Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)

Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)

Рассмотрены вопросы прецизионного осаждения многослойных периодических покрытий рентгеновских зеркал на подложки различной кривизны с заданным распределением периода покрытия вдоль их поверхности. Предлагается новый подход к созданию объектива Шварцшильда на “углеродное окно” (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) для...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автор: Бугаев, Е.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2009
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7952
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) / Е.А. Бугаев // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 69-75. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-7952
record_format dspace
spelling irk-123456789-79522010-04-23T12:02:04Z Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) Бугаев, Е.А. Рассмотрены вопросы прецизионного осаждения многослойных периодических покрытий рентгеновских зеркал на подложки различной кривизны с заданным распределением периода покрытия вдоль их поверхности. Предлагается новый подход к созданию объектива Шварцшильда на “углеродное окно” (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) для источника квазинепрерывного рентгеновского излучения. Результаты измерений на синхротронном источнике (ALS, США) демонстрируют высокую эффективность созданной рентгенооптической системы. Розглянуті питання прецизійного осадження багатошарових періодичних покриттів рентгенівських дзеркал на підкладки різної кривизни із заданим розподілом періоду покриття уздовж їхньої поверхні. Пропонується новий підхід до створення об’єктиву Шварцшильда на “вуглецеве вікно” (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) для джерела квазінепреривного рентгенівського випромінювання. Результати вимірів на синхротронному джерелі (ALS, США) демонструють високу ефективність створеної рентген-оптичної системи. Precision deposition of multilayer coatings for x-ray mirrors on substrates of different curvature with desired period distribution was considered. New approach for the creation of Schwarzschild objective of the “carbon window” (λ ~ 4,4 – 5,0 nm) wavelength range for quasicontinuous x-ray source was proposed. High efficiency of the developed X-ray optical system was demonstrated on synchrotron beam line (ALS, USA). 2009 Article Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) / Е.А. Бугаев // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 69-75. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7952 539.234; 538.971; 621.793.182 ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Рассмотрены вопросы прецизионного осаждения многослойных периодических покрытий рентгеновских зеркал на подложки различной кривизны с заданным распределением периода покрытия вдоль их поверхности. Предлагается новый подход к созданию объектива Шварцшильда на “углеродное окно” (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) для источника квазинепрерывного рентгеновского излучения. Результаты измерений на синхротронном источнике (ALS, США) демонстрируют высокую эффективность созданной рентгенооптической системы.
format Article
author Бугаев, Е.А.
spellingShingle Бугаев, Е.А.
Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
author_facet Бугаев, Е.А.
author_sort Бугаев, Е.А.
title Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
title_short Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
title_full Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
title_fullStr Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
title_full_unstemmed Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
title_sort создание градированного многослойного покрытия со/с для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм)
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2009
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7952
citation_txt Создание градированного многослойного покрытия Со/С для изображающей системы в диапазоне "углеродного окна" (λ ~ 4,4 – 5,0 нм) / Е.А. Бугаев // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 69-75. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT bugaevea sozdaniegradirovannogomnogoslojnogopokrytiâsosdlâizobražaûŝejsistemyvdiapazoneuglerodnogooknal4450nm
