Формирование поверхностей заданного профиля методами термопластического и упругого изгиба и нанесение на них многослойных наноструктур для систем управления рентгеновским излучением
Исторически оптика жесткого рентгеновского излучения (РИ) стала развиваться раньше, чем оптика мягкого РИ. Начиная с опытов Лауэ (1912 г.) в качестве отражающих элементов применялись плоские, а затем и изогнутые кристаллы. Для жесткого РИ и в настоящее время эти элементы являются основными для формирования рентгеновских пучков. Для достижения максимальной светосилы кристаллических отражателей… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Методы изготовления поверхностей для рентгеновских отражателей
- 1. 1. Методы упругой деформации стеклянных пластин
- 1. 1. 1. Метод корректирующей обрезки
- 1. 1. 2. Метод корректирующей обрезки в двухслойной системе
- 1. 2. Методы пластической деформации
- 1. 2. 1. Деформация под действием локального нагрева
- 1. 2. 2. Деформация в однородном температурном поле
- 1. 3. Методы репликации
- 1. 3. 1. Репликация на тонкие пластины
- 1. 3. 2. Изготовление полимерных реплик
- 1. 4. Методы контроля формы поверхности
- 1. 4. 1. Контактный метод
- 1. 4. 2. Бесконтактный метод
- 1. 1. Методы упругой деформации стеклянных пластин
- 2. 1. Метод магнетронного напыления
- 2. 2. Метод импульсного лазерного напыления (ИЛН)
- 2. 2. 1. Исследование физических процессов, лежащих в основе ИЛН
- 2. 2. 2. Оптимизация процесса ИЛН МС
- 2. 3. Методы диагностики МС
- 2. 3. 1. Диагностика несовершенств МС
- 2. 3. 2. Диагностика распределения периода вдоль поверхности МС
- 2. 3. 3. Диагностика коллиматоров жесткого рентгеновского излучения
- 2. 4. Отжиг МС металл- углерод
- 3. 1. Оптимизация изолированного зеркала
- 3. 1. 1. Геометрическая оптика параболического зеркала
- 3. 1. 2. Распределение плотности мощности излучения в сечении выходного пучка
- 3. 1. 3. Мощность выходного излучения
- 3. 1. 4. Оптимальная длина зеркала
- 3. 1. 5. Расходимость пучка. Рабочая зона зеркала
- 3. 2. Оптимизация системы скрещенных зеркал
- 3. 2. 1. Два типа скрещенных систем
- 3. 2. 2. Мощность выходного пучка
Формирование поверхностей заданного профиля методами термопластического и упругого изгиба и нанесение на них многослойных наноструктур для систем управления рентгеновским излучением (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Актуальность темы
.
Рентгеновская оптика широко применяется практически во всех естественных науках и в различных областях техники. Такие области знаний, как рентгеновская астрономия, физика плазмы, строение вещества, элементный анализ, строение биологических объектов немыслимы без использования рентгеновской оптики, равно как и такие новые направления, как рентгеновская микроскопия и рентгенолитография с ожидаемым разрешением 1-Й 0 нм, открывающие большие перспективы в развитии приборостроения, компьютерных технологий и пр.
Рентгеновское излучение (РИ) — это коротковолновое электромагнитное излучение, лежащее в диапазоне длин волн Х= 0,01+30 нм (или энергетическом интервале А- 40 эВ+140 кэВ), который принято подразделять на жесткий (X-0,01+0,25 нм), мягкий (А,= 0,25+1 нм) и ультрамягкий (к= 1+30 нм).
В принципе, оптические элементы, применяемые в рентгеновском диапазоне те же, что и для видимого диапазона — это отражающие, преломляющие элементы и зонные Френелевские пластинки. Специфика рентгеновского диапазона состоит в том, что в нем, во — первых, показатель преломления почти всегда меньше единицы и очень мало от нее отличаетсяво — вторых, поглощение излучения значительно во всем диапазоне и уже на длинах волн А."0,1 нм даже для наиболее легких элементов длина поглощенияпорядка нескольких миллиметров и быстро уменьшается с ростом длины волны и атомного номера. По этой причине изготовление светосильных преломляющих элементов становится чрезвычайно сложной задачей. Светосила зонных пластинок также мала, из-за технологических ограничений на размер последней зоны. И те и другие элементы, однако, чрезвычайно привлекательны и удобны для практических применений и широко используются в разнообразных рентгенооптических схемах. Исследователи интенсивно работают над увеличением их разрешающей способности и светосилы. Последняя проблема решается для преломляющих элементов путем их ступенчатого профилирования, не меняющего фазу волны, но уменьшающего поглощение по мере удаления от оптической оси [1]. Для увеличения светосилы френелевских линз их делают составными [2]. В диссертационной работе рассматривается отражающая рентгеновская оптика, обладающая наибольшей светосилой.
Исторически оптика жесткого рентгеновского излучения (РИ) стала развиваться раньше, чем оптика мягкого РИ. Начиная с опытов Лауэ (1912 г.) в качестве отражающих элементов применялись плоские, а затем и изогнутые кристаллы. Для жесткого РИ и в настоящее время эти элементы являются основными для формирования рентгеновских пучков. Для достижения максимальной светосилы кристаллических отражателей, отражающая поверхность должна иметь форму фигуры вращения логарифмической спирали вокруг оси, соединяющей ее фокус и область «фокусировки». В частном случае, когда логарифмическая спираль является окружностью — это известные схемы Иоганна [3], или, для точной фокусировки, Иоганнсона [4]. Разновидностью схемы Иоганна, обеспечивающей почти точную фокусировку, является ступенчатый кристаллический дифрактор [5,6]. Кристалл в этих схемах должен быть изогнут в двух плоскостяхдвоякоизогнутым. Проектировщики оптических схем обычно стремятся к схемам нормального падения, поскольку их светосила максимальна (или аберрации минимальны), однако для заданной длины волны далеко не всегда можно подобрать кристалл с необходимым периодом для реализации схемы нормального падения. Из-за высокой селективности кристаллов требования на точность формы изогнутого кристалла достаточно высокие: Дф = ф-фр «10−4-И 0−6 радиан, где ф и фр — локальные углы касательной к отражающей и к расчетной поверхности. Изгиб кристаллов с такой точностью является достаточно сложной технологической задачей.
