Проекты молодых ученых БФУ поддержали ведущие мировые центры синхротронного излучения

Ведущие научные центры — Источник синхротронного излучения PETRA III, DESY и Европейский центр синхротронных исследований ESRF, поддержали исследования молодых сотрудниц МНИЦ «Когеретная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» БФУ им. И. Канта Марии Воеводиной и Полины Медведской. Проекты «Влияние внутренней структуры нанополикристаллического алмаза на рентгенооптические свойства микролинз» и «Рентгеновский рефлекто-интерферометр на основе составных преломляющих линз для исследования многослойных структур» прошли международный конкурсный отбор, по результатам которого нашим ученым предоставят возможность провести эксперименты сразу на двух ведущих источниках синхротронного излучения.

Напомним, в России ведется строительство первого синхротрона четвертого поколения СКИФ в Новосибирске, а также проектирование комплексного центра СИЛА (синхротрон + лазер) в Протвино. Реализация этих проектов позволит вывести фундаментальную науку на новый уровень и вместе с тем решать прикладные задачи в материаловедении, физике твердого тела, нано- и биотехнологиях, медицине. Лаборатория МНИЦ «Когеретная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» ведет активное участие в разработке оптики, которая будет неотъемлемой частью исследовательских станций в обоих центрах.

Мария Воеводина, лаборант-исследователь МНИЦ РО:
В настоящее время фокусирующие зеркала применяются для различных типов систем формирования изображений на источниках синхротронного излучения и лазерах на свободных электронах. Учитывая тот факт, что многослойные зеркала характеризуются малой толщиной слоев до нескольких нанометров и большим их количеством до несольких сотен слоев, необходимо локально контролировать качество осаждения материала по всей поверхности зеркала. Это особенно важно для многослойных зеркал, в которых слои имеют переменную толщину для компенсации оптических аберраций, связанных с кривизной поверхности. Нашей группой было предложено использовать метод рентгеновской рефлекто-интерферометрии на основе составных преломляющих линз для локального исследования многослойных структур. Главной особенностью такого подхода является высокое пространственное разрешение, определяемое размером сфокусированного пучка. Более того, благодаря широкому угловому размеру луча, формируемого линзами, интерференционная картина состоит из более чем десяти полос и может быть зарегистрирована на одной рефлекто-интерферограмме. Я очень рада возможности проводить исследования в ведущих европейских центрах синхротронного излучения. Высокая яркость и малые размеры обновленного источника ESRF-EBS позволят исследовать многослойную оптику, при многократном повышении чувствительности предложенного метода к изменениям структуры исследуемых образцов.

Мария Воеводина, лаборант-исследователь МНИЦ РО:

В настоящее время фокусирующие зеркала применяются для различных типов систем формирования изображений на источниках синхротронного излучения и лазерах на свободных электронах. Учитывая тот факт, что многослойные зеркала характеризуются малой толщиной слоев до нескольких нанометров и большим их количеством до несольких сотен слоев, необходимо локально контролировать качество осаждения материала по всей поверхности зеркала. Это особенно важно для многослойных зеркал, в которых слои имеют переменную толщину для компенсации оптических аберраций, связанных с кривизной поверхности. Нашей группой было предложено использовать метод рентгеновской рефлекто-интерферометрии на основе составных преломляющих линз для локального исследования многослойных структур. Главной особенностью такого подхода является высокое пространственное разрешение, определяемое размером сфокусированного пучка. Более того, благодаря широкому угловому размеру луча, формируемого линзами, интерференционная картина состоит из более чем десяти полос и может быть зарегистрирована на одной рефлекто-интерферограмме. Я очень рада возможности проводить исследования в ведущих европейских центрах синхротронного излучения. Высокая яркость и малые размеры обновленного источника ESRF-EBS позволят исследовать многослойную оптику, при многократном повышении чувствительности предложенного метода к изменениям структуры исследуемых образцов.

Полина Медведская, младший научный сотрудник МНИЦ РО:
Появление новых дифракционно-ограниченных когерентных источников рентгеновского излучения предъявляет высокие требования к оптическим элементам, способным эффективно работать на микро- и наноуровне как в режиме фокусировки, так и в режиме визуализации. В случае преломляющей оптики, наиболее перспективны алмазные линзы. Развитие алмазной оптики является одним из самых приоритетных направлений для новых синхротронов 4-го поколения СКИФ (Новосибирск) и СИЛА (Протвино) в России на сверхпроводящих ондуляторах, где тепловые нагрузки будут предельно высокими. Зная, что монокристаллический алмаз является идеальным материалом, поскольку он не вызывает нежелательного рассеяния и в то же время выдерживает высокую тепловую нагрузку, для обеспечения требуемых параметров пучка в МНИЦ были предложены как планарные, так и объемные алмазные линзы. Кроме того, нашей командой были изготовлены алмазные микролинзы для нанофокусировки и микроскопии. Однако, линзы из монокристаллического алмаза имеют ограничения для спектроскопических экспериментов из-за так называемого «глитч-эффекта» — неизбежного дифракционного рассеяния на атомарных плоскостях. Чтобы обойти этот недостаток, мы предложили использовать нано-поликристаллический алмаз в качестве материала для создания линз. Это результат коллаборации с японской группой профессора Т. Ирифуне в исследовательском центре геодинамики в Матсуяма. Предстоящие эксперименты будут направлены на изучение влияния внутренней наноструктуры алмаза на оптические характеристики микролинз, и сравнение их оптических свойств с аналогичными линзами из монокристаллического алмаза.

Полина Медведская, младший научный сотрудник МНИЦ РО:

Появление новых дифракционно-ограниченных когерентных источников рентгеновского излучения предъявляет высокие требования к оптическим элементам, способным эффективно работать на микро- и наноуровне как в режиме фокусировки, так и в режиме визуализации. В случае преломляющей оптики, наиболее перспективны алмазные линзы. Развитие алмазной оптики является одним из самых приоритетных направлений для новых синхротронов 4-го поколения СКИФ (Новосибирск) и СИЛА (Протвино) в России на сверхпроводящих ондуляторах, где тепловые нагрузки будут предельно высокими. Зная, что монокристаллический алмаз является идеальным материалом, поскольку он не вызывает нежелательного рассеяния и в то же время выдерживает высокую тепловую нагрузку, для обеспечения требуемых параметров пучка в МНИЦ были предложены как планарные, так и объемные алмазные линзы. Кроме того, нашей командой были изготовлены алмазные микролинзы для нанофокусировки и микроскопии. Однако, линзы из монокристаллического алмаза имеют ограничения для спектроскопических экспериментов из-за так называемого «глитч-эффекта» — неизбежного дифракционного рассеяния на атомарных плоскостях. Чтобы обойти этот недостаток, мы предложили использовать нано-поликристаллический алмаз в качестве материала для создания линз. Это результат коллаборации с японской группой профессора Т. Ирифуне в исследовательском центре геодинамики в Матсуяма. Предстоящие эксперименты будут направлены на изучение влияния внутренней наноструктуры алмаза на оптические характеристики микролинз, и сравнение их оптических свойств с аналогичными линзами из монокристаллического алмаза.