Сотрудниками лаборатории «Рентгеновской оптики и физического материаловедения» совместно с Инжиниринговым центром БФУ им. И.Канта предложен качественно новый подход к оценке качества преломляющей рентгеновской оптики.
Преломляющая рентгеновская оптика – набирающая популярность вид рентгеновской оптики повсеместно используемая на больших международных исследовательских центрах – синхротронах. Ежегодно на содержание и техническое оснащение таких центров тратятся сотни миллионов евро. Результатом работы таких центров являются научные публикации, приносящие некоторым научным группам всемирную известность, а ученым – нобелевские премии в области физики, химии, биологии и медицины и перспективным междисциплинарным направлениям.
Данный подход позволяет оценить геометрические характеристики и качество материала линз в лабораторных условиях и оперативно контролировать технологический процесс их изготовления. Исследования опубликованы в журнале «Instruments and Experimental Techniques».
Рис.1. Журнал, где была опубликована статья(слева) и заголовок статьи(справа)
В своей работе сотрудники лаборатории впервые показали применимость метода высокоразрешающей рентгеновской томографии для контроля качества рентгеновских линз и оптических систем на их основе. Метод является универсальным, он применим для контроля как качества изготовления рентгеновских линз и систем на их основе, так и дефектности материала линз, влияющей на качество работы рентгеновской оптики.
Рис. 2. SEM изображение алюминиевой преломляющей линзы, томографическое восстановление.
Фокусное расстояние F рассмотренной системы линз определяется показателем преломления материала линзы для заданного диапазона длин волн рентгеновского излучения, радиусом кривизны преломляющих поверхностей линзы и числом линз в системе: F = R/(2Nδ), где R – радиус кривизны поверхности углубления (в вершине параболы), δ – декремент показателя преломления, N – число линз.
На современном этапе производства рефракционных линз существует ряд задач, которые необходимо решить для обеспечения идеальных оптических характеристик данного вида оптики. На качество рефракционных линз прежде всего влияют геометрические характеристики: соосность, расстояние между преломляющими поверхностями и качество (совершенство) формы преломляющих поверхностей. Помимо внутренней структуры материала, на качество линзы влияют неоднородность внутренней структуры, которая формируется в процессе производства материала, изготовления и конечной обработки линзы Поэтому для усовершенствования данных рентгенооптических систем и внедрения для их производства новых материалов требуется развитие метрологических методов оценки геометрических характеристик и качества преломляющей поверхности линз, наличия и размера дефектов различной природы макро- и микроструктуры материала.
Для осуществления контроля параметров линз в данной работе использована рентгеновская томография высокого разрешения (High Resolution X-ray Computed Tomography), обеспечивающая оценку геометрических характеристик с погрешностью, существенно меньшей 10 мкм. Данный метод позволяет осуществлять неразрушающий контроль неоднородностей материала линз с одновременным анализом формы и геометрических параметров: профиля линз и соосности преломляющих поверхностей.
Апробированный метод позволяет оперативно контролировать технологический процесс изготовления рентгеновской оптики. Это открывает реальную перспективу для дальнейшего его совершенствования как метрологического инструмента в технологии производства высококачественной рентгеновской оптики, удовлетворяющую требованиям современных синхротронов и лазеров на свободных электронах.