Кроме дифракции на кристаллах, для фокусировки РИ начиная с 1929 г. [7] применяются отражатели на эффекте полного внешнего отражения (ПВО), открытого Комптоном [8]. Поскольку показатель преломления в рентгеновском диапазоне п<1, лучи практически полностью отражаются при скользящих углах падения, меньших критического @с (типичные значения 0С для жесткого диапазона РИ ©-с = 0,002^-0,01 рад). Из-за малых значений ©-с светосила их невелика. Особенностью таких элементов является то, что они отражают излучение в широком диапазоне длин волн.
Заметным прорывом в увеличении светосилы оптики скользящего падения стало появление в семидесятых годах технологии напыления многослойных структур (МС) [9]. Институт физики микроструктур РАН является одним из первых мировых центров (самым крупным в нашей стране), где были разработаны [10] и продолжают успешно развиваться ряд технологий напыления многослойных структур. Физические принципы многослойной оптики впервые сформулированы в работах [63,64].
МС представляют собой интерференционные покрытия (по аналогии с видимой областью), состоящие из чередующихся слоев материалов с различной оптической плотностью. Достигнутые на сегодня минимальные периоды таких структур, при которых коэффициенты отражения находятся на ^ уровне десятков процентов, равны с1т1П~ 1,3-^1,5 нм. Характерные углы скольжения лучей, отраженных от таких структур примерно на порядок превышают ©-с Соответственно и светосила таких отражателей на порядок больше. Одним из главных преимуществ таких зеркал по сравнению с кристаллами, является возможность изготовления МС с переменным периодом, что позволяет создавать принципиально новые светосильные рентгеновские отражатели с произвольной формой поверхности [59,60,97] в широком диапазоне длин волн А," 0,05н-2,5 нм. Кроме того, они имеют значительные преимущества в светосиле, по сравнению с кристаллами, при работе с непрерывным рентгеновским спектром — их интегральный коэффициент отражения на один — три порядка больше из-за меньшей спектральной селективности (А&Аап© «0,05-Ю, 005).
В ультрамягкой области РИ кристаллы (за исключением молекулярных кристаллов и Ленгмюровских пленок) становятся непригодными для формирования рентгеновских пучков. Область длин волн А," 1ч-2,5 нм является самой сложной для формирования пучков, поскольку в этом диапазоне невозможно создание отражающей оптики нормального падения (кристаллы уже, а МС еще не годятся для использования). В этой области используется только отражающая оптика скользящего падения на ПВО или наклонного падения на МС. В области А," З-ьЗО нм в основном используется оптика нормального падения на МС. Здесь необходимо подчеркнуть одно важное преимущество МС по сравнению с кристалламивозможность изготовления МС с любым наперед заданным периодом, что позволяет легко создавать оптику нормального падения для любой длины волны.
Отражатели на многослойных структурах имеют ряд явных преимуществ по сравнению как с кристаллами, так и с отражающими элементами на ПВО и наилучшим образом подходят для формирования рентгеновских пучков. Они могут использоваться для коллимации рентгеновского излучения (параболоиды), масштабного переноса изображения (эллипсоиды), в качестве осветительных систем (логарифмическая спираль) и т. д. В зависимости от типа рентгеновского источника (линейный или точечный) выбирается форма отражателя (соответственно цилиндр или фигура вращения нужной кривой вокруг оптической оси).
Основная задача, которую мы ставили в данной работе — разработка методов изготовления отражателей на МС. Однако, методы, которые были нами разработаны для решения этой задачи, оказались достаточно универсальными и пригодными для создания отражателей других типов (ПВО, кристаллы).
В настоящее время во многих странах ведутся интенсивные работы по созданию рентгеновских отражателей с весьма совершенной формой поверхности, обеспечивающей дифракционный предел разрешения («10 нм). Соответствующее этому отклонение локального угла к отражающей.
7 -8 поверхности от расчетного значения не должно превышать Д<�р" 10″ -И 0″ радиан при фокусных расстояниях 100-=-1000 мм. Дополнительным требованием, которое превращает проблему изготовления таких поверхностей из сложной в очень сложную, является требование крайне малой величины микрошероховатости поверхности а"0,2-^0,5 нм.
Однако для большинства лабораторных применений требования к форме отражающей поверхности значительно ниже из-за конечного размера источников. Учитывая, что большинство лабораторных источников РИ имеет размер Ь"1(Ы00 мкм при характерных размерах установки Ь"100-И000 мм, требования на точность формы поверхности: Дф<�Ь/2Ь"5- 10″ 5радиан.
Цели и задачи диссертационной работы.
Целью данной работы является разработка технологии изготовления рентгеновских отражающих элементов с цилиндрической и двоякоизогнутой формой поверхности для диапазона длин волн А," 0,05+30 нм с отклонением локального угла к отражающей поверхности от расчетного значения Дср<�Ь/2Ь"5 • 10″ 5—радиан. Широкий набор предложенных в работе методов позволяет изготавливать рентгеновские отражатели различных типов: кристаллические отражатели, отражатели на эффекте ПВО, отражатели на МС.
Процесс изготовления рентгеновских отражателей состоит из двух стадий, а) Формирование поверхности нужной формы с субнанометровыми микрошероховатостями. б) Нанесение на такие поверхности многослойных структур с заданным распределением периода по поверхности.
Отсюда следуют и основные задачи диссертационной работы:
1). Исследование процессов упругого и термопластического течения стекла. Изучение особенностей процесса репликации поверхности шаблона полимерными материалами и тонкими пластинами. Разработка, на основе проведенных исследований, методов формирования поверхностей заданной формы (Аф<5−10″ 5 радиан) с микрошероховатостью <т"0,2+0,5 нм.
