Рентгеновская линза

 

Использование: изобретение относится к области изготовления оптических элементов, в частности линз для рентгеновских приборов (рентгеновские дифрактометры микроскопы, телескопы и т. д.), применяемых в диапазоне ≥ 6 кэВ (жесткое рентгеновское излучение). Сущность изобретения: линза содержит полированную монокристаллическую пластину из германия с профилем поверхности в виде френелевской структуры. Рентгеновская линза из германия позволяет получать изображение с высоким разрешением, широкой полосой пропускания и с большой апертурой, т.е. изображение высокого качества. 1 ил.

Изобретение относится к области изготовления оптических элементов, в частности, линз для рентгеновских приборов (рентгеновские дифрактометры, микроскопы, телескопы и т.д.), применяемых в диапазоне ≥ 6 кэВ (жесткое рентгеновское излучение).

Известна рентгеновская линза, содержащая изогнутую монокристаллическую пластину, выполненную из кремния, германия, кварца, графита и т.д. [1] Однако недостатком линзы является низкое разрешение [2 10 мкм] что приводит к низкому качеству изображения.

Известна рентгеновская линза, являющаяся ближайшим аналогом, содержащая полированную пластину из монокристалла кремния с профилем поверхности в виде Френелевской структуры [2] Однако недостатком линзы является невысокое разрежение [0,3 0,5 мкм] узкая спектральная полоса пропускания и маленькая апертура, что приводит к низкому качеству изображения.

Изобретение решает задачу создания рентгеновской линзы для жесткого рентгеновского излучения, позволяющую получать изображение с высоким разрежением, широкой полосой пропускания и большой апертурой, т.е. изображение высокого качества.

Поставленная задача достигается тем, что в рентгеновской линзе, содержащей полированную монокристаллическую пластину, с профилем поверхности в виде Френелевской структуры, новым является то, что пластина выполнена из германия.

Предложенная совокупность признаков позволяет получить изображение с высоким разрежением [в 2 3 раза выше, чем с линзой прототипом] с апертурой в 2 3 раза больше, и широкую полосу пропускания (≈ в 2 раза шире по сравнению с линзой из кремния).

Следует отметить, что выполнение линзы из монокристалла германия с френелевской структурой впервые позволило получать высокие характеристики линзы при получении изображения.

Рентгеновские линзы на других монокристаллов с профилем поверхности в виде френелевской структуры также, как и линзы из монокристалла германия, но с изогнутым профилем поверхности, не дают такого эффекта. Только линза из монокристаллического германия с профилем поверхности в виде френелевской структуры дает возможность получать изображение высокого качества. Причем заранее предсказать это было невозможно.

На чертеже представлена линза из монокристалла германия.

Рентгеновская линза содержит монокристаллическую германиевую пластинку с полированной рабочей поверхностью, на которой выполнена френелевская структура.

Рентгеновская линза работает следующим образом.

Рентгеновский пучок, попадая на рабочую поверхность, дифрагирует на созданной френелевской структуре.

Рентгеновская линза выполняется, например, следующим образом. На монокристаллическую пластинку германия размером 1 x 2 см, толщиной 300 500 мкм, подвергнутую химико-динамической полировке, наносится слой электронного резиста РММА толщиной 0,2 0,3 мкм. На резисте создается френелевская структура методом электронно-лучевой литографии. После проявления резиста напыляется слой алюминия толщиной 0,1 0,2 мкм. Резист удаляется травлением. Далее проводится реактивное ионное травление кристалла через полученную маску алюминия. Остатки алюминия удаляются травлением.

Пример конкретного применения рентгеновской линзы.

Линзу применяли в схеме сканирующего рентгеновского микроскопа с энергией 8 кэВ. Фокусное расстояние 10 см. Линзу помещали в брегговское положение. Параметры линзы были следующие: радиус первой зоны 392 мкм, размер крайней зоны 0,1 мкм, апертура 150 мкм, глубина рельефа 1,2 мкм. Падающее рентгеновское излучение фокусировалось в пятно 0,1 0,15 мкм. Нами получено изображение образца, представленного собой скрещенные вольфрамовые проволоки толщиной 4 мкм. Образец сканирования в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Интенсивности излучения, прошедшего через образец, регистрировалась детектором.

При этом получено разрешение 0,1 0,15 мкм, спектральная полоса пропускания Δλ/λ 5·10^-5, апертура 150 мкм. Полученное качество изображения позволило определять структуру образца, что невозможно при использовании линзы из кремния.

Формула изобретения

Рентгеновская линза, содержащая полированную монокристаллическую пластину с профилем поверхности в виде френелевской структуры, отличающаяся тем, что пластина выполнена из германия.

РИСУНКИ

Рисунок 1