Дата: 15 апреля 2020 г.
Докладчик: Воеводина М.А., лаборант-исследователь, аспирант МНИЦ
Тема: “Рентгеновский рефлекто-интерферометр на основе
преломляющей оптики”
Составные преломляющие линзы (CRL) являются наиболее динамично развивающимся видом рентгеновской оптики, которая успешно используется уже более 20 лет на ведущих мировых источниках СИ и лазерах на свободных электронах для коллимации, транспорта и фокусировки жесткого рентгеновского излучения [1,2]. Сочетание когерентно-совместимой оптики и новых когерентных источников открывает уникальные возможности для разработки новых методов исследования.
Мы представляем новый метод рентгеновской рефлекто-интерферометрии для исследования тонкопленочных структур с использованием преломляющих рентгеновских линз [3]. Метод представляет собой схему «развертки» полос равного наклона сфокусированным рентгеновским пучком. Возможности нового метода были продемонстрированы на станции ID06 Европейского Центра Синхротронного Излучения (ESRF, Гренобль, Франция), в диапазоне энергий от 10 до 20 кэВ. В качестве тестовых объектов были исследованы мембраны Si3N4 толщиной от 100 до 1000 нм. Экспериментально полученные рефлекто-интерферограммы хорошо согласуются с расчетными данными. Благодаря возможности записи интерференционной картины в широком угловом диапазоне за один снимок, продемонстрировано высокое временное разрешение – в несколько миллисекунд, ограниченное только чувствительностью детектора и плотностью потока рентгеновского излучения. Высокое пространственное разрешение интерферометра было показано при исследовании 8 нм градиентного слоя золота нанесенного на мембрану нитрида кремния. Также было показано, что метод очень чувствителен даже к малым вариациям толщины исследуемого слоя.
Кроме того, была продемонстрирована возможность использования метода не только на синхротронном, но и на лабораторном острофокусном источнике рентгеновского излучения MetalJet Exillum в составе комплекса SychrotronLike (БФУ им. И.Канта). Была получена серия интерференционных картин мембранной структуры нитрида кремния толщиной 500 нм.
Новый метод рефлекто-интерферометрии открывает совершенно новые возможности для исследования тонкопленочных структур. Запись интерференционной картины за одну экспозицию открывает возможности быстрого in-situ анализа твердых и жидких материалов, включая биологические и органические объекты. Давая информацию о толщине, шероховатости и плотности пленки или структуры в режиме реального времени, предложенный метод имеет существенные преимущества по сравнению с классической рентгеновской рефлектометрией, так как позволяет проводить исследования с принципиально новым пространственным и временным разрешением.
1. A. Snigirev, V. Kohn, I. Snigireva et al. // Nature, 384, 49-51 (1996).
2. Snigirev, I. Snigireva // Springer Series in Optical Sciences, 137, 255-285 (2008).
3. Lyatun, S., et al. Journal of synchrotron radiation 26.5 (2019).
Во второй части семинара состоялось часовое рабочее видеосовещание ВрИО директора Анатолия Снигирева с сотрудниками МНИЦ «РО».