2). Разработка методов контроля формы поверхности и изготовление соответствующего оборудования.
3). Исследование процессов магнетронного и импульсного лазерного напыления. Развитие этих методов для нанесения многослойных структур с заданным распределением периода по поверхности зеркала d (x, y).
4). Разработка методов контроля распределения периода d (x, y) и диагностики несовершенств МС.
Научная новизна.
1. На основании теории упругости и термопластического течения твердых тел предложены новые методы формирования цилиндрических поверхностей с различной формой направляющей цилиндра (эллипс, парабола, гипербола, логарифмическая спираль и др.) и двоякоизогнутых поверхностей с отклонением локального угла к поверхности от расчетного Лср < 5 10″ 5 рад. Оригинальность разработанных методик изгиба плоских образцов состоит в учете индивидуальных неоднородностей образцов (неоднородности геометрических размеров, упругих или пластических свойств по длине образца), определяемых из предварительно проведенных измерений их формы. Последующий изгиб образцов, с учетом таких неоднородностей, позволяет получить точность формы поверхности в несколько раз лучшую, чем традиционными методами.
2. Разработаны два новых репликационных метода. В первом, в качестве материала реплики, впервые предложено использовать полимеры акрилового ряда. Свойства полученных полимерных поверхностей изучены методами атомно — силовой микроскопии и рассеяния рентгеновских лучей. Установлено, что поверхности имеют микрошероховатость на атомном уровне и хорошо воспроизводят форму шаблона.
Во втором предложена методика репликации формы шаблона на тонкие пластины. Она основана на временной фиксации формы пластины силами Ван-Дер Ваальса (оптический контакт). Методика позволяет формировать как кристаллические, так и аморфные. поверхности с субнанометровой микрошероховатостью.
3. Впервые процесс импульсного лазерного напыления применен для напыления многослойных структур. Экспериментально изучены отдельные стадии процесса (образование лазерной плазмы, ее разлет в вакуум и взаимодействие с подложкой) для типичных режимов напыления МС. Предложены оригинальные методы диагностики нейтрального компонента лазерной плазмы, основанные на регистрации резонансного поглощения света и анализе толщины осажденной на вращающийся диск пленки.
На основании проведенных исследований выработаны рекомендации по оптимизации параметров процесса напыления и выбору схем напыления для получения многослойных структур наилучшего качества, и, в конечном итоге, разработаны соответствующие технологии лазерного напыления МС, в том числе МС с изменяющимся вдоль поверхности периодом.
Развиты оригинальные методики определения параметров реальных МС. Первая методика позволяет определять несовершенства, возникающие при напылении МС: реальные плотности материалов слоев, величину размытия границы раздела между слоями и флуктуаций периода структуры. Она основана на Фурье — анализе кривой отражения рентгеновского излучения от МС в жесткой области А."0,1 нм. Вторая методика основана на анализе вторичных процессов (регистрация флуоресценции и фотоэлектронов) на специально приготовленных образцах в поле стоячей рентгеновской волны.
4. Для повышения точности измерения периода МС с большими градиентами периода (Ad/Ax > 0.05 нм/мм), развита методика измерений в мягкой рентгеновской области (А,=13 нм).
5. Изучены особенности процесса отжига МС на основе металл — углерод. Обнаружено, что отжиг при температурах 180^-350 С0 приводит к увеличению коэффициента отражения от МС и росту ее периода. Предложен возможный механизм такого поведения.
6. Для зеркал в форме параболических цилиндров и составленных из них скрещенных систем рассчитаны оптимальные параметры (длины зеркал и параметры парабол при заданных координатах начала системы и размеров выходного пучка) с учетом зависимости коэффициента отражения от периода МС. Показано, что при заданном расстоянии от источника излучения до начала зеркала (или системы скрещенных зеркал) и заданном размере выходного пучка существует оптимальная длина зеркала (или системы зеркал), обеспечивающая максимальную выходную мощность.
Практическая значимость.
1. Разработаны три группы методов изготовления изогнутых поверхностей: методы упругой и пластической деформации плоских пластин и репликовые методы. Совокупность разработанных методов позволяет изготавливать различные типы поверхностей цилиндрической и двоякоизогнутой формы.
2. Разработаны, изготовлены и успешно функционируют два стенда для измерения формы поверхности. Один стенд представляет из себя высокоточный профилометр (контактный) на индуктивных датчиках, включенных в дифференциальной схеме, позволяющий проводить измерение стрелки прогиба Ь (х) образцов длиной до Ь=140 мм с точностью АЪ=0Л мкм. Второй — оптический стенд (бесконтактный) позволяет проводить измерения локального угла <�р (х) к поверхности образцов, длиной до Ь=120 мм с точностью Л (р < 2 10″ 5 рад. Возможности стендов значительно превышают возможности аналогичного серийного оборудования и могут быть рекомендованы для применения в промышленности.
3. Созданы несколько типов автоматизированных установок импульного лазерного напыления, в том числе установки с пересекающимися плазменными пучками, в которых энергия частиц лазерной плазмы снижается, по сравнению с прямым напылением. Для защиты окна ввода лазерного излучения в камеру напыления используется защитная диафрагма. Для коррекции распределения периода вдоль уже изготовленных многослойных структур металл — углерод применяется локальный отжиг структур. Подобные установки напыления были внедрены в нескольких организациях в нашей стране и за рубежом.
4. Методика расчета оптимизираванных зеркал в форме параболического цилиндра активно используется на практике при изготовлении конкретных зеркал и скрещенных систем.