first_indexed 2025-07-02T10:43:39Z
last_indexed 2025-07-02T10:43:39Z
_version_ 1836531602198364160
fulltext ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 69 ВВЕДЕНИЕ “Углеродное окно” (длина волны, λ ∼ 4,4 – 5,0 нм) занимает особое место в диапазоне мягкого рентгеновского излучения. Это свя- зано с тем, что углеродосодержащие материа- лы, к числу которых относятся биологичес- кие и медицинские объекты, полимеры, угле- родные волокна, конгломераты нанотрубок и др., наиболее прозрачны для мягкого рентге- новского излучения в этой части спектра, что обусловлено К-скачком поглощения углерода на длине волны 4,4 нм. Глубина проникнове- ния излучения в этом случае в углеродосодер- жащие материалы достигает более 10 мкм. При этом поглощение излучения атомами уг- лерода в десятки-сотни раз меньше, чем ато- мами других химических элементов. Такое различие в величине поглощения приводит к формированию приемлемого контраста на рентгенооптических изображениях веществ и биологических структур даже при неболь- ших добавках различных элементов в матери- алы, состоящие в основном из углерода, что было продемонстрировано в работах мето- дом контактной микроскопии [1]. В настоящее время дальнейшее развитие рентгеновской микроскопии “углеродного ок- на” связано с созданием эффективной рентге- нооптической системы, с помощью которой станет возможным получение изображения объектов на основе углерода с 20-кратным увеличением и пространственным разреше- нием 0,1 мкм. Одним из вариантов такой рентгенооптической системы является объек- тив Шварцшильда, представляющий собой систему из двух зеркал (выпуклого и вогну- того) с многослойным пленочным покрыти- ем. Объектив Шварцшильда хорошо зареко- мендовал себя в более длинноволновой части рентгеновского спектра (13,4; 19,0 и 46,9 нм), обеспечив пространственное разрешение ме- нее 100 нм [2]. Принципиальной трудностью создания эффективного объектива Шварцшильда на “углеродное окно” является согласование по- лос отражения в оптической системе, поско- льку спектральная полоса отражения рентге- новских зеркал на этих длинах волн имеет малую ширину. Добиться необходимого спек- трального согласования зеркал и тем самым минимизировать потери в пропускании двух- зеркальной оптической системы, можно либо увеличив ширину полосы пропускания зер- кал за счет уменьшения числа периодов в многослойном покрытии, либо обеспечив необходимое изменение периода многослой- ного пленочного покрытия по рабочей по- верхности зеркал. Авторы [3] использовали сразу оба подхода, однако разработанный ими объектив Шварцшильда имел низкую отра- жательную способность, как за счет умень- шения числа работающих периодов, так и в результате того, что приемлемого согласова- ния периодов покрытия на выпуклом и во- гнутом зеркалах достигнуто не было. Целью данной работы является исследова- ние нового подхода к формированию гради- рованных покрытий Co/C со строго согласо- ванными периодами зеркал для объектива Шварцшильда, работающего в “углеродном окне”. УДК 539.234; 538.971; 621.793.182 СОЗДАНИЕ ГРАДИРОВАННОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ Со/С ДЛЯ ИЗОБРАЖАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ДИАПАЗОНЕ “УГЛЕРОДНОГО ОКНА” (λλλλλ ∼∼∼∼∼ 4,4 – 5,0 НМ) Е.А. Бугаев Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт” Украина Поступила в редакцию 15.04.2009 Рассмотрены вопросы прецизионного осаждения многослойных периодических покрытий рентгеновских зеркал на подложки различной кривизны с заданным распределением периода покрытия вдоль их поверхности. Предлагается новый подход к созданию объектива Шварц- шильда на “углеродное окно” (λ ∼ 4,4 – 5,0 нм) для источника квазинепрерывного рентгенов- ского излучения. Результаты измерений на синхротронном источнике (ALS, США) демонстри- руют высокую эффективность созданной рентгенооптической системы. ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-270 СОЗДАНИЕ ГРАДИРОВАННОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ Со/С ДЛЯ ИЗОБРАЖАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ДИАПАЗОНЕ ... МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ Многослойные пленочные покрытия Co/C наносились на стеклянные (плоские) и квар- цевые (выпуклые и вогнутые) подложки объектива Шварцшильда (рис. 1) методом прямоточного магнетронного распыления. Кроме того, для установления распределения периода покрытия на вогнутой поверхности использовался в качестве подложки полиро- ванный кремний размером 3×3 мм2, который крепился по касательной к вогнутой сфери- ческой поверхности макета, имевшего тот же радиус что и вогнутая подложка. Распыление проводилось в аргоне при давлении 0,2 Па. Толщины слоев кобальта и углерода выби- рались с учетом наблюдаемого в этой системе межслоевого взаимодействия [4] таким об- разом, чтобы отношение толщины кобаль- то-содержащего слоя к толщине слоя углеро- да было близким к 1:1. Число периодов сос- тавляло 100. Кривые малоугловой рентгеновской диф- ракции регистрировались с помощью медно- го излучения (0,154 нм) на дифрактометре ДРОН-3М. Съемка проводилась в геометрии Θ-2Θ сканирования. Период многослойного покрытия определялся с достаточной точно- стью (∼ 0,1%) поскольку регистрировалось до трех брэгговских максимумов. При съемке дифракционных кривых от покрытий, нане- сенных на выпуклые подложки, юстировка образца выполнялась с помощью лаборатор- ного лазера и фотодатчика. Фокусировка рентгеновских лучей в последнем случае дос- тигались на очень малой площади (∼ 10×10µ2) и только первый брэгговский максимум был выше порога обнаружения детектора. Конт- роль периода на вогнутых поверхностях осу- ществлялся, как отмечено выше, с использо- ванием расположенных по касательной к сфе- рической поверхности плоских образцов, по- скольку для данных подложек невозможно непосредственное получение дифракцион- ной кривой из-за затенения первичного пучка подложкой на малых углах падения. Модели- рование дифрактограммы на основе модифи- цированных уравнений Френеля [5] позво- ляло оценить соотношение толщины и плот- ность слоев, шероховатость границ раздела и определить поправку на преломление. Формирование многослойного покрытия Co/C с заданным изменением периода по во- гнутой поверхности подложки выполнялось двумя способами. В первом случае подложка заданное время находилась над магнетроном, вращаясь только относительно оси вращения. Необходимое распределение периода дос- тигалось использованием затеняющей маски, форма которой предварительно рассчитыва- лась и затем подгонялась в несколько этапов [6]. Во втором случае рассчитывались зате- няющие маски, обеспечивающие однородное (±0,5%) осаждение кобальта и углерода на плоскую подложку при ее равномерном дви- жении над мишенями с постоянной скорос- тью. Затем рассчитывался закон неравномер- ного движения подложки таким образом, что- бы достичь требуемого распределения перио- да. Этот закон дополнительно уточнялся пос- ле нанесения покрытий на подложки распо- ложенные по касательной к сферической по- верхности. Для увеличения точности совпадения по- лос пропускания зеркал, использовалось из- вестное свойство роста периода металл – уг- леродных композиций при нагреве [7, 8]. В интервале температур 100 – 300 °С без ущер- ба для отражательной способности зеркал Co/C можно обеспечить увеличение их пе- риода на 0,005 – 0,2 нм. Отжиги проводи- лись в вакууме ∼ 10–4 Па в специальной печи Рис. 1. Схема объектива Шварцшильда. 1 – источник излучения, 2 – исследуемый объект, 3 – выпуклое зер- кало с многослойным покрытием, 4 – вогнутое зерка- ло с многослойным покрытием, 5 – рабочая зона зер- кала (пунктир), формирующая изображение, 6 – экран (фотопленка, рентгеночувствительная матрица). ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 71 с малым градиентом и высокой стабилиза- цией температуры. Измерения в “углеродном окне” проводи- лись с применением синхротронного излуче- ния (ALS, канал 6.3.2, Беркли, США) [9]. Угол падения излучения составлял 85 градусов для всех измерений. Сканирование осуществля- лось по длинам волн с шагом 0,02 нм. Облу- чаемая площадь составляла 0,3×0,05 мм2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При нанесении покрытия на ОШ важно учи- тывать особенности спектра рентгеновского излучения источника, который будет задейст- вован в экспериментах по формированию изображения. Это позволяет оптимизировать процесс нанесения многослойных покрытий, обеспечивающих согласованную работу во- гнутого и выпуклого зеркал. Разрабатывае- мый объектив предполагается