RU197307U1

RU197307U1 - Многослойное зеркало для монохроматизации жесткого рентгеновского излучения

Info

Publication number: RU197307U1
Application number: RU2019143304U
Authority: RU
Inventors: Ольга Александровна Дикая; Александр Юрьевич Гойхман; Дмитрий Александрович Серебренников; Евгений Станиславович Клементьев
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-04-21

Abstract

Полезная модель относится к области синхротронной техники, а конкретно – к оптическим системам, используемым на станциях с поворотным магнитом установок синхротронного излучения, реализующих спектроскопию нерезонансной рентгеновской эмиссии. Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является расширение арсенала устройств для монохроматизации рентгеновского излучения. Технический результат достигается в устройстве, состоящем из окисленной кремниевой подложки с шероховатостью поверхности менее 1 нм и нанесенной на нее тонкопленочной периодической многослойной структуры из чередующихся слоев Mo толщиной dA и Si толщиной dB, с соотношением толщины слоев Гравным 0,383, толщиной dA+dB в диапазоне 2-5 нм и количеством пар слоев не менее 200, причем слои выполнены методом высокочастотного ионно-плазменного осаждения с использованием моноэнергетического ионного пучка, в связи с чем отличаются высоким качеством наносимых слоев с отклонением от заданного значения менее чем на 0,1 нм.

Description

Полезная модель относится к области синхротронной техники, а конкретно – к оптическим системам, используемым на станциях с поворотным магнитом установок синхротронного излучения, реализующих спектроскопию нерезонансной рентгеновской эмиссии.

Для реализации метода спектроскопии нерезонансной рентгеновской эмиссии с мили- и микросекундным разрешением требуется система монохроматизации синхротронного излучения, так называемого «белого» или «розового» пучка, сохраняющая не менее 20% от исходного потока фотонов во всем диапазоне энергий 5-17 кэВ. В частности это приводит к следующим ограничениям: узкий круг доступных для использования материалов:

–они не должны иметь линий поглощения и эмиссии в диапазоне 5-17 кэВ; латеральные размеры монохроматора и доступные углы поворота

–поскольку источник излучения не является физической точкой, то длина его проекции увеличивается экспоненциально с уменьшением угла падения излучения.

Наиболее оптимальным решением в данной ситуации являются многослойные покрытия на основе молибдена в сочетании с материалами низкой плотности, например Si.

Известна заявка на получение Европейского патента EP2722852 (опубликована 23.04.2014), в которой для монохроматизации применяются многослойные зеркала из чередующихся слоев А (Mo) и В (Si) толщиной dA и dB, соответственно, с соотношением толщины слоев Г_dA/(dA+dB), равным 0,5 и 0,33, и толщиной периода в диапазоне 1 – 10 нм. В описании указано, что слои в зеркалах получали методом магнетронного напыления.

Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является расширение арсенала устройств для монохроматизации рентгеновского излучения.

Технический результат достигается в устройстве, состоящем из окисленной кремниевой подложки с шероховатостью поверхности менее 1 нм и нанесенной на нее тонкопленочной периодической многослойной структуры из чередующихся слоев Mo толщиной dA и Si толщиной dB, с соотношением толщины слоев Г_dA/(dA+dB), равным 0,383, толщиной dA+dB в диапазоне 2-5 нм и количеством пар слоев не менее 200, причем слои выполнены методом высокочастотного ионно-плазменного осаждения с использованием моноэнергетического ионного пучка, в связи с чем отличаются высоким качеством наносимых слоев с отклонением от заданного значения менее чем на 0,1 нм.

Полезная модель реализуется в следующем устройстве. Подложка очищается по протоколу подготовки образцов к напылению в высоком вакууме: 1 этап – 15 мин в ультразвуковой ванне в смеси изопропилового спирта и ацетона; 2 этап – 1 мин в деионизованной или дистиллированой воде; 3 этап – продувка техническим азотом. Затем подложка закрепляется в камере высокого вакуума, которая откачивается до 2х10^-5 Па. Методом высокочастотного ионно-плазменного осаждения с использованием моноэнергетического ионного пучка поочередно осаждаются равномерные тонкие слои Mo и Si на всей поверхности подложки. Использование данного метода позволяет получить равномерное многослойное покрытие с минимальными отклонениями по толщине на всей площади полированной поверхности подложки. Готовое устройство представляет собой монохроматор для применения в камерах низкого вакуума на экспериментальной стороне станций источников синхротронного излучения, состоящий из многослойной структуры [Mo,Si]₂₀₀₊с толщиной периода 2-5 нм и соотношением Г_d(Mo)/d =0,383, нанесенной на кремниевую подложку. Это соотношение толщин дает ширину брэгговского пика 4±0.2% во всем обозначенном диапазоне энергий 5-17 кэВ, при этом отражение даже на самых малых энергиях диапазона остается больше 20% от полного пучка и растет с ростом энергии.

Таким образом, достигается технический результат полезной модели в виде расширение арсенала устройств для монохроматизации рентгеновского излучения.

Claims

Многослойное зеркало для монохроматизации жесткого рентгеновского излучения, состоящее из окисленной кремниевой подложки и нанесенной на нее тонкопленочной периодической структуры из чередующихся слоев Mo толщиной dA и Si толщиной dB, отличающееся тем, что кремниевая подложка выполнена с шероховатостью поверхности менее 1 нм, а соотношение толщин слоев Г_dA/(dA+dB) в тонкопленочной периодической структуре выполнено равным 0,383, количество пар слоев составляет не менее 200, причем толщина dA+dB выполнена в диапазоне 2-5 нм, а слои выполнены методом высокочастотного ионно-плазменного осаждения с использованием моноэнергетического ионного пучка и с отклонением от заданного значения менее чем на 0,1 нм.