Введение к работе
Актуальность темы
И (лучение мягкого рентпчювокого (MP) диапазона длин волн в настоящее время все шире применяется в научных исследованиях и технологии. Энергия MP фотонов совпадает с энергией связи внутренних атомных электронов, поэтому MP излучение используют для определения химического состава облучаемых образцов, характера химической связи, наличия ближнего порядка. В рентгеновском диапазоне лежит максимум излучения горячей плазмы, в связи с чем рентгеновское излучение оказывается естественным источником информации о физических процессах, протекадащх .в таких объектах как термоядерная плазма, Солнце, звезды и другие ас/грономические источники. В то же время лз-за высокой электронной.плотности лазерной термоядерной плазмы, лазерные и оптические методы диагностики могут применяться только для периферическихобластей с электронной плотностью N < 1020стп~3. В биологии и медицине рентгеновская микроскопия занимает по пространственному разрешению промежуточное место между оптической и электронной. Главным ее достоинством является возможность изучения влажных, непре.пари-рованных живых клеток и тканей. Речь идет об образцах, имеющих толщину единицы-десятки микрометров, то есть как раз порядка длины пробега MP фотона в веществе. Контраст видимого оптического излучения на таких толщинах мал, и необходимо окрашивание образцов. Электронная микроскопия имеет дело лишь с высушенными и препарированными объектами, на которые нередко необходимо напылять тонкий контрастирующий слой металла. В связи с этим, а также с малой длиной пробега электрона, (не больше десятых микрометра) электронная микроскопия дает информацию о тонком поверхностном слое образца. Наконец, чрезвычайно важна возможность получения естественного (без окрашивания и введения тяжелых элементов-меток) контраста между белками и водой. Такой контраст'достигается з области так называемого "водяного окна" 44А> А > 23А, где максимально различие коэффициентов поглощения углерода и кислорода - основных составляющих белков и воды. В технологии производства интегральных микросхем использова-
иие мягкого рентгеновского излучения - один из путей к увеличению степени интеграции и созданию чипов с размерами элементов 0.1 мкм и менее. Методы оптической литографии в этом случае становятся неприменимыми из-за эффектов дифракции, размывающих изображение шаблона. В настоящее время практически все специализированные синхротроны оснащены каналами для технологических работ но рентгеновской литографии. Кроме того, западные фирмы выпустили коммерческие литографические установки на основе микропинча и лазерной плазмы. Необходимо отметить, что именно развитие рентгеновской оптики за последнее десятилетие дало возможность гово-_ рить об активном приложении MP излучения для решения многих научных и технологических задач.
Цели работы ' .
1. Теоретическое рассмотрение возможности отражения от многослойного зеркала двух, заранее заданных длин волн.
-
Исследование причин имеющегося расхождения экспериментальных данных по коэффициентам отражения многослойных зеркал в жесткой и мягкой областях спектра.
-
Теоретическое исследование возможности создания эффективных короткопериодных зеркал для А <АА А.
-
Теоретическое исследование максимально дос.ижимых коэффициентов отражения зеркал для области длин волн 1000 - 1500 А за счет оптимизации состава и толщин слоев как периодических, так и непериодических многослойных структур.
Научная новизна
1. Предложены и исследованы новые рентгенооптические элементы - двухпериодньте многослойные зеркала. Исследованы их отражательные характеристики, проведен сравнительный анализ трех типов двухпериодных покрытий: Обоснованы преимущества использования двухлериодных зеркал для микроскопии и астрономии. Предложена новая схема микроскопии химического состава на базе двухпериодных зеркал.
2. Проанализировано влияние различных факторов на значения оптических констант материалов для А = 200-5-300 А. Исследовано влияние примесей на оптические свойства многослойных зеркал, количественно объяснены экспериментальные результаты по отражению Mo—Si
зеркал как в жесткой, так и в мягкой айтаедшк: спектра. Даны практические рекомендации по увеличения» коэффициентов отражения п ультрамягкой области спектра.
-
Предложены новые пары материалов, для. млогослойиых зеркал, эффективных для области А < 44. Я.. Модифицирована методика оптимизации коротконериодних зеркал; с учетом; влияния межплоскостных шероховатостей на"их оптическле;свойства..
-
Покада.но, что для области длил волн. 1000- - 1500 А коэффициент отражения от многослойных зеркал; M'gb'2-LJI,'1. LiK-Л), Mgl'VAl может достигать 99-99.9 ''і.
Практическая ценность работы!
1. Нронр.чепныг в диссертации исследования, могут быть непосредственно использованы для создания, высокоэффективных многослойных зеркал в области водяного окна, и; длинноволновой части MP и В УФ диапазонов.
2. Использование двухпериодных зеркал; позволит расширить возможности существующих схем рентгеновской микроскопии и упростить конструкцию рентгеновских телескопов..
На защиту ВЫНОСЯТСЯ основные результаты диссертации, И)лоленные в конце настоящей работші.
Апробация работы
Основные результаты диссертации; докладывались на конференциях: но рентгеновским лазерам , SPIE (Сан-Диего, США 1993 г); Международном коллоквиуме по рентгеновским! лазерам в Германии ( Шлиерси, 1992); Международном' конгрессе но рентгеновской оптике и микроанализу ( Marnecrepv Ajwjtow, 1992 г); а также .на научных семинарах Физическою института. Р'АІГ, НИИ физики С-Петербурі-ского университета и Инстиясутгиатомной энергии.
Публикации
Основные результаты опубликования вз Шірабсотаж І - 10.
Объем раТоты
Диссертация состоит из введенлк, четготшж: гяа» ж выводов, содержит 117.страниц, 12 рисунка, 10 табяшви1сшкашлягк.-ратуры из 117
наименований.
Похожие диссертации на Теоретические исследования оптических свойств искусственных многослойных структур в мягком рентгеновском диапазоне