использовать с лазерно-плазменным источником, имею- щим квазинепрерывный спектр вблизи скачка поглощения углерода [10]. В этом случае нет необходимости жестко привязывать период покрытия к фиксированной длине волны и, тем самым, имеется возможность использо- вать более широкий рабочий интервал длин волн. Кроме того, для зеркала на которое покрытие наносится первым, требования к изменению периода по рабочей площади под- ложки являются достаточно простыми: рас- пределение периода покрытия должно быть симметричным относительно оптической оси и монотонным. Такое распределение может быть достигнуто с помощью вращения под- ложки вокруг своей оси в процессе нанесения покрытия без использования специальных затеняющих масок. Для согласованной ра- боты зеркал распределение периода по пло- щади на втором зеркале, в этом случае, необ- ходимо обеспечить с учетом распределения периода на первом зеркале, используя либо затеняющие маски [11, 12], либо варьируя скорость движения подложки над магнет- роном [13]. Вначале многослойное покрытие Co/C было нанесено на выпуклую подложку. При этом не предпринимались какие-либо дейст- вия для управления распределением периода покрытия по площади. Выбор выпуклой под- ложки обусловлен тем, что требования к рас- чету и изготовлению масок для вогнутого зер- кала меньше, чем для выпуклого зеркала, по- скольку ширина рабочей части поверхности подложки у вогнутого зеркала в несколько раз больше. Кроме того, измерение периода мно- гослойного покрытия в излучении Cu-Kα непосредственно на вогнутой подложке не- возможно из-за затенения первичного пучка при малых углах падения излучения. Типичное распределение периода по по- верхности выпуклых зеркал представлено на рис. 2. Как и следовало ожидать, распреде- ление периода покрытия имеет куполообраз- ную форму и существенно не меняется после отжига. Изменение периода в пределах ши- рины рабочей области составляет около 2%. Необходимо отметить, что при работе с кри- волинейными подложками важно обеспечить высокую точность и локальность измерения периода для согласования полос пропускания зеркал. Для увеличения точности опре- деления периода производилась регистрация как 1-го, так и “минус” 1-го порядков отра- жения. По нашим оценкам ошибка в измере- нии периода в этом случае составляла 0,5%. Количество периодов в зеркале было ограни- чено числом 100, поскольку для данной ошибки в измерении периода дальнейшее увеличение числа периодов не повышает ин- тегральный коэффициент отражения двух зеркал. Исходя из полученного распределения пе- риода многослойного покрытия Co/C на вы- Е.А. БУГАЕВ Рис. 2. Распределение периода (d) многослойного покрытия Со/С вдоль радиуса (r) выпуклого зеркала в исходном состоянии (• ) и после отжига (�), на при Т = 220 °C в течение одного часа. Для сравнения при- ведено распределение периода покрытия полученного на другом расстоянии “мишень-подложка” ( ). ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-272 СОЗДАНИЕ ГРАДИРОВАННОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ Со/С ДЛЯ ИЗОБРАЖАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ДИАПАЗОНЕ ... пуклой подложке и углов падения излучения на зеркала (рис. 3) [14], был проведен расчет распределения периода на вогнутой подлож- ке. Используя уравнение Брегга с учетом пре- ломления [15]: λ= θ δ−δ−θ nd n n 2 2 sin 21sin2 , где λ – длина волны падающего излучения, d – период многослойного покрытия, Θ – угол дифракции, δ – поправка на преломление, n – порядок отражения, были определены длины волн излучения отраженного от каж- дой точки криволинейной поверхности двух выпуклых зеркал. Затем рассчитывалось зна- чение периода для каждой точки поверхно- сти соответствующего вогнутого зеркала. На рис. 4 представлено исходное распре- деление периода многослойного покрытия Co/C на вогнутой подложке, полученное без применения каких-либо способов управления изменением периода и необходимое расчет- ное изменение периода покрытия в рабочей зоне зеркала для согласования полос пропус- кания двух зеркал. Видно, что в кольцеобраз- ной зоне, участвующей в формировании изо- бражения, в диапазоне от 11 до 25 мм вдоль радиуса, r, зеркала необходимо существенно изменить градиент периода. Он должен уме- ньшаться к краю зеркала на, примерно, 3%. Решение этой задачи