Ученые БФУ провели серию экспериментов с рентгеновскими нано-линзами на Курчатовском источнике синхротронного излучения
C 15 по 19 февраля научные сотрудники МНИЦ РО Дмитрий Зверев, Александр Баранников, Антон Нарикович и Михаил Сороковиков провели серию успешных экспериментов на Курчатовском Специализированном Источнике Синхротронного Излучения «КИСИ-Курчатов» (г. Москва). Очередной визит научной группы был посвящен исследованию планарной кремниевой оптики на станции Рентгеновской Кристаллографии и Физического Материаловедения «РКФМ». Проведение экспериментов на станции РКФМ является продолжением многолетнего взаимодействия БФУ им. И. Канта и НИЦ «Курчатовский Институт» по ключевым направлениям синхротронных исследований с использованием преломляющей оптики.

С начала 2000х годов, в период бурного развития и становления преломляющей оптики, Анатолием Снигиревым совместно с коллегами из Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН была предложена  идея проектирования и изготовления планарных параболических рентгенооптических элементов с использованием МЕМS – технологии. Предложенные расчеты, способы изготовления и экспериментальные методы послужили основой создания планарной преломляющей оптики с уникальными свойствами: нанометровая фокусировка и микрорадианная коллимация пучков жесткого рентгеновского излучения (до 100 кэВ и более). Сегодня активная разработка преломляющей оптики и консолидация усилий в области научно-технического развития особенно актуально ввиду планов ввода в эксплуатацию источников СИ 4-го поколения на территории Российской Федерации.

Работа на станции РКФМ проходила совместно с коллегами из Курчатовского института Павлом Просековым и Алексеем Серегиным. Основное направление проводимых на станции РКФМ дифракционных экспериментов – классические двух-кристальные и трех-кристальные, эксперименты со стоячими рентгеновскими волнами, рефлектометрия и рентгеновская топография. В ходе экспериментов были исследованы фокусирующие свойства планарных преломляющих линз, изготовленных из кремния, изучены различные экспериментальные схемы на ее основе.

Основными параметрами любых фокусирующих элементов является точность их изготовления, материал линз, шероховатость поверхности и устойчивость функционирования в условиях высоких тепловых нагрузок, вызванных синхротронным излучением. Источники синхротронного излучения четвертого поколения, характеризующееся значительным потоком мощности, требуют новых подходов к оптике. Следует отметить, что имеющегося у МНИЦ РО задел в создании планарных линз на основе кремния, материала для которого наиболее развиты технологические процессы структурирования, был использован в изготовлении планарных линз из алмаза, которые обладают более высокой термической стабильностью. Экспериментальные исследования процессов фокусировки жесткого рентгеновского излучения планарными параболическими линзами показали возможность их широкого применения на новых источниках синхротронного излучения.

Нарикович Антон, инженер-исследователь:

«На станции реализованы все основные методы дифракции для изучения структурных электронных и магнитных свойств различных материалов. Основным направлением работы станции является исследование структуры материалов методами рентгеновской дифракции и рассеяния. Тестирование преломляющей оптики на подобных станциях позволяет по-новому взглянуть на гибкость ее применения для различных экспериментальных схем и углубить имеющиеся знания по основам дифракционных методов».

Ученые БФУ провели серию экспериментов с рентгеновскими нано-линзами на Курчатовском источнике синхротронного излучения

Зверев Дмитрий, научный сотрудник:

«Повышенная яркость, широкий диапазон спектра и перестраиваемость длины волны/энергии излучения придают СИ исключительные аналитические возможности для определения характеристик материалов. Эти уникальные свойства позволяют применять СИ в широком диапазоне научных дисциплин: материаловедении; в энергетических исследованиях; белковой кристаллографии; экологии; химии; в области естественных или биологических наук; микроэлектронике и др. Возможность проведения экспериментов и непосредственный обмен опытом в течении нескольких дней, позволяет молодым исследователям изучить азы управления станцией и приобрести необходимые навыки работы и существенно повысить уровень своих компетенций».

Ученые БФУ провели серию экспериментов с рентгеновскими нано-линзами на Курчатовском источнике синхротронного излучения

Cороковиков Михаил, младший научный сотрудник:

«Это был мой первый опыт участия в исследованиях, проводимых на Курчатовском источнике синхротронного излучения “КИСИ-Курчатов”. Пучок электронов, движущихся со скоростью близкой к скорости света, отклоняется от прямой траектории и испускает особый вид света, называемый синхротронным излучением. Этот вид электромагнитного излучения создаётся ускорителями частиц, называемыми синхротронами. Первым делом мы настраивали и юстировали оборудование, а уже после исследовали размер сфокусированного пучка в зависимости от энергии излучения. Выполненные на Курчатовском синхротроне исследования, позволили мне лучше понять и разобраться в особенностях управления станцией, генерации и распространения синхротронного излучения».

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