Молодые ученые Международного научно-исследовательского центра "Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» БФУ им. И. Канта в начале марта провели серию экспериментов на рентгеновском дифрактометре SmartLab Rigaku. Это оборудование находится в Институте кристаллографии имени А. В. Шубникова РАН в Москве. При помощи метода рентгеновской рефлектометрии физики исследовали многослойные структуры на основе вольфрама и кремния. Используемый метод является классическим инструментом для изучения внутреннего строения тонких пленок субмикронного (менее 1 микрона) и атомарного масштабов. Именно рентгеновская рефлектометрия позволяет определить шероховатость поверхностей и границ раздела сред (менее 5 нанометров), толщину слоя материала (тоньше 200 нанометров), распределение плотности электронов, внутреннее строение сложных структур. Одна из прикладных задач рефлектометрии — создание сложных многослойных покрытий, обладающих специфическими свойствами, которые необходимы для ряда технических приложений. Многослойные зеркала (в основе которых лежат многослойные структуры) являются одними из ключевых элементов рентгеновской оптики, которые используются на лабораторных и синхротронных источниках. Ученые МНИЦ БФУ имеют большой опыт работы разработки и использования таких зеркал в тесном сотрудничестве с ведущими лабораториями в России* и за рубежом.

Антон Нарикович, инженер-исследователь МНИЦ "Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» БФУ им. И. Канта:

"Технические возможности дифрактометра SmartLab предоставляют широкий спектр оптических схем для исследования объектов различного типа. Метод рентгеновской рефлектометрии основан на измерении отражательной способности рентгеновских лучей поверхностью материала вблизи угла полного внешнего отражения - чрезвычайно малого по своей величине. Изменение угла обусловлено электронной плотностью материала слоев - чем выше угол падающего рентгеновского пучка по отношению к критическому углу, тем глубже рентгеновские лучи проникают в материал. Основной сложностью в методе рефлектометрии тонкопленочных структур является уверенность в однозначности результатов, получаемых при исследовании плотности распределения электронов в веществе. В этом вопросе, конечно, мы опираемся на многолетний опыт коллег из института кристаллографии, обладающих необходимыми компетенциями анализа полученных данных".

Исследователи БФУ прошли стажировку в Институте кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН

 

Мария Воеводина, аспирантка, сотрудница МНИЦ "Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» БФУ им. И. Канта:

«Проведение экспериментов является важной частью научной работы для понимания основных принципов проведения исследований, выбора оптимальных параметров, а также ограничений экспериментальных методик. В ходе стажировки мы провели ряд экспериментов по исследованию многослойного зеркала, которое мы планируем использовать в качестве монохроматора на нашей уникальной установке Synchrotron-Like на Фабрике. Приобретенный опыт и понимание свойств зеркала помогут нам в постановке новых экспериментальных методов, как в лаборатории, так и на синхротроне».

 

*Работы выполнены в рамках сотрудничества между Лабораторией рентгеновских методов анализа и синхротронного излучения Института кристаллографии, НИЦ "Курчатовский институт" и МНИЦ РО. Приоритетные направления совместной работы: исследования в области когерентной рентгеновской оптики и развития методов на ее основе, а также обучение, стажировка и обмен опытом для проведения экспериментов на лабораторных и синхротронных источниках.

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