5. Изготовленные разработанными нами методами образцы рентгеновских зеркал в форме параболического цилиндра, нашли применение в качестве коллиматоров излучения рентгеновской трубки. В области длин волн нм. Их использование в стандартных дифрактометрах позволило увеличить эффективность отбора излучения рентгеновской трубки в 20+100 раз. Для фокусировки излучения линейного фокуса в этой области спектра изготовлено несколько типов рентгеновских зеркал в форме эллиптического цилиндра. Для коллимации излучения точечного фокального пятна изготовлены скрещенные системы типа Киркпатрика — Баеза.
Апробация результатов.
Результаты диссертационной работы докладывались на 22-х российских и международных конференциях и рабочих совещаниях:
6 Всесоюзной конф. по нерезонансному взаимодействию излучения с веществом. Паланга. 1984;
7 Всесоюз. Конф. ВУФ-86. Эзенниеки (Латв. ССР). 1986;
9 Всесоюзной конф. «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» Таллин. 1987;
14-Всесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии. Ленинград, 1988;
10 Всесоюзного совещания по кинетике и механизму химических реакций в твердом теле. Черноголовка, 1989;
2 European Conf. «Progress in x-гау synchrotron radiation research». Roma, 1989;
Международный симпозиум «Коротковолновые лазеры и их применение» Самарканд, 1990;
5-Всесоюзное Совещание по диагностике высокотемпературной плазмы. Минск, 1990;
XV Intern, confer, on X-Ray and Inner-Spell Processes. USA, July, 1990;
XII Всесоюзной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники», Новгород, 1990; 4 Всесоюзной конференции «Проблемы оптической памяти». Телави, 1990; 14 Международной конфер. по когерентной и нелинейной оптике. (КиНО.
91),.
С.-Петербург, 1991;
Intern. Symposium Nanostructures: physics andtechnol., S.-Petersburg, 1993; Europhysics Industrial Workshop EIW-9 «Nanometer-Scale methods in X-ray.
Technology". Netherlands, Eindhofen, 1993; Intern. Simpos. «Nanostructures: physics and technology», S.-Petersburg, 1994; International Conference «Interference phenomenci in X-ray scattering», Moscow, Russia, 1995;
IX International conference on nonresonant laser radiation — matter interaction, S.-Petersburg, 1996;
Рабочие Совещ. «Рентгеновская оптика 1998; 2002». H. Новгород. 1998;2002.
Публикации.
Результаты диссертационной работы отражены в научных статьях в отечественных и зарубежных журналах, сборниках трудов, в авторских свидетельствах. Всего по материалам диссертации опубликовано 67 работ, из них 33 журнальных статьи, 8 публикаций в трудах конференций, 2 авторских свидетельства, 24 тезиса докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации
.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 126 страниц. В диссертации содержится 46 рисунков.
Список литературы
включает 97 наименований.
Основные результаты работы.
1. Разработаны оригинальные методы термопластического и упругого изгиба плоских стеклянных пластин для формирования цилиндрических поверхностей с различной формой направляющей цилиндра (эллипс, парабола, гипербола, логарифмическая спираль и т. д.). Точность изготовления поверхностей (отклонение локального угла к поверхности от расчетного) составляет Аср=25−10−5 радиан и вполне удовлетворительна для многих применений. Образцы, изготовленные этими методами, могут использоваться как в качестве шаблонов для изготовления с них реплик, так и в качестве рентгеновских зеркал (после нанесения на них пленок или МС).
2. Разработаны два оригинальных репликационных метода формирования поверхностей для рентгеновских зеркал. В первом методе рабочей поверхностью реплики служит тонкая (~100-?-500 мкм) пластина глубокой полировки. В случае применения кристаллических пластин, они могут непосредственно использоваться в качестве отражателей для формирования пучков в жестком рентгеновском диапазоне. Во втором методе рабочей поверхностью служат полимеры акрилового ряда, повторяющие форму и микрошероховатость (на атомном уровне) поверхности шаблона. Оба метода позволяют формировать поверхности как цилиндрической, так и двоякоизогнутой формы. Точность изготовления поверхностей Аф=2-^5−10−5 радиан. Нанесение на поверхности, изготовленные обоими методами, многослойных структур позволяет использовать полученные элементы в качестве зеркал для формирования рентгеновских пучков в мягкой или жесткой области спектра.
3. Разработан метод импульсного лазерного напыления пленок. Этот метод впервые применен для нанесения многослойных структур. Метод весьма эффективен для напыления структур металл — углерод, а также при напылении структур, в состав которых^входят магнитные, редкие и дорогие материалы. Проведены детальные исследования процессов разлета и взаимодействия лазерных частиц с подложкой. Предложены оригинальные методики для изучения энергетического рапределения нейтральной компоненты лазерной плазмы. Выработаны рекомендации по оптимизации условий напыления (режимов лазерного испарения, геометрии и схем напыления) для получения наилучших характеристик многослойных структур. Развита методика определения параметров МС, позволяющая определять толщины слоев, отклонение плотностей материалов слоев от табличных Исследованы особенности отжига МС металл-углерод. Предложено использовать процесс отжига для коррекции периода таких структур.
4. Теоретически исследован вопрос об оптимизации многослойных рентгеновских зеркал в системах параболических цилиндров. Изучены зависимости мощности выходного пучка рентгеновского излучения от параметров параболических зеркал (и составленных из них скрещенных систем) с учетом зависимости коэффициента отражения многослойных структур от локального периода. Установлено, что при заданном расстоянии от источника излучения до зеркала (системы), существует оптимальная длина последнего (оптимальные длины зеркал в системе), обеспечивающая максимальную выходную мощность. Определены условия, при которых оптимальными являются симметричные или асимметричные скрещенные системы.
