Метрология

Первая преломляющая рентгеновская линза представляла собой набор цилиндрических отверстий в алюминиевом блоке (рис. 1а). Такая линза неплохо фокусировала, но обладала сильными аберрациями. Решение данной проблемы предложил Бруно Ленгелер (Bruno Lengeler) – профессор из Аахенского университета (Германия), который изготовил преломляющие линзы с параболическим профилем методом штамповки. Процесс отладки технологии изготовления линзы с теоретически правильным параболическим профилем потребовал развития метрологических методов и подходов диагностики оптических элементов.

Изначально качество преломляющей оптики оценивалось с помощью метода рентгеновской микроскопии, когда с помощью линзы передавалось изображение тестового объекта (рис. 2 а) которое сравнивалось с зарегистрированным изображениям на детекторе. Наличие несоответствий изображений исходного объекта и полученного в рентгеновском микроскопе (рис. 2 б) указывало на наличие дефектов в линзе (аберраций) и необходимости улучшения технологии изготовления оптических элементов.

Другим дополнительным подходом характеризации качества оптики является метод ножевого сканирования, когда с помощью преломляющих линз передается изображение источника в геометрии уменьшения и оцениваются его форма и размеры. Вышеописанные подходы позволили достаточно быстро повысить качество преломляющих линз. Сегодня разрешение рентгеновского микроскопа с применением преломляющих линз приблизилось к 100 нм, но эта граница не является пределом для данного вида оптики. Дальнейшее улучшения разрешения составных преломляющих линз (CRL) возможно только при использовании высокоразрешающих и более чувствительных методик. Линзы с малыми радиусами закругления (R = 0,5÷0,05 мкм) уже не могут быть исследованы на оптических микроскопах и профилометрах. Для решения задач диагностики качества профиля преломляющей линзы сегодня используется высокоразрешающая радиография (рис. 3 а) и томография, а также методы электронной микроскопии (рис. 3 б).

На оптические свойства преломляющей линзы кроме формы профиля существенное влияние оказывает материал из которого изготавливается оптический элемент. Поиск боле совершенных материалов и методов их исследования сегодня является актуальной задачей.