Михаил Сороковиков и Александр Астафьев, научные сотрудники МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика для установок Мегасайенс» БФУ им. И. Канта, 28 апреля совместно с коллегами из ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (г. Москва) провели научно-исследовательские работы по модификации профиля кремниевых планарных рентгеновских линз, входящих в состав многолинзового интерферометра – элемента рентгеновской оптики, который выполняет функцию формирователя рентгеновского пучка.
Многолинзовые интерферометры (см. фото ниже), изготавливаются из пластины монокристаллического кремния с использованием процесса электронно-лучевой литографии и глубокого анизотропного плазменного травления. Подобные элементы рентгеновской оптики способны преобразовать (формировать) падающее когерентное рентгеновское излучение в интерференционное поле, представляющее собой периодическое распределение интенсивности излучения в пространстве. Такое распределение необходимо, например, для создания специального освещения в новых методах рентгеновской интерферометрии, а также для диагностики новых источников рентгеновского излучения или подготовки рентгеновского пучка с последующей его транспортировкой к объекту исследования.
Лазерная обработка линз была проведена с целью апробации недавно разработанной концепции модификации периодической структуры интерферометра для изменения его оптических характеристик. В основе концепции лежит очень точное частичное нарушение целосности тонкой части одиночных линз, входящих в состав многолинзового интерферометра. Использование нескольких составных преломляющих линз расположенных параллельно друг другу с такой модифицированной периодической структурой позволяет полностью решить проблему снижения интенсивности проходящего пучка. Для большинства приложений эффективная апертура одиночной преломляющей линзы оказывается слишком мала, и поэтому только часть падающего пучка, попадающего в апертуру линзы, преобразуется в расширяющийся пучок, что выражается в значительной потере интенсивности проходящего излучения.
Модифицированный предложенным образом интерферометр похож на известный в рентгеновской физике решеточный интерферометр Тальбота, но в отличие от него является более эффективным формирователем интерференционных полей т.к. способен работать в широком диапазоне энергий рентгеновского излучения, что делает его гибким и универсальным инструментом подготовки и формирования пучка для современных методов рентгеновских исследований.
Применяемый учеными метод лазерной абляции (метод удаления вещества с поверхности лазерным импульсом) для модификации рентгенооптического элемента благодаря подобранным параметрам, автоматизированной процедуре позиционирования пятна излучения на образце и ограничению тепловой нагрузки малым объёмом позволил избежать развития локального плавления кремния. Кроме того, были достигнуты высокая точность обработки периодической структуры и отсутствие дефектов, связанных с возникновением различных корреляционных эффектов, таких как рост и скопление дислокаций, приводящих к формированию микротрещин и, в конечном итоге, к хрупкому разрушению кристалла.
Михаил Cороковиков, младший научный сотрудник МНИЦ РО:
«Впервые реализованный для модификации топологии кремниевой структуры метод лазерной абляции открывает реальную перспективу в подходах к изготовлению и обработке высококачественной рентгеновской оптики, которая будет удовлетворять требованиям современных синхротронов и лазеров на свободных электронах. Модифицированные нами интерферометры позволят численно измерить фазовый сдвиг волнового фронта, проходящего через изучаемый объект, что крайне необходимо в задачах метрологии и микроанализа. Данная научно-исследовательская работа позволила улучшить исследовательские навыки и получить уникальный опыт, который является крайне ценным для меня как для аспиранта, так и для научного сотрудника».
Александр Астафьев, научный сотрудник МНИЦ РО:
«В результате рабочей поездки был выполнен весь объем запланированных работ. Однако, в подобного рода поездках, выполнение поставленных задач является главной, но все же не основной целью. Наибольшее значение имеет поддержание уже имеющихся, и создание новых контактов в научной среде, и обсуждение совместных научно-исследовательских работ в будущем. Возможность живого общения со специалистами в смежных, а порой и вовсе в других областях знаний, позволяет взглянуть на научную работу и план дальнейшей деятельности под другим углом».
Данное исследование было поддержано из средств программы стратегического академического лидерства “Приоритет 2030” БФУ им. И. Канта.
