Физика, технология и диагностика короткопериодных структур

Короткопериодные многослойные зеркала с периодом d~1-2 нм представляют большой интерес в связи с их применением в качестве поляризаторов и фазовращателей мягкого рентгеновского излучения, отражающих покрытий для высокоразрешающих микроскопов, работающих в диапазоне «окна прозрачности воды» (λ=2.3-4.5 нм), градиентных фокусирующих и коллимирующих зеркал для жесткого рентгеновского диапазона. Специфика таких структур заключается в большом, до 10³ и более, числе слоев, которые должны синфазно отражать рентгеновское излучение, и малых, на уровне 0.3-0.4 нм, толщин пленок, составляющих многослойную структуру. Свойства коротко- периодных МС чрезвычайно чувствительны к качеству межслоевых границ. В данном цикле работ была оптимизирована технология нанесения и развиты методы диагностики короткопериодных структур, изучены механизмы формирования межслоевых границ и диффузионного перемешиванию различных пар материалов. Основным результатом этих исследований стала разработка технологии нанесения многослойных структур с периодами 1-2 нм с коэффициентами отражения при нормальных углах падения в диапазоне мягкого рентгеновского излучения на уровне 10-20%. В большей своей части полученные коэффициенты отражения до сих пор остаются рекордными.

К наиболее значимым физическим результатам можно отнести:

• Изучены корреляционные свойства шероховатостей границ, что, в частности, впервые позволило разделить вклады диффузионного перемешивания пленок и шероховатостей границ в суммарную глубину переходного слоя.
• Определены пары материалов и технологические режимы, при которых отдельные слои сохраняют сплошность вплоть до толщины 0.3-0.4 нм. Эти пары материалы явились основой для создания высокоотражающих короткопериодных зеркал.
• Экспериментально показана возможность использования короткопериодных МС в качестве высокоэффективных дисперсионных элементов со спектральным разрешением до λ/δλ≈500 в спектральном диапазоне 1-3 нм, поляризаторов и фазовращателей излучения в диапазоне 1-4.5 нм.
• Синтезированы и изучены различные короткопериодные МС, которые нашли применение как в физических экспериментах, так и в научном приборостроении в различных научных лабораториях и промышленных компаниях мира.