на вогнутой поверхности
и компьютерное моделирование
4.4 Выводы
5 Градиентные многослойные зеркала с широкой спектральной полосой отражения
5.1 Коэффициент отражения рентгеновского излучения от многослойных зеркал с изменяющимся периодом
5.2 Обратная задача в теории градиентных многослойных зеркал рентгеновского диапазона
5.3 Оптимизация широкополосных многослойных зеркал для каналов син-хротронного излучения
5.4 Выводы
Основные результаты и выводы
Библиография

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Диссертация посвящена теоретическому рассмотрению широкополосной отражательной оптики для рентгеновского диапазона длин волн (Л = 0,1 — 400 А), который можно подразделить на жесткий (А = 0,1-3 А) и мягкий (А ~ 3-400 А) рентгеновские диапазоны (ЖР и МР соответственно).
Рентгеновское излучение в настоящее время все шире применяется в научных исследованиях, технике и технологии [1]-[8]. Энергия рентгеновских фотонов совпадает с энергией связи внутренних атомных электронов, благодаря чему рентгеновская спектроскопия, наряду с оптической, представляет собой важный метод изучения строения вещества. В рентгеновском диапазоне лежит максимум интенсивности излучения горячей плазмы, в связи с чем рентгеновское излучение оказывается наиболее естественным источником информации о физических процессах, протекающих в таких объектах, как термоядерная плазма, Солнце, звезды и другие астрономические источники. Большими потенциальными возможностями обладает МР микроскопия, которая с точки зрения пространственного разрешения занимает промежуточное положение между оптической и электронной, но, в отличие от последней, позволяет проводить прямые исследования толстых (~ 1-10 мкм) образцов живых, влажных тканей и микроорга-низмов. Из-за небольшой глубины проникновения и малой длины волны рентгеновское излучение является наиболее подходящим инструментом для исследования физической и химической структуры приповерхностных слоев твердых тел, тонких пленок и микрогеометрии поверхности. В связи с появлением интенсивных источников рентгеновского излучения возрос интерес к рентгеновской фотофизике и фотохимии. Наконец, среди методов производства интегральных микросхем с субмикронными размерами все более прочное место начинает занимать рентгенолитография.
Таким образом, физика рентгеновского излучения смыкается сегодня как с многими

Другой подход к расчет}’ многослойной структуры - полностью эмпирический, в котором период структуры определяется параметрами, не связанными с предварительным физическим уравнением. Оптимальная схема, суперзеркала находится путем поиска в пространстве параметров. Такой подход был предложен Ямадой и др. [150].
Проведенные исследования показывают, что эффективность широкополосных нейтронных многослойных отражателей (суперзеркал) при соответствующей конфигурации и высоком качестве изготовления слоев зеркала может превышать 95 % с одновременным увеличением полосы отражения в три раза по сравнению с режимом ПВО [151]-[155], что имеет большое значение в нейтронных волноводах [156] и поляризаторах [157].
Рентгеновское излучение в отличие от нейтронов испытывает поглощение во всех без исключения материалах, что приводит к снижению эффективности суперзеркал.
Возможность применения непериодических многослойных зеркал для рентгеновского диапазона впервые была рассмотрена П.Ли в 1983 году. В работе [158] П.Ли исследует эффективность градиентной многослойной структуры, период которой линейно возрастает вглубь зеркала. Сравнение кривой отражения W/С суперзеркала (область длин волн Л ~ 7,5-9 Â) с кривой для периодической многослойной структуры показывает трехкратное уширение спектральной полосы.
Авторы работы [159] проводили теоретические и экспериментальные исследования влияния систематического изменения периода на кривую отражения Mo/Si зеркала. Они отмечают, что отклонение структуры от периодической, наряду с увеличением ширины полосы отражения, приводит к уменьшению пика отражения, хотя интегральный по длине волны коэффициент отражения / R(X)cl при этом несколько возрастает. Так, при увеличении градиента периода от 0 до 0,1 Â/слой пик отражения падает от ' 64% до 54%, в то время как интегральное отражение возрастает на 20 % (Л ~

Таким образом, первые расчеты и эксперименты, проведенные в рентгеновском диапазоне, демонстрируют принципиальную возможность создания широкополосных суперзеркал с большим коэффициентом отражения.
Теоретический анализ градиентных многослойных зеркал рентгеновского диапазона базируется в основном на нескольких подходах.