В настоящее время классические рентгено-оптические схемы фокусировки, основанные на отражающей, преломляющей и дифракционной оптике, способны формировать фокусное пятно размером в несколько десятков нанометров. Особое место в ряду отражающей оптики занимает капиллярная оптика, которая, как правило, изготавливается прецизионным вытягиванием стеклянных трубок в условиях специальной термической обработки. Это позволяет формировать различную форму, идеально гладкой, внутренней поверхности, включая эллиптическую. Эллиптический капилляр обладает оптическими свойствами эллиптического зеркала, и позволяет собирать отраженные от его поверхности лучи в острый фокус. Однако, рассеянное на краю выходной апертуры капилляра излучение может привести к значительному расширению фокального пятна. Кроме того, прямой пучок, проходящий без отражения через входное и выходное окно капилляра, создает сильный уровень фонового излучения.
Сотрудники МНИЦ РО предложили использовать недавно разработанный в центре преломляющий параболический аксикон для освещения эллиптического капилляра, что позволяет значительно повысить эффективность фокусировки. Так, кольцевой пучок сформированный аксиконом, освещающий лишь внутреннюю поверхность капилляра вблизи его выходной апертуры, дает возможность полностью исключить влияние, как прямого пучка, так и краевых эффектов рассеяния на его фокусирующие свойства. Соответствующее компьютерное моделирование показало, что эллиптический капилляр в сочетании с параболическим аксиконом позволяет фокусировать рентгеновские лучи в пятно размером до десятка нанометров.
Оптическая схема метода субмикронной фокусировки при помощи эллиптического капилляра и преломляющего параболического аксикона
Проект-заявка на исследование предложенного метода «Submicron X-ray focusing by single-bounce ellipsoidal capillary combined with parabolic axicon lenses» (MI-1381) прошла серьезный международный конкурсный отбор, и была поддержана Европейским Центром Синхротронного Излучения ESRF (Гренобль, Франция). Следует отметить, что данная заявка стала одной из первых, принятых после двухлетней модернизации синхротронного центра ESRF.
Дмитрий Зверев, научный сотрудник МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» БФУ им. И. Канта:
«Предоставленная возможность проведения экспериментов на обновленном источнике синхротронного излучения демонстрирует актуальность подобных исследований, а также высокую заинтересованность синхротронного сообщества в создании новых подходов экстремальной фокусировки для развития когерентных методов рентгеновских исследований. Предложенный способ субмикронной фокусировки может оказаться полезным в рентгеновских методах визуализации или в иных приложениях, требующих острой фокусировки рентгеновского пучка.»