5. На основании предложенных методов формирования поверхностей и методов напыления многослойных структур разработана технология изготовления рентгеновских зеркал цилиндрической и двоякоизогнутой формы на различные участки рентгеновского спектра. Изготовлены и исследованы образцы зеркал цилиндрической формы, составленных из них скрещенных систем типа Киркпатрика-Байеза и зеркал сферической формы. Зеркала в форме параболического цилиндра применены для коллимации излучения рентгеновской трубки в серийных рентгеновских дифрактометрах. Их применение позволяет увеличить эффективность сбора излучения трубки в 20−100 раз. Эллиптические цилиндры применены для фокусировки жесткого рентгеновского излучения в стандартных приборах рентгенофлуоресцентного элементного анализа.
Вклад автора в проведенные исследования.
Основные научные результаты, представленные в диссертации, получены автором лично. В совместных работах он принимал активное участие в постановке задач, разработке экспериментальных методик, проведении экспериментов, теоретических расчетах и в обсуждении полученных результатов.
Автору принадлежат основные идеи представленных методов изготовления поверхностей и методов контроля их формы [А1-А12]. Он принимал определяющее участие как в теоретическом обосновании, так и в практической реализации этих методов.
В работах по исследованию процессов лазерного испарения, разлета и взаимодействия лазерной плазмы с поверхностью подложки автор принимал активное участие в постановке и проведении экспериментов и в обсуждении полученных результатов [А13-А24]. Им предложен ряд оригинальных методов диагностики нейтральной компоненты лазерной плазмы (резонансное поглощение света, осаждение пленки на вращающийся диск). Он принимал активное участие в разработке технологии импульсного лазерного напыления многослойных структур. С целью стабилизации процесса напыления им предложено применять для защиты оптических элементов диафрагму, значительно снижающую запыление окна ввода излучения лазера [А22]. Этот способ был защищен авторским свидетельством [А21].
Автор принимал участие в серии исследований по диффузии материалов при отжиге многослойных структур металл-углерод и в обсуждении полученных результатов [А35-А40,А42,А43]. Для получения однородного распределения температуры по образцу им, в частности, предложено проводить вакуумный отжиг образцов в ванне расплавленного металла [АЗ 5].
Автором лично изготовлено большое число образцов многослойных рентгеновских зеркал плоской, цилиндрической и сферической формы [А1-А12,А22-А43]. Такие зеркала применялись в приборах рентгенофлуоресцентного анализа, в рентгеновских спектрометрах и спектрографах для диагностики высокотемпературной плазмы.
Автор принимал участие в разработке методик определения реальных параметров МС методами малоуглового рассеяния рентгеновских лучей [А26] и Оже спектроскопии с одновременным ионным травлением [А25]. На основе изготовленных автором специальных образцов, совместно с сотрудниками Института кристаллографии РАН, были проведены исследования до определению реальных параметров пленок нанометровой толщины «методом стоячих рентгеновских волн [А27-АЗЗ].
Список литературы
- B.B. Аристов, В. А. Юнкин, Л. Г. Шабельников и др.// Поверхность. 2000. № 1. с.77−81.
- В.В. Аристов, М. В. Григорьев, A.A. Исоян и др.// Поверхность. 2002. № 1. с.48−50.
- Johann H.H. Zs. F. Phys. 69.185(1931).
- Johannsson Т. Zs. F. Phys. 82. 507(1933).
- Marcelli A., Soldatov A.V., Mazuritsky M.I. Patent UE Nr. 97 830 282.6−220 deposited on 11.06.97 (submitted also to Japan Nr. 339 424/97 and USA Nr. 09/63 482).
- Мазурицкий М.И., Солдатов A.B., Ляшенко B.JI. и др. Письма в ЖТФ, 2001. Т.27. B. I С. 22.
- Jentsch F. Optische Versuche mit Rontgenstrahlen// Phys. Zeit. 1929. B.30. S.268−273.
- Kompton A.H. The total reflection of X-ray// Phil. Mag. 1923. V.45. N270 PI 1 211 131.
- Spiller E. Low-less reflection coating using absorbing materials. Appl. Phys. Lett. 1972.V.20. N89. P.365.
- Gaponov S.V., Gusev S.A., Luskin B.M., Salashchenko N.N. Long wawe x-ray radiation mirrors. Opt. Commun. l981. V.38. P.7.
- Зеркальная рентгеновская оптика. Под ред. A.B. Виноградова. Л. Машиностроение. 1989. 462 с.
- Preston F/W/ The Theory and Desigh of Plate Polishing Machines. The Journal of the Society of Glass Technology. 1927. N11. P.214−256.
- Чикин A.A. Отражательные телескопы. Пб., Издательство русского общества любителей мироведения. 1915. 128 е.
- Максутов Д.Д. Изготовление и исследование астрономической оптики. М.-Л. Гостехиздат. 1948.280 с.
- Русинов М.М. Несферические поверхности в оптике. Расчет, изготовление и контроль. М. Недра. 1973. 296 с.
- Семибратов М.Н., Ефремов A.A. Формообразование асферических поверхностей. М. МВТУ. 1976. 61 с.
- Заказнов Н.П., Горелик В. В. Изготовление асферической оптики. М. Машиностроение. 1978. 246с.
- N.I.Chkhalo, M.V. Fedorenko, Е.Р. Rruglyakov at al. Ultradispersed diamond powders of detonation nature for polishing X-ray mirrors.// NIM. A359. 1995. 155 156.
- Кузичев В.И. Особенности технологии изготовления высокоточных асферических поверхностей методом вакуумной асферизации. «Оптико-механическая промышленность», 1965. N9, с. 36−40.20. Патент США N 3 587 195.21. Патент США N 3 589 996.22. Патент США N 3 589 071.
- Herzinger G. Feinarbeitung mit Laserstrahlen. «Technische Rundshau», 1973,65, N 38, pp. 13−15.
- Франция, заявка N 2 160 396, 1973.
- Schroeder J.В., Dieselman H.D., Douglass J.W. Technical Feasibelaty of Figuring Optical Surface by Ion Polishing. Applied Optics, 1971, V.10, N2, pp. 295−299.
- Цеснек JI.C., Сорокин O.B., Золотухин A.A. Металлические зеркала. М. Машиностроение, 1983.
