Новые перспективы для создания высокоэффективной рентгеновской оптики, необходимой для работы на установках класса «Мегасайенс», таких как строящиеся в России «СКИФ» и «СИЛА», открыли ученые БФУ им. Канта. По их словам, результаты позволяют расширить диапазон задач, в решении которых могут применяться алмазные линзы. Статья опубликована в журнале Photonics.
Для проведения экспериментов на новейших установках класса «Мегасайенс» необходима оптика, обладающая высочайшим качеством ввиду усовершенствованных параметров генерируемого излучения (малая расходимость, высокая когерентность и яркость). Как уже не раз было отмечено в ряде публикаций, элементы рентгеновской оптики, предназначенные для «управления» и «доставки» такого излучения от источника до исследуемого образца на экспериментальных станциях, могут быть созданы из монокристаллов — например, кремния или алмаза. Эти материалы не содержат дефектов структуры, обладают хорошей воспроизводимостью параметров и могут выдерживать высокие температуры. Благодаря этому при прохождении через монокристалл излучение не теряет своих выдающихся свойств.
С одной стороны, качественные оптические системы, необходимые для современных источников рентгеновских лучей, наиболее целесообразно изготавливать из монокристаллов, но с другой — у монокристаллической оптики есть один важный недостаток: дифракционные потери или рентгеновские глитчи. Этот эффект возникает при определенном соотношении ориентации монокристалла и длины волны излучения (выполняется закон Вульфа-Брэгга) — в этом случае возникает нежелательная дифракция части излучения в некотором направлении, соответственно интенсивность прошедшего излучения падает, в некоторых случаях практически до нуля. Изучению и выработке стратегии нивелирования (уменьшения или полного избавления) негативных последствий этого эффекта и был посвящен ряд работ научной группы МНИЦ РО.
| Натали Климова, младший научный сотрудник Международного научно-исследовательского центра «Когерентная рентгеновская оптика для установок „Мегасайенс“»: |
| Ученые стараются исследовать микромир в мельчайших деталях, и это требует все более совершенных источников рентгеновского излучения и, соответственно, лучшей оптики. Получается, что качественная оптика — это ключ к современным исследованиям, а лучшие материалы для создания такой оптики — это монокристаллы. Вот только в кристаллической оптике может возникать нежелательная дифракция (эффект рентгеновских глитчей). Следовательно, нам надо научиться этот эффект не только объяснять, но и научиться его обходить, а кроме того — по возможности использовать во благо, т. е. как дополнительный инструмент для исследований. |
Ранее совместно с учеными из Научного центра по изучению лазеров на свободных электронах (CFEL) и Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) были изучены дифракционные потери в единичных кристаллах и даже были предложены некоторые конструктивные применения данного эффекта, а также разработан метод измерений без дифракционных потерь. Отличие новой работы заключается в том, что был предложен метод анализа дифракционных потерь от стека, содержащего несколько независимых одиночных преломляющих линз. Сложность анализа в данном случае обусловлена тем, что на итоговый спектр поглощения влияют все линзы сразу. Соответственно, необходимо определить параметры материала каждой линзы из одного измеренного спектра. Для проведения экспериментальных исследований были использованы наборы, содержащие до 20 алмазных линз, изготовленные в Технологическом институте сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ, Троицк). Применив разработанную теорию, ученым удалось определить: ориентацию кристаллической решетки каждой линзы и параметр решетки с рекордной точностью, какой провал интенсивности в спектре соответствует линзе в наборе и промоделировать глитчи от каждой линзы в произвольном диапазоне энергий. Полученные результаты уже сейчас помогут повысить качество структурных исследований для существующих рентгеновских методик, таких как спектроскопия, дифракция, микроскопия, а также открывают путь для зарождающихся новых направлений, таких как когерентная рентгеновская визуализация. Предложенные в статье методы будут востребованы на существующих, строящихся и разрабатываемых источниках рентгеновского излучения.
| Анатолий Снигирев, директор Международного научно-исследовательского центра «Когерентная рентгеновская оптика для установок „Мегасайенс“»: |
| Сегодня, когда на территории нашей страны реализуются ряд масштабных программ по строительству самых современных источников синхротронного излучения, полученные в этой работе результаты будут особенно востребованы в связи с необходимостью не только оснащения исследовательских станций высококачественной рентгеновской оптикой российского производства, но и совершенствования неразрушающих методов исследования. |
В материале упоминаются
Ещё по теме
Личный кабинет для
Личный кабинет для cтудента
Даю согласие на обработку представленных персональных данных, с Политикой обработки персональных данных ознакомлен
Подтверждаю согласие
