Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
С помощью МСП может быть реализована фокусирующая н изображающая Р. о. нормального падения с использованием сферич. и асферич. зеркал, подложки для и-рых изготовляются методами традиц. оптич. технологии, в то время как изготовление зеркал скользящего падения намного более сложно и трудоёмко. Ожидается, что в ближайшем будущем с помощью зеркал с МСП будет достигнуто разрешение в рентг. области, близкое к дифракционному, что в десятки раз выше достижимого в видимом диапазоне спектра. В то же время использование МСП зеркал скользящего падения, работающих в области А, < 1 им, даёт возможность в неск. раз увеличить углы скольжения и светосилу приборов (иапр., реитг. микроскопов, миироаиали-заторов).
Оси. методы изготовления МСП — электронно-лучевое, магиетронное и лазерное напыления и а подложку слоёв тяжёлых металлов (W/Re, Mo, Ni, Ru, Ti, Au) в сочетании со слоями лёгких элементов (С, В, Be, Si). К 1993 макс. значения коэф. отражения при нормальном падении (~ 70—80%) достигнуты в УМР-области (А, 13—20 нм) для структуры Mo — Si, изготовлен-
ной магнетронним напылением; разрешающая способность таких систем составляет 10—20. Наиб, разрешение (200—300) достигнуто для струитуры из 400—800 слоёв Ni—С с d ~ 2 нм, напыляемой электронным пучком. Изменяя период структуры по мере напылеивя МСП, можно в нек-рых пределах управлять шириной
полосы отражения. При изготовлении подложки из веществ, прозрачных для рентг. излучения (напр., С, Si), удаётся создать делитель рентг. пучка, эталон Фабри — Перо (рис. 5) и т, п. оптич. элементы.
Рис. 5. Эталон Фабри — Перо для рентгеновского излучения (а), состоящий из многослойных покрытий W и С, и его кривая отражения (б).
На качество зеркал с МСП влияют погрешность формы и шероховатость поверхности подложки, межплос-костные шероховатости и разброс толщин слоёв, неравномерная плотность слоёв и размытие нх гранкц вследствие диффузии. Влияние шероховатости подложки, проявляющееся на всех слоях структуры, и шероховатостей поверхностей самих слоёв проявляется в снижении коэф. отражения МСП, к-рое описывается Дебая — Уоллера фактором:
R=R0BX р [—(2ло/d)2],
где R0 — коэф. отражения структуры при абсолютно гладких границах слоёв, а — эф$). высота шероховатости слоя. МСП с нанб. гладиои поверхностью слоя (о — 0,2—0,3 нм) удаётся получить прк напылении иа хорошо отполированную подложку из кремния или плавленого кварца струнтур типа (He — W) — С, Ni — С, для к-рых получены МСП с найм, периодом (d ~ 1,2 нм).
Отражающие н пропускающие дифракц. решётки используютси в MP- н УМР-об-ластях для монох роматизацнн излучения и построения спектральных изображений. Дисперсионное ур-ние для отражающих дкфракц. решёток (ОДР) в общем случае имеет вид
d, sin ^(sin a + sin JJ)=mA,,
где d — период решётки, у — угол между волновым вектором падающего пучка к нормалью иа плоскость дисперсии, аир — углы между проекциями на плоскость дисперсии волновых векторов падающего и дифрагиров. пучков и нормалью It плоскости решётки. Решётка может освещаться по классич. схеме, когда падающий пучок лежит в плосиости дисперсии, и по т. и. схеме конич. дифракции, в к-рой плоскость падекия пучка почти нормальна к плоскости дисперсии, т. е. пучок падает вдоль решётки. Эффективность ОДР определяется интенсивностью днфракц. пучка, зависящей от углов дифракции, периода решётки, геометрии штриха, его освещения и коэф. отражения покрытия, к-рый, в свою очередь, зависит от угла 0 между направлением пучка и плоскостью отражающей грани штриха (в большинстве случаев 6 не превышает 20-30°).
Преимущество классич. схемы — более высокая дисперсия, т. к. за счёт скользящего падения видимое расстояние между штрихами решётки уменьшается в l/siny раз. В то же время для схемы конич. дифраицин характерна более высокая эффективность, поскольку в ней отсутствует взаимное затенение штрихов.
В рентг. области ианб. часто используют ОДР с треугольным, синусоидальным илн прямоуг. штрихом; в последних может быть получена концентрация излучении в определ. порядои спектра за счёт интерференции
волн, отражённых от верхней в нижней поверхностей профиля штриха. В классич. схеме наиб, эффективностью обладают решётки с треугольным профилем штриха — эшелетты — прн выполнении условия блеска, т. е. когда падающий н дифрагиров. пучки симметричны относительно нормалк к отражающей грани штриха. Макс. эффективность (теоретич.) эшелеттов с золотым покрытием н частотой 600 штрихов на 1 мм достигается при угле блеска 2,5® и X ~ 10 нм — св. 40%; для ОДР синусоидального н прямоуг. профиля она составляет соответственно ок. 30 и 20%. С увеличением частоты штрихов, а также прн больших или меньших А. эффективность падает. Кроме того, реальная эффективность ниже теоретической в 1,5—2 раза из-за несовершенства формы штрихов и шероховатости их поверхности.
По форме ОДР могут быть плоскими, сферическими или асферическими. Вогнутые ОДР могут использоваться одноврем. в качестве диспергирующего и фоиу-сирующего элементов. Для снижения значит, аберраций, возникающих при скользящем падении, применяют особые схемы расположения источника, решётки и детектора (напр., дли сферич. решётки — схема Роуланда; см. Рентгеновская спектральная аппаратура), а также переходят к асферич. форме подложки (тороидальной, эллиптической или более высокого порядка). Для получения стигматич. изображений используют также перем, шаг и кривизну штрихов, при этом могут быть построены весьма светосильные ОДР, дающие спектральные изображения с разрешением А./ЛА. ~ ~ IO4—IO6 [предельное разрешение обычных сферич. решёток с регулирнымн прямолинейными штрихамк не превышает (2-3)-108].
