Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
На френелевском отражеиик основаны зеркала скользящего падения (ЗСП), применяемые дЛя концентрации излучения в реитг. каналах синхротронов, микроанализаторах, иамерах малоуглового рассеяния, рентге-воспектральных н др. приборах. Обычно используют вогнутые сферические, цилиндрические, тороидальные или эллиптические ЗСП, а ташке параболоиды и эллипсоиды вращения. Недостаток одиночных ЗСП — большие аберрации, гл. обр. астигматизм и и ома, к-рые ограничивают в конечном итоге светосилу и предел концентрации излучения.
Для построения изображений самосветящнхся или просвечиваемых объектов в реитг. телескопах и реитг. микроскопах применяются системы из двух или больше-
Ряс. 2. Изображающие зеркальные системы скользящего падения (системы Воль- _ тера): а и б — системы параболоид — гиперболоид 1-го и 2-го рода; в — система гиперболоид — эллипсоид;
F — действительный фокус;
Y’ — промежуточный фокус;
S — источник. в
го числа ЗСП. Простейшая из таких систем — система Киркпатрика — Баэза — состоит кз пары скрещенных сферич. или цилиндрич. зеркал (см. Рентгеновский микроскоп, рис. 2).
Высоким разрешением и значительно большей, чем скрещенные системы, светосилой обладают системы глубоко асферических осесимметричных ЗСП с отражающими поверхностями, имеющими форму параболоидов, гиперболоидов и эллипсоидов вращения. Для компенсации аберраций число зеркал в таких системах должно быть чётным. Наиб, распространены т. н. системы Вольтера (рис. 2): параболоид — гиперболоид, нспрльзуемая в реитг. телескопах, и система гиперболоид — эллипсоид, применяемая в рентг. микроскопах. Принцип построения систем Вольтера состоит в том, что промежуточное мннмое изображение источника строится в общем фокусе 1-го н 2-го зеркал, а результирующее действительнее — в сопряжённом фокусе 2-го зеркала.
Геом. апертура систем Вольтера представляет собой кольцевое отверстие, ширина к-рого определяется уг-
лом скольжекия и длиной зеркал, ограниченной вследствие роста аберраций. Для увеличения апертуры используют «гнездообразные» системы из вложенных друг в друга пар зеркал с общим фокусом. Предельным случаем являются системы иа неси, десятков нли сотен очень коротких двойных конич. колец, для к-рых качество изображения определяется в осн. шириной кольца, а коэф. использования площади входного отверстия достигает 50% и более. Эфф. светосила ЗСП зависит также и от коэф, отражения покрытия Я(0), к-рое подбирается исходя из максимума произведения 0- Л(0) для заданного диапазона длин волн. В MP-и УМР-диапазонах иаиб. часто используют покрытия из никеля н золота, имеющие наиб, значении 0Д(0).
Особый тип ЗСП — зеркала с многократным отражением, работающие по принципу «шепчущей галереи». Если направить пучои рентг. излучения под углом
0 < 0С к поверхности изогнутого зеркала, то в результате многократных отражений от неё пучок можио повернуть на значит, угол ф, к-рый может составлять десятки градусов. Коэф. отражения при этом определяется А,, оптич. константами материала зеркала, <р и шероховатостью отражающей поверхности. Он оказывается на неск. порядков больше, чем при однократном отражении с поворотом на тот же угол. Этот принцип применяется и в рентг. волноводах (обычно изготовляемых из кварцевых нитевидных капилляров), к-рые можио использовать для передачи излучения иа расстояние в десятки см и преобразования пучков аналогично волоконным световодам видимого диапазона.
Ревтгевовсиая онтика сред с упорядоченной структурой
В том случае, когда структура вещества упорядочена н характерный период структуры a ~ А., интерференции когерентных волн, дифрагировавших на элементах структуры, приводит к концентрации рассеянного излучения в нек-рых дискретных направлениях, в к-рых волиы складываются в фазе; интенсивность этого излучении пропорц. квадрату числа элементов структуры. В рамках такого дифракц. подхода рассматриваются брэгговская оптика кристаллов, оптика многослойных отражающих поирытии, микроструктурная реитг. оптика. В первом случае в качестве реитгеиооптич. элементов используют крнсталлич. структуры, в последних двух — искусственно созданные объёмные или поверхностные структуры — веркала нормального падения с многослойными покрытиями, отражательные и пропускающие дифракц. решётки, зонные пластинки Френеля, брэгг-фреиелевские отражатели.
Брэгговская оптика кристаллов. При взаимодействии реитг. излучения с кристаллом, когда выполняются условия Брэгга — Вульфа, возникает брэгговское отражение (см. Дифракция рентгеновских лучей). Это явление легло в основу рентгеноспектральних методов (CM. Рентгеновская спектральная аппаратура), а также методов рентгеновской топографии. Диапазон спектра, в к-ром может использоваться тот или иной кристалл, определяется постоянной решётки 2d и диапазоном изменения (обычно от 3—5° до
60—70°) угла Брэгга 0 (угла между плоскостью кристалла и направлением падающего пучка). Кристаллы CO структурой, близкой к идеальной, имеют иаиб. высокую разрешающую силу SjS.S (S — энергия рентг. иваита, AS — энергетич. ширина максимума отражения) при сравнительно небольшом значении интегрального
