Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Совр. способы изготовлении ОДР — нарезка на металле (алюминий, золото) алмазным резцом иа станке с управлением от ЭВМ (макс. частота 3600 штрихов иа мм; возможно получение профиля штриха с малым углом наклона при ограничениях иа форму подложки), а также голографич. методы с использованием УФ-ла-зеров и синхротронного излучения (макс. частота — до неск. десятков тысяч штрихов иа мм). Для достижения оптим. профиля штрихов — треугольного или прямоугольного — и переноса голографич. рисунка решётки иа более гладкую подложку применяют ионное травление. Для полученных таким способом кварцевых ОДР с прямоуг. штрихом КВ-граиица составляет ок. 0,5 им. С помощью рентгеновской литографии изготовляют рентгеновские ОДР с многослойным покрытием, к-рые могут работать с высоиой эффективностью при больших 6 вплоть до нормального падения, однако их область дисперсии ограничена спектральной шириной максимума отражения покрытия.
Пропусиающие дифракц. решётки (ПДР) изготовли-ются методами мнкролнтографин и представляют собой тонкоплёночные структуры, обычно из Au, толщиной в неск. мкм. Макс. эффективность дифракции зависит от X и в 1-м порядке может достигать 5—10% при плотности штрихов от иеск. сотеи до иеск. тысяч иа 1 мм. Вследствие конечной толщины струитуры существует KB-предел применения ПДР (~ 0,1 нм), ниже к-рого решётка становится практически прозрачной. ПДР могут устанавливаться в сходящемся или расходящемся пучке совм. с фокусирующей Р. о., при этом для коррекции возникающих аберраций шаг структуры делают переменным.
Зоиные пластинки Френеля (ЗПФ) в реитг. диапазоне являются дифракц. аналогами обычных линз н обладают наивысшим из рентгенооптич. элементов пространственным разрешением. ЗПФ как рентгенооптич. элемент предложены в 1952 А. Баэзом (A. Baez). Они служат, осн. элементом в сканирующих и изображающих рентг. микроскопах с использованием синхротронного излучения. ЗПФ представляет собой искусств, микроструктуру с радиально расположении-
РЕНТСЕНОЯОДЯ
оптич. элементов много больше А,. В результате необходимости учёта эффекта объёмной дифракции предельное ‘ разрешение ЗПФ оценивается по ф-ле
Ряс. в. Фазовая зонная цластинка из кремния на длину волны 0,83 ны.
ми чередующимися кольцевыми, прозрачными, поглощающими или преломляющими областями, параметры к-рых связаны соотношением
350
I ,
где гп — радиус п-й иольцевой зоны; F — её фокусное расстояние.
Эффективность ЗПФ зависит от оптич. свойств материалов н формы профиля зоиы, заполненной материалом. Оптим. толщина *опт поглощающего (преломляющего) слоя для бинарного (прямоугольного) профиля определяется из ур-иия
28Іа^2л6/опт)4-2~~со8(-^-2л6#опт)=
_2___ ехр ^ 2jiptonT),
где р и 6 — оптич. констаиты. Эффективность ЗПФ описывается ур-нием
е1=я_а[1-4-ехр(—лр/6)®]
и для сильно поглощающих материалов, иапр. Au при к > 1 им (Р » 6), не превышает ла. ЗПФ являются фазовыми, если изготовлены из материала с. отношением р/6 < 0,1. Так, для создания эффеитивных ЗПФ иаилучшими свойствами обладают следующее хим. элементы: С (в интервале А, от 5,1 до 8,5 нм), Al (1,4-2,2 нм), Si (0,7—2 нм), Cu (0,4—0,5 нм), Ag (0,46—0,7 им), Au (0,2—0,234 нм). На рис. 6 приведена фазовая ЗПФ из кремния.
Изображение, создаваемое ЗПФ, свободно от дистор-сии, разрешение определяется размером последней зоиы. Для создания ЗПФ применяют голографии, методы, а также электрокно-лучевую литографию, плазмо-хим. травление, селективное хим. травление материалов и т. д. Технология создания ЗПФ включает получение тонких мембран из карбида и нитрида иремния, полиамида толщиной от долей мим до неск. мкм. Радиус последней зоны должен составлять І.—2 мм с точностью до единиц им. Размер последней зоны достигает 10 им. В перспективе возможно создание киио-формиых ЗПФ со спец. формой профиля зоиы (CM. Киноформ).
Достоинства обычных ЗПФ — отиосит. простота’ их изготовления, возможность массового воспроизводства, относит, простота расчёта параметров структуры элементов. Недостатки — низкие термич. и радиац. стойкости, ограничение рабочего диапазона длин волн (?,>ч 0,5—1 нм), отсутствие возможности создания управляемых, переключаемых элементов, ограничения на йггёртуру и разрешение в связи с тем, Что толщина
&МИН — t опт
и составляет для разл. элементов от 50 до 100 нм.
Брэгг — френелевская оптика. Использование объёмной дифракции на многослойной или крнсталлич. структуре с определ. формой поверхности или изменением периода отражающих плоскостей позволяет создать оптич. элементы, совмещающие высокое пространственное разрешение ЗПФ и высокое спектральное разрешение и механич. стабильность многослойных и крнсталлич. структур. Идеальная брэгг-френелевская лияза (БФЛ) — трёхмерная голограмма точки, представляющая собой систему эллипсоидов или параболоидов вращеиня границ трёхмерных зон Фреиеля (рис. 7). БФЛ обладает хроматич. аберрациями, фокусирует все длины волн, отражаемые решёткой, в одну точку. Однако такая система весьма трудна в реализации, т. к. требует создания очень точной формы поверхности кристалла или зеркала. Синтезированные БФЛ, обладая всемн свойствами объёмных БФЛ, позволяют использовать плоские кристаллы или многослойные зеркала. Совмещая объёмные зоиы Френеля с идеальной объёмной решёткой, периодической или апериодической, выделяя области, в к-рых положение границ системы объёмных зон Фреиеля и плоскостей решётки совпадают или отличаются ие больше чем иа четверть межплоскостиого расстояния, получают структуру синтезированной БФЛ (рис. 7). Изменяя