осуществлялось, как отмечалось в предыдущем разделе, двумя способами: с помощью неравномерного дви- жения вращающейся вокруг собственной оси подложки над магнетроном, либо за счет экс- понирования (с остановкой) вращающейся подложки над затеняющей источник маской. На рис. 5 представлено относительное рас- пределение периода многослойного покры- тия Co/C в пределах рабочей зоны, получен- ное двумя, вышеописанными, способами. Как видно, достигнутое первым способом (нерав- номерного движения) распределение периода очень близко к расчетному. Отклонение сос- тавляет не более 0,23% (пунктиром обозна- чена область периодов ±0,5%, в которой об- щая пропускная способность объектива па- дает не более чем вдвое), что позволяет рас- считывать на потерю в отражательной спо- собности зеркал не более чем на 20%. Во вто- ром случае необходимое распределение пе- риода было обеспечено на участке, составля- ющем примерно 75% рабочей зоны (рис. 5) в диапазоне 14 < r < 25 мм. На этом участке от- клонение распределения периода от расчет- ного не превышало 0,15%. Для остального участка рабочей зоны значения периода мно- гослойного покрытия вышли за допустимые 0,5%. Такой результат связан с тем, что влия- ние точности формы маски возрастает обрат- но пропорционально радиусу зеркала. В результате для проведения исследований рентгенооптических характеристик покры- тий в “углеродном окне” на синхротронном источнике было отобрано вогнутое зеркало, изготовленное первым способом при движе- нии подложки над магнетронами с изменяю- щейся скоростью и соответствующее ему вы- Рис. 3. Угол падения рентгеновского излучения на вы- пуклом (�) и вогнутом ( ) зеркалах объектива Шварц- шильда в зависимости от апертурного угла. Рис. 4. Расчетные (–––, ----) зависимости периода по- крытия на вогнутом зеркале для двух выпуклых зер- кал, приведенных на рис. 2 (�, , соответственно) и экспериментально полученное (··�··) распределение периода до применения градирующих период ме- тодик. ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 73 пуклое зеркало. Сравним измерения периода на двух длинах волн для выпуклого зеркала (рис. 6). Различие в градиенте периода сос- тавляет всего ±5⋅10–4 нм/мм, что в пределах апертуры объектива соответствует точности 0,06%. В тоже время абсолютные значения периода зеркала отличаются на 0,004 нм. Та- кое различие в периоде, определенном по результатам измерений в жестком излучении и в излучении “углеродного окна”, было об- наружено нами ранее для зеркал Co/C осаж- денных на плоских подложках [10]. Оно мо- жет быть связано с неточностью используе- мых при определении поправки на преломле- ние табличных оптических констант вблизи скачка поглощения углерода [16]. Тем не ме- нее, можно заключить, что использованная методика измерения периода криволинейного зеркала позволяет с высокой точностью опре- делить градиент толщины покрытия. Приняв во внимание, что поправка на преломление практически одинакова для двух зеркал, то можно ожидать высокой степени совпадения их полос пропускания в “углеродном окне”, о чем пойдет речь ниже. Для оценки степени “перекрытия” полос пропускания зеркал объектива Шварцшильда путем моделирования спектров отражения в “углеродном окне” был выполнен расчет резонансных длин волн излучения в пределах апертуры объектива (рис. 7). Как видно различие в этих значениях составляют ∼ 0,0155 нм, (соответственно периоды не сов- падают на ∼ 0,008 нм), что составляет 0,3%. При этом градиент периода выдержан с су- щественно большей точностью (менее 0,1%). Необходимо отметить, что наблюдаемое раз- личие в значении периода (0,3%) может быть уменьшено с помощью дополнительного кор- ректирующего отжига, в данном случае, во- гнутого зеркала. Эффективность работы объектива Шварц- шильда, наряду с требованием согласованно- го распределения периода покрытия, в значи- тельной мере зависит от величины и распре- деления коэффициента отражения, R, обоих зеркал на рабочей длине волны. Как видно на рис. 8, R для каждого из зеркал составля- ет ∼ 4,5 – 5,5%. Эти значения примерно в два Рис. 5. Приведенное (к r = 11 мм) распределение пе- риода многослойного покрытия Со/С для двух методов синтеза: (�) переменного движения вращающейся подложки над источником и ( ) постоянной экспози- ции подложки над затеняющей маской в пределах ра- бочей зоны вогнутого зеркала. Кривыми показано рас- четное (––) распределение периода и зона (---) в ко- торой отклонение в периоде приводит к падению отра- жательной способности пары зеркал не более чем в два раза. Рис. 6. Сравнительные зависимости измеренного рас- пределения периода, d, покрытия Со/С в жесткой об- ласти (CuKα1) при малых скользящих углах падения (�) и в области “углеродного окна» (∇ ) вдоль радиуса (r) выпуклого зеркала. Е.