Фокусирующая Френелевская оптика скользящего падения Кондаков, Аркадий Станиславович

Введение к работе

На сегодняшний день рентгеновское излучение широко применяется в различных областях науки и техники. Уменьшение размеров исследуемых объектов обуславливает необходимость создания пучков рентгеновского излучения, обладающих микронными и субмикронными размерами. Следовательно, одной из важнейших задач рентгеновской оптики является создание новых рентгенооптических элементов, позволяющих проводить высокоэффективный анализ различных материалов с субмикронным разрешением.

Большие перспективы имеет новый тип фокусирующей рентгеновской оптики - фазовая зонная оптика Френеля скользящего падения, которая продемонстрировала высокую эффективность и возможность создания локального рентгеновского микрозонда. Использование такого микрозонда для локального флуоресцентного анализа с высоким пространственным разрешением и экспериментов по микродифракции позволит повысить эффективность проводимых научных исследований.

Также, большое значение имеет взаимодействие рентгеновского излучения с акустическими волнами. Высокая чувствительность рентгеновского излучения к искажениям кристаллической решетки, вызванных распространением акустических фононов в твердых телах, является основой для эффективного решения задач физической акустики, а дифракция рентгеновского излучения на поверхностных акустических волнах открывает возможность управления рентгеновским излучением посредством изменения параметров ультразвуковой сверхрешетки.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью исследования дифракционных свойств фазовой зонной оптики Френеля скользящего падения и взаимодействия рентгеновского излучения с ультразвуковой сверхрешеткой.

Сказанное выше позволяет сформулировать цель данной диссертационной работы - теоретический анализ и экспериментальное исследование дифракционных свойств элементов фазовой зонной оптики Френеля скользящего падения в жестком диапазоне рентгеновского излучения, а так же исследование дифракции рентгеновского излучения на фазовой зонной пластинке Френеля скользящего падения, про-модулированной ультразвуковой сверхрешеткой.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд следующих актуальных задач:

1. Провести теоретические и экспериментальные исследования по созданию рентгеновского микрозонда, основанного на двумерной фокусировке рентгеновского излучения фазовыми зонными пластинками Френеля скользящего падения в схеме Киркпатрика-Баеза.

2. Теоретически и экспериментально исследовать процесс фокусировки рентгеновского излучения дискретными Френелев-скими линзами скользящего падения.

3. Провести теоретические и экспериментальные исследования двумерной фокусировки рентгеновского излучения для создания высокоэффективного рентгеновского микрозонда на основе дискретных Френелевских линз скользящего падения в схеме Киркпатрика-Баеза.

4. Экспериментально и теоретически изучить процесс фокусировки рентгеновского излучения фазовыми зонными пластинками Френеля скользящего падения, промодулированных поверхностными акустическими волнами.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

5. Впервые экспериментально продемонстрирована возможность двумерной фокусировки рентгеновского излучения фазовыми зонными пластинками Френеля скользящего падения в схеме Киркпатрика-Баеза, исследованы оптические характеристики полученного рентгеновского микрозонда.

6. Впервые созданы дискретные Френелевские линзы скользящего падения и исследованы их оптические свойства.

7. Впервые создан и исследован высокоэффективный рентгеновский микрозонд на основе дискретных Френелевских линз скользящего падения в схеме Киркпатрика-Баеза.

8. Впервые проведено исследование дифракции рентгеновского излучения на фазовой зонной пластинке Френеля скользящего падения, промоделированной поверхностными акустическими волнами.

Научное и практическое значение диссертационной работы определяется тем, что:

1. Результаты теоретического и экспериментального исследований рентгеновского микрозонда на основе двух фазовых зонных пластинок Френеля скользящего падения в схеме Киркпатрика-

Баеза могут быть использованы в различных методах локального анализа.

2. Результаты исследований дифракционных свойств нового типа рентгенооптических элементов - дискретных Френелевских линз скользящего падения - доказывают возможность их широкого применения в различных рентгенооптических схемах.

3. Результаты экспериментально реализованного высокоэффективного рентгеновского микрозонда Киркпатрика-Баеза на основе двух скрещенных дискретных Френелевских линз скользящего падения открывают новые возможности в локальных методах анализа, микродифракции, микрофлуоресцентного анализа, как на лабораторных источниках, так и на источниках синхротронного излучения.

4. По результатам исследований дифракции рентгеновского излучения на фазовых зонных пластинках Френеля скользящего падения, промодулированных поверхностными акустическими волнами предложен и реализован новый элемент - рентгено-акустический фокусирующий дефлектор.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментальных и теоретических исследований двумерной фокусировки рентгеновского излучения фазовыми зонными пластинками Френеля скользящего падения в схеме Киркпатрика-Баеза.

2. Результаты экспериментальных и теоретических исследований фокусировки рентгеновского излучения дискретными Френе-левскими линзами скользящего падения.

3. Результаты исследований двумерной фокусировки рентгеновского излучения дискретными Френелевскими линзами скользящего падения в схеме Киркпатрика-Баеза.

4. Результаты экспериментальных и теоретических исследований фокусировки рентгеновского излучения фазовыми зонными пластинками Френеля скользящего падения, промодулированных поверхностными акустическими волнами.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:

1. 11-я Международная конференция по использованию синхротронного излучения СИ-96, Новосибирск, Россия, 1996.

2. 4-th Congress on Acoustics, Marseille, France, 1997.

3. Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов РСНЭ-97, Дубна, Россия, 1997.

4. Всероссийское рабочее совещание "Рентгеновская оптика", Нижний Новгород, Россия, 1998.

5. Молодежная конференция, посвященная 15-летию ИПТМ РАН и 275-летию Российской Академии Наук, Черноголовка, Россия, 1998.

6. Всероссийское рабочее совещание "Рентгеновская оптика -99", Нижний Новгород, Россия, 1999.

Публикации

По результатам исследований опубликовано 14 научных работ, которые были использованы при написании диссертации.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка основных публикаций и списка цитированной литературы из 95 названий. Объем диссертации составляет 145 страниц, в том числе 45 рисунков.