- Wilsin R. The ultraviolet astronomy mission LYMAN/ Proc. ESA Workshop «New Insightes in Astronomy «. ESA SP-263. 1986. Pp. 533−549.
- Taylor J.S., Syn C.K., Saito T.T. et al. Surface finish measurement of diamond-turned electroless-nickel plated mirrors. Opt. Eng., 1986, У.25, N.9, pp. 1013−1020.
- Ehrenberg W / X-ray optics // Nature. 1974. V160. N 4062. P. 330−331
- Cohen L.M., Fabricant D.C., Gorenstein P. Desighn, analysis, fabrication and test of the LAMAR protoflight mirror assembly // Proc. Soc. Of Photo-Opt. Instrum. Eng. 1986. V. 691. P. 189−195.
- Gorenstein P., Gursky H., Harnden F.R. Large area soft X-ray imaging system for cosmic X-ray stadies from rockets // IEEE Tras. On Nucl. Sci. V. NS-22. P. 616 619.
- Davelaar J., Bleecer T.A.M., Deerenberg A.T.M. Structural and spectral soft X-ray features in the lupus region // Astrphys. J. 1979. V 230. N2. Pt.l. P. 428−433.
- Мартин JI. Техническая оптика. М., Физматгиз, 1960,424 с.
- Home D.F. Optical Production Technology. New York, Стапе, Russak and Company, Inc., 1972, 569 p.
- Заказнов Н.П. Специальные вопросы расчета и изготовления оптических систем. М. Недра. 1967. 124 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теория упругости.//М."Наука». 1965.203с.
- Антонов Э.А., Кондратьев Ю. Н. Изготовление асферических оптических деталей методом моллирования. Оптико-механическая промышленность. 1972. N7. С.52−54.
- Антонов Э.А., Куркин В. П., Серков М. Н. Контроль изгиба стекла на завершающей стадии процесса моллирования оптических деталей. Оптико-механическая промышленность. 1976. N4. С.77−84.
- Штандель С.К. Изготовление параболокругового отражателя для маячной системы кругового обзора. Оптико-механическая промышленность. 1975. N10. С.60−64.
- Голостенов Г. А., Штандель С. К. Отражатели для осветителей кинопроекторов со смещенными относительно оптической оси полуэллипсоидами и методика их получения. Оптико-механическая промышленность. 1969. N8. С.41−45.
- Antrim W.D., Hall K.L. X-ray telescopes. Proc. Soc. Of Photo-Opt. Instrum. Eng. 1974. V.44. P.15−34.
- Hudec R., Valnicek B. Development of X-ray mirrors for high-energy astrophysics in Chechoslovakia. Adv. Space Res. 1984. V.3 N10−12. P545−547.
- Hudec R., Valnicek B. New methods in development of X-ray optics for plasma diagnostics of laser-produced plasma. Proc. IAU Coll. N86: The 8-th Int. Coll. On EUV and X-ray Spectroscopy of Astroph. And Lab. Plasmas. Washington. 1984.
- Ulmer M.R., Purcell W.R., Loughlin J.E. Electroform replication used for multiple X-ray mirror production. Appl. Opt. 1984. V.23 N.23. P. 4233−4236.
- Van Speybroeck L.P. X-ray mirror technology in AXAF era. Proc. Soc. Of Photo-Opt. Instrum. Eng. 1984. V.493. P.44−53.
- Fawcett S.c., Engelhaupt D. Development of Wolter I X-ray optics by diamond turning and electrochemical replication. Precision Engineering. 1995. V., 17. 290 297.
- Ahmad A., Engelhaupt D., Feng C., Li Y. Design and fabrication of low-cost X-ray mirrors. Optics and Laser Technology. 1996. V28. P. 555−560.
- Priedhorsky W. Epoxy replication for Wolter X-ray microscope fabrication. Low Energy X-ray Diagnostics. Ed. Attwood D.T., Henke B.L. 1981. P. 174−188.
- M.T.Gale Microelectronic Engineering, 34, p. 321, (1997).
- JO. P.R.Krauss, S.Y.Chou Appl. Phys. Lett., 71 (21), p. 3174, (1997).
- H.Schifit, C. David et al. Microelectronic Engineering, 53, p. 171, (2000).
- J.A.Rogers, Z. Bao, M. Meier et al. Synthetic Metals, 115, p. 5, (2000).
- Sakayanagy Y., Aoki S. Soft X-ray imaging with toroidal mirrors. Appl. Opt. 1978. V.17.N4. P.601−603.
- А.В.Бирюков, Д. Г. Волгунов, С. В. Гапонов и др. Исследование возможности получения сверхгладких подложек методом репликации эталонных поверхностей полимерными пленками.// Матер. Рабочего Совещ. «Рентгеновская оптика 2002». Н. Новгород. 2002. С. 237−240.
- Духопел И.И., Качкин С. С., Чунин Б. А. Изготовление и методы контроля асферических поверхностей. Л. Машиностроение. 1975.86с.
- Кривовяз Л.М., Пуряев Д. Т., Знаменская В. А. Практика оптической измерительной лаборатории. М. Машиностроение. 1974. 332 с.
- Максутов Д.Т. Изготовление и исследование астрономической оптики. М.-Л. Гостехиздат. 1948. 280 с.
- Русинов М.М. Несферические поверхности в оптике. Расчет, изготовление и контроль.
- Gobel Н., Paper 101. АСА Meeting, Pittsburg 1992.
- Shuster М., Gobel Н. J.Phys. D: Appl. Phys. 1995. 28. A270.
- Spiller E. Multilayer interference coatings for the vacuum ultraviolet. Proc. ICO-XI. Space Optics. Nat. Acod. Science. Washington. D.C. 1974. P. 525
- Underwood J.H., Barbee T.W. Synthetic Multilaers as Bragg Difiractors for X-rays and Extreme Ultraviolet: Calculations of Perfomance / Low energy X-ray diagnostics: Proc. Conf. Monterey. 1981. N.Y.: Amer. Instr. Phys. P.170−178.