А. БУГАЕВ Рис. 7. Полосы пропускания выпуклого (�) и вогну- того (�) зеркал в пределах рабочей зоны в области “углеродного окна” по результатам обработки данных измерений на синхротронном источнике. ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-274 СОЗДАНИЕ ГРАДИРОВАННОГО МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ Со/С ДЛЯ ИЗОБРАЖАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ В ДИАПАЗОНЕ ... раза ниже, чем было продемонстрировано нами на зеркалах Co/C при таком же числе периодов, N = 100, на плоских положках, где R ∼ 10% [10]. Меньший коэффициент отра- жения на криволинейных подложках, в пер- вую очередь, связан с увеличением шерохова- тости межслоевых границ за счет эффекта за- тенения при нанесении покрытий под угла- ми к подложке, отличными от нормали [17]. Согласно проведенным оценкам шерохо- ватость границ раздела возрастает от 0,38 нм до 0,46 нм при переходе от плоских подло- жек к криволинейным. Тем не менее, необ- ходимо отметить, что достигнутая суммарная отражательная способность объектива сос- тавляет ∼ 0,25% в пределах всей апертуры (рис. 9). Это в 2,5 раза выше, чем получено авторами [3]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Рассмотренный подход к изготовлению объектива Шварцшильда, включающий сле- дующую последовательность: − нанесение многослойного покрытия на выпуклую подложку без жестких требо- ваний к распределению периода; − измерение распределения периода на вы- пуклой подложке; − расчет необходимого распределения пери- ода для вогнутой подложки; − нанесение покрытия на вогнутую под- ложку, является перспективным при ис- пользовании источника рентгеновского излучения, обладающего непрерывным или квазинепрерывным спектром. Ориентация на такие источники обуслов- лена, прежде всего, их существенно большей яркостью по сравнению с монохроматичес- ким излучением рентгеновской трубки. Важным достоинством реализованного подхода является возможность использовать в процессе изготовления рентгеновских зер- кал на криволинейных подложках более до- ступный и экспрессный метод контроля рас- пределения периода покрытия – малоугловую дифракцию рентгеновских лучей в диапазоне жесткого рентгеновского излучения. Высокий уровень совмещения полос про- пускания зеркал позволяет увеличить число периодов как минимум до 200, что обеспечит рост отражательной способности объектива до 0,6 – 0,7%, что в 2,5 раза больше, чем до- стигнуто. БЛАГОДАРНОСТИ Автор выражает благодарность А.Ю. Деви- зенко за помощь в разработке технологии, доктору Е.М. Гуликсону за проведение изме- рений на синхротронном источнике и проф. В.В. Кондратенко за полезную дискуссию. ЛИТЕРАТУРА 1. Artyukov I.A., Vinogradov A.V., Kas’ya- nov Yu.S., Savel’iev S.V. X-ray microscopy in the carbon window region//Quantum Electronics. – 2004. – Vol. 34. – P. 691-692. 2. Artioukov I.A., Asadchikov V.E., Vinogra- dov A.V., Kasyanov Yu.S., Kondratenko V.V., Se- rov R.V., Fedorenko A.I., Yulin S.A. Reflective soft X-ray microscope for the investigation of objects illuminated by laser-plasma radiation// Quantum Electronics. – 1995. – Vol. 25, №9. – P. 919-922. 3. Murakami K., Oshino, T., Nakamura H. Schwar- zschild microscope for carbon Kα radiation// Appl. Optics. – 1993. – Vol. 32. – P. 7057-7061. Рис. 8. Распределение коэффициентов отражения вдоль радиуса выпуклого (�) и вогнутого (�) зеркал в области “углеродного окна”. Рис. 9. Коэффициенты отражения рентгенооптической системы при “идеальном” (—) и реально полученном (---) совпадениях полос пропускания пары зеркал Со/С для объектива Шаврцшильда. ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 75 4. Бугаев Е.А., Девизенко А.Ю., Зубарев Е.Н., Севрюкова В.А., Кондратенко В.В. Межслое- вое взаимодействие и структурно-фазовые превращения в многослойной пленочной сис- теме Со/С//Металлофизика и новейшие тех- нологии. – 2008. – Т. 30, № 11. – С. 1533-1545. 