Для формирования рентгеновского пучка используется два класса оптических элементов. Первые, имеющие осевую симметрию, способны преобразовать точечный источник в узкий осевой отрезок — аксиконы. При когерентном рентгеновском освещении параболический аксикон генерирует пучок Бесселя, распространяющийся вдоль оптической оси и кольцевой пучок, формирующийся в дальнем поле. Такие преобразования используются в областях со специальным освещением, а также при протяженных фокусированных пучках, например, в дифракции и визуализации, метрологии и диагностике источника.

Оптика формирования пучка

Вторые — многолинзовые интерферометры на основе преломляющей оптики. Они преобразуют падающее когерентное монохроматическое излучение в интерференционное поле, представляющее собой периодическое распределение интенсивности в пространстве. Интерферометры генерируют множество взаимно когерентных пучков, сфокусированных на некотором расстоянии. Размер фокальных пятен ограничивается лишь дифракционным пределом и может быть меньше десятков нанометров.

Оптика транспорта пучка

Для транспортировки пучка разрабатываются и изготавливаются автоматические системы фокусировки (трансфокаторы) на основе составных преломляющих линз из бериллия, алюминия и алмаза. Трансфокатор позволяет точно провести преколлимацию и префокусировку синхротронного излучения и доставить его в экспериментальную часть оптической схемы. За счет изменения количества линз в пучке с точностью до одной будет меняться фокусное расстояние с точностью в несколько сантиметров в широком энергетическом диапазоне.

Диагностика источника

Главным преимуществом данных методов является высокая эффективность в жестком диапазоне энергий (5-100 кэВ).

Ко второму методу относится фазовая диагностика источника с помощью щелей, дифракционных решеток, борной фибры, а также интерферометров на основе СПЛ. В интерферометрическом методе изображение формируется в виде интерференционных полос, по которым можно определить размер и степень пространственной когерентности источника, оценить расходимость генерируемого пучка СИ, а также получить фазовую структуру его волнового фронта.

Для диагностики источника используется два метода: прямой и интерферометрический. Первый позволяет сформировать прямое изображение источника при помощи составных преломляющих линз (СПЛ). Это позволяет определить размер источника, оценить его временную стабильность и получить пространственную структуру. Использование СПЛ позволяет получить увеличенное изображение источника, где параметр увеличения равен отношению расстояния от изображения до линзы к расстоянию от линзы до источника.

СПЛ является хроматической оптикой, следовательно меньший радиус кривизны параболы обеспечивает меньшее фокусное расстояние, позволяя получить большую числовую апертуру, а значит и большее пространственное разрешение, приближающееся к дифракционному пределу при сохранении высокой компактности объектива. За счет своей однородности, устойчивости к высоким нагрузкам и теплопроводности для изготовления данного вида оптики используется алмаз. Для формирования нужной формы и стыковки отдельных линз применяется метод ионно-лучевой литографии.

Микрооптика для рентгеновской микроскопии

Одиночные микролинзы имеют следующие параметры: апертура более 20 мкм, радиус менее 5 мкм, шероховатость профиля менее 100 нм, с отклонением от профиля менее 300 нм. С помощью микроманипуляторов линзы собираются в микрообъектив с разрешением менее 100 нм.

Новые методы исследований