Исследование мягкого рентгеновского излучения фемтосекундной лазерной плазмы и его использование для формирования фазово-контрастных изображений наноструктур

• Автор: Гасилов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Экспериментальное исследование сильно зашумленных рентгеновских спектров, излучаемых фемтосекундной лазерной плазмой '

1.1. ТпСапфировый лазер с модулированным усилением импульса

1.2. Рентгеновский спектрограф на основе сферически изогнутых кристаллов для диагностики сверхбыстрой лазерной плазмы

1.3. Удаление шумов из рентгеновских спектров фемтосекундной лазерной плазмы

1.3.1. Обзор методов удаления шумов из сигналов, записанных с помогцыо ПЗС детектора

1.3.2. Особенности формирования помех в рентгеновских спектрах ФЛП

1.4. Улучшение отношения сигнал/шум в рентгеновских спектрах ФЛП с помощью алгоритма “Среднее-медиана”
1.4.1. Тестирование метода с модельными спектрами
1.4.2. Применение метода для обработки экспериментальных спектров
Основные результаты первой главы
ГЛАВА 2. Исследование источника мягкого рентгеновского излучения на основе фемтосекундной лазерной плазмы
2.1. Спектральная яркость рентгеновских источников излучения
2.1.1. Измерение спектральной яркости субпикосекундной лазерной плазмы

2.2. Экспериментальные рентгеновские спектры мпогозарядных ионов фтора в диапазоне 14.2-16.1 А при различных параметрах лазерного импульса
2.2.1. Спектральная яркость линий фтора
2.2.2. Моделирование спектральных линий фтора. Определение температуры и плотности электронов
2.2.3. Наблюдение быстрых ионов в фемтосекундной лазерной плазме
2.2.4. Полный спектр излучения фемтосекундной лазерной плазмы. Спектральная яркость тефлоновой плазмы
2.3. Параметры ФЛП источника при использованием металлических мишеней. Ь-спектры алюминия и железа
2.3.1. ФЛП железной мишени
2.3.2. ФЛП алюминиевой мишени
2.4. Сравнение характеристик ФЛП и других источников мягкого рентгеновского излучения
Основные результаты второй главы
ГЛАВА 3. Использование фемтосекундной лазерной плазмы, образующейся на поверхности тефлоной мишени, для абсорбционной радиографии нанопленок
3.1. Детектор мягкого рентгеновского излучения фемтосекундной лазерной плазмы на основе кристаллов фторида лития
3.1.1. Требования к детекторам, используемым для записи двухмерных рентгеновских изображений
3.1.2. Механизм формирования мягких рентгеновских изображений на кристаллах фторида лития
3.1.3. Запись и считывание двухмерных изображений с кристаллов 1лР
3.1.4. Динамический диапазон и квантовая эффективность
3.1.5. Определение пространственного разрешения Ы1? детектора на примере записанных изображений
3.2. Исследование структуры и элементного состава нанопленок с
помощью ФЛП источника и детектора на основе кристаллов 1лР
3.2.1. Определение толщины наноплепки с помощью МРИ изображений

3.2.2. Чувствительность МРИ изображений к материалу нанопленок
Основные результаты третьей главы
ГЛАВА 4. Абсорбционная и фазово-контрастная радиография микро и нанообъектов с использованием мягкого рентгеновского излучения фемтосекундной лазерной плазмы
4.1. Получение изображений прозрачных для мягкого рентгеновского
излучения объектов
4.1.1. Абсорбционный контраст изображений
4.1.2. Фазовый контраст изображений. Распространительный фазовый
контраст
4.2. Моделирование экспериментальных изображений
4.2.1. Распространение мягкого рентгеновского излучения после прохождения через исследуемый предмет
4.2.2. Сравнение экспериментальных и расчетных изображений
4.3. Измерение размера ФЛП источника с помощью явления дифракции. Пространственная когерентность ФЛП источника
4.3.1. Моделирование дифракционных полос
4.3.2. Размер пространственной когерентности ФЛП источника
4.4. Достоинства, недостатки и область применения метода РФК с использованием мягкого рентгеновского излучения ФЛП для освещения объектов
Основные результаты четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование рентгеновских спектров ФЛП

лазера. Пунктирная линия на рис. 1.6а - это среднее значение, вычисленное по всем образцам, а среднее, подсчитанное без поврежденных образцов, показано штрих пунктирной линией. Для этой выборки СМ алгоритм идентифицировал три поврежденных образца, показанные стрелочками на рис. 1.6а. На самом деле, в начальном распределении образцов (рис. 1.66) есть два с очень низкой вероятностью появления Р < 10-6 и один с Р ~ 10~3. Результирующее распределение (в счетах) без трех подозрительных пикселей показано на рис. 1.6в. После того, как поврежденные пиксели в
Интенсивность(счеты)
1000 2000 3000
Номер образца (записанного спектра)
Интенсивность (счеты)
Рис. 1.6. (а) Интенсивность, измеренная в ПЗС пикселе, расположенном на крыле Неа линии ионов фтора. Пунктирная линия указывает начальное среднее значение, штрих пунктирная линия - среднее значение без поврежденных образцов (обозначенных стрелочками), (б) Исходное распределение интенсивности, сплошная линия соответствует ПР со средним значением 1.6. (в) Распределение интенсивности без подозрительных образцов, (г) Пример разбиения на семь перекрывающихся выборок. Поврежденные образцы указаны стрелочками.
каждом спектре были определены, неправильные значения интенсивности должны быть заменены подходящими величинами. Для этого алгоритм находит пару спектральных пикселей по разные стороны от поврежденного пикселя, чтобы сделать линейную интерполяцию интенсивности между ними. Если обнаруживается группа поврежденных пикселей, алгоритм определяет границы отрезка, содержащего широкий пик. После чего