- Виноградов A.B., Зельдович Б. Я. О многослойных зеркалах для рентгеновского и дальнего ультрафиолетового излучения. Оптика и спектроскопияю 1977. Т.42, с.709−719.
- Vinogradov A.Y., Zeldovich B.Ya. X-ray and far UV multilayer mirrors principle possibilities. Appl. Opt. 1977. V.16. P.89−96.
- Eastman J.M. Scattering by all- dielectric multilayer bandpass filters and mirrors for lasers, in Thin Solid Films// ed. G. Haas and M.H. Francombe. Acad. Press. N.Y. 1978. P. 167−225.
- Corneglio C.K. Scaler scattering theory for multilaier optical coating// J.Opt.Engen. 18.1979. P104−115.
- Spiller E., Rosenbluth A.E. Determination of thickness errors and boundary roughness from the measured perfomance of a multilayer coatings// Proc. SPIE. 563. 1985. P.221−236.
- Андреев A.B., Пономарев Ю. В. Динамические эффекты в диффузном рассеянии рентгеновских лучей от многослойных структур.//. Письма в ЖЭТФ. 1994. 60. С.857−860.
- Кожевников И. В,. Виноградов А. В. Отражение и рассеяние рентгеновских лучей от шероховатых поверхностей. .// Тр. ФИАН СССР. 1989. Т. 196. С.18−46.
- Кон В.Г. К теории отражения рентгеновских лучей многослойными зеркалами.// Материалы совещения «Рентгеновская оптика-2002», Нижний Новгород, 2002, с. 59−71.
- Андреев А.В., Звягин А.И.//Поверхность. 2000. № 1. С.55−58.
- Бушуев В.А., Сутынин ATM Поверхность. 2000. № 1. С.82−86.
- Fraerman А.А., Gaponov S.V., Genkin V.M., Salashchehko N.N.// Nucl. Instr. Methods Phys. Res. A. 1987. 261. P.91.
- Платонов Ю.Я., Полушкин Н. И., Салащенко H.H., Фраерман А. А. Рентгеноооптические исследования характеристик многослойных структур.// ЖТФ. 1987. Т.57.11. С. 2192.
- Митенин С.В., Фраерман А. А., Салащенко Н. Н. Определение параметров многослойных зеркал со сверхмалыми периодами.// Поверхность. 1999. № 1. С.159−161.
- С.И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. Действие излучения большой мощности на металлы.// М.: Наука, 1970,272 с.
- Ю.И. Дымшиц, В. Г. Неверов. Об измерении прозрачности плазменного факела в поле световой волны. //ЖТФ. 1977. Т.47. С. 174−182.
- R. Fabbro, J. Fournier, P. Ballard, D. Devaux, J. Virmont. Physical study of laser-produced plasma in confined geometry. // J. Appl. Phys. 1990. V.68. P.775−784.
- Б.В. Алексеев, B.A. Котельников. Зондовый метод диагностики плазмы.// М.: Энергоатомиздат, 1988, 240 с.
- J.M. Hendron, C.M.O. Mahony, T. Morrow, W.G. Graham. Langmuir probe measurements of plasma parameters in the late stages of a laser ablated plume. // J. Appl. Phys. 1997. V.81. P.2131−2134.
- A. Tselev, A. Gorbunov, W. Pompe. Spatio-energetical characteristics of laser plasma in cross-beam pulsed laser deposition. // Applied Surface Science. 1999. V.138−139. P.12−16.
- C.A. Гусев, K.A. Прохоров, E.H. Садова. Электронная микроскопия поперечных сколов многослойных зеркал Mo-Si.//Поверхность. 2000. № 1.С. 132−136.
- С.С. Андреев, С. В. Гапонов, С. А. Гусев и др. Оптимизация технологии изготовления многослойных зеркал Mo/Si. // Поверхность. 2001. № 1.С.66−73.
- Н.В.Востоков, М. Н. Дроздов, Д. В. Мастеров и др. Послойный элементный анализ многослойных структур Mo/Si методом оже-электронной спектроскопии.// Поверхность. 2001. № 1.С.43−47.
- T.W. Barbee, Jr. X-Ray Microscopy, ed. G. Schmahl and D. Rudolph (Springer, Berlin, 1984) p.144.
- Eziegler, Y. Lepetre, I.K. Shuller, E. Spiller. //Appl. Phys. Lett. V.48. No.20. 1986/
- Y.Lepetre et al.// J. Appl. Phys. 60, 2302 (1986).
- Z. Jiang et al.// J. Appl. Phys. 65, 196 (1989).j'
- V. Dupuis et all.// J. Appl. Phys. 68, 10 (1990).
- Y.A. Chernov, N.I. Chkhalo, M.V. Fedorchenko et al// J. Of X-Ray Science and Technology. V.5,389−395 (1995).
- Y.A. Chernov, N.I. Chkhalo, S.G. Nikitenko.// J. Phys. France. N.7. C2−669. (1997).
- N.I. Polushkin, N.N. Salashchenko.// Phys. Solid State. V.35(3). 302−305. (1993).
- A.B. Бессараб, С. В. Бондаренко, А. И. Зарецкий и др.//Поверхность. 2001 № 1. с.23−26
- Kirkpatrick P., Baez A.V.// J. Opt. Sos. Am., 1948, 38, p. 766.
- Thathchari Y.T.// Proc. India Acad. Sci. A, 1953, V.37, p.42.
- Wolter H.//Ann. Phys. (DDR), 1952, Bd. l0,№l S. 94−114.
- Gutman G. Et al// US Patent Document, Jan. 2000,6 014 423.
- Jensen P.L., Westergaard N.J. A thin foil high throughput X- ray telescope. Proc. ESA Workshop: Cosmic X-ray Spectroscopy Mission/ESA. SP-239. 1985. P. 183 187.
