Новые элементы многослойной оптики мягкого рентгеновского диапазона и их применение в спектроскопии

• Автор: Вишняков, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНИКА РАСЧЁТА
1. 1. Вакуумная камера и твердотельный лазер
1.2. Лазерно-плазменный источник МР излучения
1.3. Рентгенооптические элементы и детекторы излучения
1.4. Импульсное газовое сопло с регулировкой давления
1.5. Техника расчёта АМЗ и учёт переходных слоёв
1.6. Основные результаты Главы
ГЛАВА 2. ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МНОГОСЛОЙНОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ОПТИКИ ПРИ ПОМОЩИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1. Цели и задачи Г лавы
2.2. МР спектрограф нормального падения
2.3. Особенности зарегистрированных спектров
2.3.1. Неоднородности многослойного покрытия по апертуре
2.3.2. «Сателлиты» около основного максимума отражения
2.3.3. Интерференционные максимумы второго порядка
2.3.4. Вариации спектрального коэффициента отражения АМЗ
2.3.5. Расчёт перспективных АМЗ на основе пары Mg/Si
2.4. Проявления NEXAFS-структуры L-края поглощения А
2.5. Основные результаты Главы
ГЛАВА 3. МНОГОСЛОЙНЫЕ ЗЕРКАЛА НОРМАЛЬНОГО ПАДЕНИЯ НА ОСНОВЕ Sb/B4C ДЛЯ ДИАПАЗОНА 80 < Л< 120 А
3.1. Цели и задачи Главы
3.2. Выбор пар материалов для синтеза М3 в области X < 125 А
3.3. Результаты экспериментальных измерений М3 8Ь/В4С
3.3.1. Экспериментальные спектры периодических М3 с 20 ~ 85 А
3.3.2. Факторы, влияющие на уменьшение отражения зеркал
3.3.3. Влияние толщины переходных слоев на ширины спектральных
контуров отражения
3.3.4. Широкополосные АМЗ на основе структуры 8Ь/В4С
3.4. Расчёт широкополосных М3 для области длин волн X < 130 А
3.5. Поляризационные элементы на основе М3 Ац/У и 8Ь/В4С
3.6. АМЗ на основе Ьа/В4С для спектроскопии в области 66-110 А
3.7. Основные результаты Главы
ГЛАВА 4. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПЕРЕЗАРЯДКИ МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ ЛИТИЯ И ФТОРА НА АТОМАХ Ие
4.1. Цели и задачи Г лавы
4.2. Выбор мишени и схема экспериментов
4.3. Экспериментальные результаты и обсуждение
4.3.1. Пространственный ход интенсивности линий
4.3.2. Особенности одно-, двух- и многоэлектронной перезарядки..
4.3.3. Результаты экспериментов с пониженной плотностью Ие
4.4. Основные результаты Главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Мягкий рентгеновский (МР) и вакуумный ультрафиолетовый (ВУФ) диапазоны спектра электромагнитных волн по праву считаются довольно трудными для исследований. Это связано с сильным поглощением такого излучения большинством веществ (в том числе и газами), а также с очень низкими коэффициентами отражения от большинства материалов при нормальном падении. В основном здесь речь идёт о МР и экстремальном ультрафиолетовом (ЭУФ) диапазонах спектра (условно 5 А< А <500 А). Например, даже золото при нормальном падении отражает 9 % излучения при А = 400 А, и с уменьшением длины волны коэффициент отражения быстро падает до значений не более 0.01-0.1% при А <120 А. Глубина проникновения при этом будет меньше 0.1 мкм.
С другой стороны, умение работать с таким излучением может дать экспериментатору большие преимущества по сравнению с другими спектральными диапазонами. В частности, короткие длины волн МР излучения дают возможность достигать принципиально более высокого пространственного разрешения, чем в видимом свете. Поэтому всё большее применение сейчас находит МР и рентгеновская микроскопия. В отличие от электронных микроскопов, которые требуют предварительной обработки образцов, рентгеновский микроскоп может позволить изучать образцы в их естественном состоянии, в том числе и живые биологические объекты. В наши дни изображающая оптика МР диапазона широко используется в рентгеновской микро- и нанолитографии.
МР-ЭУФ излучение представляет большой интерес для спектроскопии,
потому как оно во многих случаях может предоставить уникальную
информацию об уровнях энергии многозарядных ионов, а также о К- и Ь-
краях поглощения многих элементов (вместе со структурой примыкающих

должного внимания. Речь идёт, например, о малых сопровождающих максимумах (т. н. «сателлитах») и высших интерференционных порядках отражения, которые могут вносить существенный вклад в интегральный по спектру отражённый поток излучения. Использование широкополосного лазерно-плазменного источника МР излучения позволяет выявить эти особенности и исследовать их роль в формировании отражённого сигнала.
Первой целью Главы 2 было продемонстрировать эффективность МР спектрографа для измерений спектров отражения вогнутых М3 и измерить спектры новых периодических зеркал, синтезированных в Институте физики микроструктур РАН в рамках проекта ТЕСИС / КОРОНАС-ФОТОН для изображающей спектроскопии Солнца [88]. Основной интерес представлял анализ особенностей зарегистрированных спектров. Второй важной целью было исследовать спектральный коэффициент отражения широкополосного АМЗ, разработанного для спектроскопии и диагностики лабораторной (в том числе, лазерной) плазмы и синтезированного в Национальном техническом университете «Харьковский политехнический институт» (НТУ «ХПИ»), Для периодических М3 задача подразумевала определение их однородности по апертуре, а также оценку относительной роли «крыльев» отражения в конкретной схеме, т. е. с учётом конкретных детекторов излучения и абсорбционных фильтров. Для АМЗ, оптимизированного на равномерное отражение в некоторой области спектра, основной интерес представляют вариации коэффициента отражения в пределах области оптимизации.
2.2. МР спектрограф нормального падения
Для измерения спектров отражения М3 и оценки их изображающих свойств в вакуумной камере собирался изображающий (стигматический) дифракционный спектрограф, в котором роль фокусирующего элемента принадлежала исследуемым зеркалам [89]. Спектрограф включает в себя входную щель, исследуемое М3, широкоапертурную дифракционную решётку на пропускание и детектор (Рис. 2.1).