5. Windt D.L. IMD: Software for modeling the op- tical properties of multilayer films//Computers in Physics. – 1998. – Vol. 12. – P. 360-370. 6. Bugayev Ye., Kondratenko V., Devizenko A., Zubarev E. Nanoscale Co/C multilayer for “car- bon window” Schwarzschild objective//Fun- ctional Material. – 2007. – Vol. 14, № 4. – P. 573-579. 7. Bugaev E., Fedorenko A., Kondratenko V., Zu- barev E. Thermal stability of normal incidence multilayer mirrors for X-ray wavelength near carbon K-edge//J. X-ray Sci. Technol. – 1995. – Vol. 5. – P. 295-306. 8. Bai H.L., Jiang E.Y., Wang C.D. Structural sta- bility of heat-treated Co/C soft X-ray multilayers fabricated by dual-facing-target sputtering//J. Appl. Phys. – 1996. – Vol. A 63. – P. 57-65. 9. Underwood J.H., Gullikson E.M. High-reso- lution, high-flux, user friendly VLS beamline at the ALS for the 50-1300 eV energy region//J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. – 1998. – Vol. 92. – P. 265-272. 10. Artyukov I., Bugayev Ye, Devizenko O, Feschen- ko R., Kasyanov Yu., Kondratenko V., Romano- va S., Saveliev S., Sch@fers F. Feigl T., Uspen- ski Yu., Vinogradov A. Carbon window soft X- ray imaging using multilayer optics//Soft X-Ray Lasers and Applications VI. Proceedings of the SPIE. – 2005. – Vol. 5919. P. 94-103. 11. Kortright J.B., Gullikson E.M., Denham P.E. Masked deposition techniques for achieving mul- tilayer period variation required for short-wave- length (68-D) soft-X-ray imaging optics//Appl. Opt. – 1993. – Vol. 32. – P. 6961-6968. 12. Folton T., Braun S., Moss M. Deposition of mul- tilayer mirrors with arbitrary period thickness distributions//Advances in Mirror Technology for X-Ray, EUV Lithography, Laser, and Other Applications. Proceedings of the SPIE. – 2004. – Vol. 5193. – P. 124-133. 13. Braun S., Bo�� ttger T., Dietsch R., Foltyn T., Gaw- litza P., Holz Th., Mai H., Menzel M., Moss M., Schmidt J., Loyen L., Weiβbach D., Leson A. High-Precision nm-Coatings for EUV and X-Ray Optical Applications//Proceedings of NanoFair, Strasbourg, France. – 2002. 14. Uspenskii Yu., Burenkov D., Hatano and Yama- moto M. Optimal design of multilayer mirrors for water-window microscope optics//Optical review. – 2007. – Vol. 14, № 1. – P. 64-73 15. Виноградов А., Брытов И., Грудский А., Кокан М., Кожевников И., Слемзин В. Зер- кальная рентгеновская оптика. – Л: Маши- ностроение, 1989. – 463 с. 16. Uspenskii, Yu.A., Seely, J.F., Kjornrattanawa- nich, B., Windt, D., Bugayev, Ye., Kondraten- ko V., Artyukov, I., Titov A., Kulatov E., Vino- gradov, A. Determination of the optical constants of amorphous carbon in the EUV spectral region 40 – 450 eV//Advances in X-Ray/EUV Optics, Components, and Applications. Proceedings of the SPIE. – 2006. – Vol. 6317. – P. 6317/131- 6317/135. 17. Lintymer J., Martina N., Chappea J-M., Taka- doum J. Glancing angle deposition to control microstructure and roughness of chromium thin films//Wear. – 2008. – Vol. 264, № 5-6. – P. 444- 449. DEVELOPMENT OF GRADED Co/C MULTILAYER COATING FOR IMAGING SYSTEM IN “CARBON WINDOW” (λλλλλ ∼∼∼∼∼ 4,4 – 5,0 NМ) Ye.A. Bugayev Precision deposition of multilayer coatings for x-ray mirrors on substrates of different curvature with de- sired period distribution was considered. New ap- proach for the creation of Schwarzschild objective of the “carbon window” (λ ∼ 4,4 – 5,0 nm) wave- length range for quasicontinuous x-ray source was proposed. High efficiency of the developed X-ray optical system was demonstrated on synchrotron beam line (ALS, USA). СТВОРЕННЯ ГРАДОВАНОГО БАГАТОШАРОВОГО ПОКРИТТЯ Со/С ДЛЯ ЗОБРАЖУВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ В ДІАПАЗОНІ “ВУГЛЕЦЕВОГО ВІКНА” (λλλλλ ∼∼∼∼∼ 4,4 – 5,0 НМ) Є. А. Бугаєв Розглянуті питання прецизійного осадження ба- гатошарових періодичних покриттів рентгенівсь- ких дзеркал на підкладки різної кривизни із за- даним розподілом періоду покриття уздовж їх- ньої поверхні. Пропонується новий підхід до створення об’єктиву Шварцшильда на “вуглецеве вікно” (λ ∼ 4,4 – 5,0 нм) для джерела квазінепре- ривного рентгенівського випромінювання. Резу- льтати вимірів на синхротронному джерелі (ALS, США) демонструють високу ефективність ство- реної рентген-оптичної системи. Е.А. БУГАЕВ

Схожі ресурси