- AI А. Д. Ахсахалян, Б. А. Володин, Е. Б. Клюенков, З. А. Кожевникова,
- B.А.Муравьев, Н. Н. Салащенко, А. И. Харитонов. Изготовление многослойных рентгеновских цилиндрических отражателей.// Матер. Всеросс. Совещ. «Рентгеновская оптика». Н. Новгород. 1998. С. 189.
- А2 А. Д. Ахсахалян, Б. А. Володин, Е. Б. Клюенков, В. А. Муравьев, Н. Н. Салащенко, А. И. Харитонов. Изготовление многослойных рентгеновских цилиндрических отражателей.// Поверхность. 1999. Т.1.1. C.162−166.
- А18 А. Д. Ахсахалян, С. В. Гапонов, В. И. Лучин. О неустойчивости фронта испарения в условиях интенсивного поглощения плазмой лазерного излучения. //Известия АН СССР. Сер. Физическая. 1985. Т.49. С.776−778.
- А19 А. Д. Ахсахалян, С. В. Гапонов, В. И. Лучин, А. П. Чириманов. Угловое распределение разлетающейся в вакуум эрозионной лазерной плазмы. // ЖТФ. 1988. Т.58. С. 1885−1892.
- А20 В. П. Агеев, А. Д. Ахсахалян, С. В. Гапонов, А. А. Горбунов, В. И. Конов, В. И. Лучин. Влияние длины волны лазерного излучения на энергетический состав эрозионной плазмы. // ЖТФ. 1988. Т.58. С.930−935.
- А21 А. Д. Ахсахалян, Ю. Я. Платонов, Н. Н. Салащенко. Вакуумная установка для обработки изделий плазмой. // Авторское свидетельство № 1 589 914 от 01.05.90.
- A24 A.A. Gorbunov, W. Pompe, A. Sewing, A.D. Akhsakhalyan, S.V. Gaponov, N.N. Salashchenko, R. Dietsch, H. Mai, and S. Vulmar. Multilayer deposition and nanostructuring by laser methods. //Proceed. SPIE, 2777,107−118 (1996).
- A25 S.S. Andreev, A.D. Akhsakhalyan, M.N. Drosdov, N.I. Polushkin, N.N. Salashchenko. High- resolution Auger. depth profiling of multilayer structures Mo/Si, M0/B4C, Ni/C. //Thin Solid Films, v.263,1995, p.169−174.
- Т1 А. Д. Ахсахалян, C.B. Талонов, В. И. Лучин. О неустойчивости фронта испарения в условиях интенсивного поглощения плазмой лазерного излучения. //Тез. Докл. 6 Всесоюзной конф. по нерезонансному взаимодействию излучения с веществом. Паланга. 1984. С. 27.
- Т2 А. Д. Ахсахалян, С. А. Гусев, Ю. Я. Платонов. Многослойные рентгеновские зеркала для диапазона длин волн 25−44 А.//Тезисы локл.7 Всесоюз. Конф. ВУФ-86. Эзенниеки (Латв. ССР). 1986. С. 133.
- Т4 А. Д. Ахсахалян, Ю. Я. Платонов, H.H. Салащенко. Импульсное лазерное напыление многослойных зеркал.// Тез. Докл. 9 Всесоюзной конф. «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» Таллин. 1987. С. 7.
- Т6 А. Д. Ахсахалян, А. И. Кузьмичев, Ю. Я. Платонов, Н. Н. Салащенко. Многослойные зеркала для рентгенофлуоресцентного анализа легких элементов. //14-Вссесоюзное совещание по рентгеновской и электронной спектроскопии. Ленинград, 1988, т.1, с. 140.
- А.Д.Ахсахалян, Г. М. Генкин, Н. И. Полушкин, В. В. Иванов, Ю. Н. Ноздрин,
- H.Н.Салащенко. Магнитная анизотропия многослойных структур из сверхтонких пленок. //Тезисы докладов 4 Всесоюзной конференции «Проблемы оптической памяти». Телави, 1990, с. 102−103.
- Кино-91). С. Петербург. SWG9.
- N.N.Salashchenko, N.I.Polushkin, A.D.Akhsakhalyan, S.A.Gusev,
- A.Dorofeev. Nanometer- sized particles in X/C Layered Films (x=Ni, Fe.). //Abstr. of Inviten Lectures and cotributed Papers Intern. Symposium Nanostructures: physica and technol., S.-Petersburg, 1993, p.106.
- T24 А. Д. Ахсахалян. Изготовление цилиндрических и двоякоизогнутых рентгеновских отражателей// Матер. Рабоч. Совещ. «Рентгеновская оптика-2002». Н.Новгород. 2002. С. 79.
- В заключении хочу выразить благодарность научному руководителю H.H. Салащенко за полезнее советы, постоянное внимание и помощь в работе.
- Огромную благодарность выражаю C.B. Гапонову за грамотное и ненавязчивое руководство работами по исследованию лазерной плазмы.
- Выражаю большую благодарность Е. Б. Юшенкову за тесное сотрудничество и большую практическую пользу.
- Особую благодарность выражаю своим научным наставникам и коллегам: В. И. Лучину, В. А. Муравьеву, Ю. А. Битюрину.
- Выражаю благодарность Н. И. Чхало, A.A. Фраерману, А. Ю. Климову за многочисленные полезные дискуссии.
- Выражаю благодарность Б. А. Андрееву за большую помощь в оформлении работы.
- Выражаю благодарность всем своим многочисленным соавторам за творческую и теплую атмосферу сотрудничесва.
- От всей души благодарю своих ближайших коллег, а также весь коллектив института за доброжелательную атмосферу, плодотворное сотрудничество и помощь в работе.
- Отдельную благодарность выражаю официальным оппонентам A.B. Виноградову и C.B. Голубеву, а также коллективу ведущей организации ИПТМ РАН за интерес и внимание к работе.