Молодой исследователь БФУ им. И. Канта Михаил Сороковиков провел серию метрологических исследований основных геометрических параметров кремниевых преломляющих линз в Физико-технологическом институте имени К.А. Валиева Российской академии наук (ФТИАН им. К.А. Валиева РАН).

Как рассказал аспирант первого года,  младший научный сотрудник МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» (МНИЦ РО), все измерения проводились с помощью недавно разработанного подхода, в основе которого лежит метод сканирующей электронной микроскопии на электронно-лучевой литографической системе ультравысокого разрешения RAITH150 Two (Германия). Эта система является нанотехнологическим инструментом новейшего поколения. Ее уникальность заключается еще и в том, что она позволяет объединить научные исследования, разработку устройств и мелкосерийное производство в условиях комплексной автоматизации и расширенного функционала.

 

Молодой ученый БФУ применил новый подход в исследовании точности изготовления кремниевой преломляющей оптики

 

На современном этапе производства преломляющих линз существует ряд задач, которые необходимо решить для обеспечения идеальных характеристик данного вида оптики. Очевидно, что для эффективного применения элементов рентгеновской оптики, а именно для достижения более высокого разрешения и качества передаваемого изображения, необходим прецизионный контроль геометрических параметров (таких как радиус кривизны, физическая апертура и расстояние между двумя составными преломляющими линзами, соосность и качество (совершенство) формы преломляющих поверхностей).

В качестве объекта измерений геометрических параметров были использованы кремниевые планарные преломляющие линзы, которые представляют собой интегральную линзовую систему (т.е. объединяющую на одном чипе разные наборы составных параболических преломляющих линз), сформированную на пластинах монокристаллического кремния методом глубокого анизотропного плазменного травления (т.н. Bosch-процесс).

Для оценки параболичности использовались изображения единичной линзы, полученные сканирующим электронным микроскопом с высоким разрешением (6 нм/пикс). Такие геометрические параметры, как: длина линзы, ширина перешейка между линзами, физическая апертура, анализировались по изображениям встроенным программным обеспечением литографа Raith после линейного сканирования вдоль и поперек оптической оси каждого набора составных линз.

Таким образом, молодым ученым было продемонстрировано, что основные геометрические параметры единичных параболических линз соответствуют требованиям, предъявляемым к точности их изготовления, причем погрешности проведенных измерений лежат в пределах, определяемых эффективным размером пикселя полученных изображений.

Апробированный подход позволяет оперативно контролировать технологический процесс изготовления рентгеновской оптики. Это открывает реальную перспективу для дальнейшего его совершенствования как метрологического инструмента в технологии производства высококачественной рентгеновской оптики, удовлетворяющую требованиям современных синхротронов и лазеров на свободных электронах.

 

Молодой ученый БФУ применил новый подход в исследовании точности изготовления кремниевой преломляющей оптики

 

Михаил Cороковиков, младший научный сотрудник МНИЦ РО:

«Синхротронные источники 3-го поколения, а также новые источники и лазеры на свободных электронах требуют более совершенной преломляющей оптики. Изучение качества изготовленных линз в первую очередь предполагает определение их геометрических параметров. Впервые реализованный метрологический подход для исследования основных геометрические параметров кремниевых планарных преломляющих линз, использующий возможности сканирующей электронной микроскопии и электронно-лучевой литографической системы, позволил измерить отклонения геометрических параметров реальных линз от расчетных. В дальнейшем это даст возможность разработать новые технологические решения для повышения точности изготовления линз».

Поездка была организована за счет средств РНФ проекта №19-72-30009